一種城際軌道列車轉向架的環境自適應焊接系統及焊接方法
【專利摘要】本發明公開了一種城際軌道列車轉向架的環境自適應焊接系統及焊接方法，包括轉向架焊接工作平臺、計算機、焊縫自動掃查裝置、焊槍和焊接機器人。計算機中內置有焊接參數專家數據庫、實時成像系統、缺陷自動報警系統和人機交互單元。焊接參數專家數據庫和人機交互單元組合，構成自動焊接規范模塊。焊接參數專家數據庫、焊槍和焊接機器人組合，構成智能化焊接專機系統。焊接參數專家數據庫、實時成像系統、缺陷自動報警系統和焊縫自動掃查裝置組合，構成焊接過程自動監控模塊。采用上述系統和方法后，能自動選擇焊接工藝規范，對焊接過程自動監控，尋找可能存在的缺陷，并對缺陷部位進行補焊，達到智能化焊接，保證安全可靠。
【專利說明】
一種城際軌道列車轉向架的環境自適應焊接系統及焊接方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種城際軌道列車集成生產制造領域，特別是一種城際軌道列車轉向架的環境自適應焊接系統及焊接方法。
【背景技術】
[0002]轉向架是城際軌道列車的重要走形機構。由于轉向架結構復雜，焊縫分布密集，手工焊仍然在焊接場合中扮演著重要角色，因為人更能適應焊接工藝過程中的各種變化，熟練焊工能夠知道調節哪些參數和調節多少參數來保證焊接工藝良好運行。
[0003]經驗豐富的熟練焊工通過檢查待焊工件，能發現待焊工件的變動，并及時采取相應的調整方案，確保焊縫質量。比如，當焊工注意到由于工件輕微彎曲造成焊縫坡口變大，他就會立即通過提高焊槍來回擺動頻率，降低熱輸入，調節電弧干伸長來保持電壓的合理值。實際上，焊接就是一個多相關量的調節問題，因此也使之很難實現自動化。
[0004]全自動化焊接僅僅應用在某些結構型式較為規則、簡單的場合，例如轉向架側梁的焊接，因為這些系統不能像人工那樣靈活多變。商用自動化焊接系統采用簡單控制技術，這些控制技術采用線性體系模型，是更大工藝參數組的小分支，因此，限制了其在自動化焊接場合的應用數量，而轉向架橫梁、構架等復雜結構場合迫切需要實現全自動化焊接。
[0005]同時，由于焊接不可避免地存在缺陷，但現有的質量檢驗過程與焊接過程是獨立運作的。質檢人員檢查缺陷通常與焊接過程相隔較長的時間，這也造成了焊接完成的轉向架無法及時地流轉到下一道工序，因此也迫切需要能夠集成焊接過程和檢驗過程的同步性。
【發明內容】
[0006]本發明要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，而提供一種能自動選擇焊接工藝規范，智能化焊接且能對焊接過程自動監控的城際軌道列車轉向架的環境自適應焊接系統。
[0007]為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是:
一種城際軌道列車轉向架的環境自適應焊接系統，包括轉向架焊接工作平臺、計算機、焊縫自動掃查裝置、焊槍和焊接機器人，焊縫自動掃查裝置、焊槍和焊接機器人均設置在轉向架焊接工作平臺的上方，且焊槍設置在焊接機器人的前端；
計算機中內置有焊接參數專家數據庫、實時成像系統、缺陷自動報警系統和人機交互單元；
其中，焊接參數專家數據庫和人機交互單元相組合，構成自動焊接規范模塊，該自動焊接規范模塊能根據使用者需要，選擇相應的焊接工藝規范；
其中，焊縫自動掃查裝置、焊槍和焊接機器人相組合，構成智能化焊接專機系統，該智能化焊接專機系統能先進行預焊接，按照自動焊接規范模塊中設定的焊接工藝規范進行參數設置，自動調節焊槍位置角度以及指令焊槍運動； 其中，焊接參數專家數據庫、實時成像系統、缺陷自動報警系統和焊縫自動掃查裝置相組合，構成焊接過程自動監控模塊，該焊接過程自動監控模塊能對焊接完成質量進行自動掃查和缺陷報警。
[0008]還包括電源，該電源能為整個焊接系統提供電能。
[0009]所述自動焊接規范模塊還包括與計算機相連接的現場溫濕度調節裝置。
[0010]所述自動焊接規范模塊還包括送氣及調節裝置。
[0011 ]本發明還提供一種能自動選擇焊接工藝規范，智能化焊接且能對焊接過程自動監控的城際軌道列車轉向架的環境自適應焊接方法。
[0012]為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是:
一種城際軌道列車轉向架的環境自適應焊接方法，包括以下步驟:
第一步，焊接工藝規范選擇:通過人機交互單元，由用戶輸入焊接部位名稱，即能自動選擇所需要的焊接工藝規范；
第二步，預焊接:焊縫自動掃查裝置先對整個焊縫路徑進行預掃描，掃描完成后，按照第一步選擇的焊接工藝規范，進行自動焊接工藝參數設置，同時對焊槍位置角度進行調節；第三步，焊接:智能化焊接專機系統按照第二步設置完成后的自動焊接工藝規范，指令焊槍運動，實現焊接過程；
第四步，焊接完成質量監控:第三步焊接過程完成后，啟動焊接過程自動監控模塊，焊縫自動掃查裝置將第三步焊接的整個焊縫路徑中焊縫外觀成型、表面質量和是否存在缺陷進行自動掃查；自動掃查獲得的焊縫數據及時輸入實時成像系統；
第五步，缺陷報警:當第四步中焊縫自動掃查裝置掃查發現缺陷后，焊接過程自動監控模塊將發現的缺陷與焊接參數專家數據庫中的缺陷數據庫進行對比分析，缺陷自動報警系統將對比分析結果進行警示。
[0013]所述第一步中，在用戶輸入焊接部位名稱時，人機交互單元能夠自動接收現場溫濕度調節裝置所采集的現場溫度和濕度數據，并根據現場溫度和濕度數據，自動選擇所需要的焊接工藝規范。
[0014]所述第五步中，缺陷自動報警系統將對比分析結果以不同光源方式對缺陷危害程度進行警示。
[0015]本發明采用上述系統和方法后，能自動選擇焊接工藝規范，同時能夠對焊接過程自動監控，尋找可能存在的缺陷，并指導操作者對缺陷部位進行補焊，達到城際軌道列車轉向架的智能化焊接，保證安全與可靠性。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明一種城際軌道列車轉向架的環境自適應焊接系統的結構示意圖。
[0017]其中有:
1.計算機;2.轉向架焊接工作平臺；3.焊縫自動掃查裝置;4.焊槍;5.城際列車轉向架；
6.焊接機器人;7.電源;8.送氣與調節裝置;9.現場溫濕度調節裝置。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和具體較佳實施方式對本發明作進一步詳細的說明。
[0019]如圖1所示，一種城際軌道列車轉向架的環境自適應焊接系統，包括轉向架焊接工作平臺2、計算機1、焊縫自動掃查裝置3、焊槍4、電源7、焊接機器人6、送氣及調節裝置8、送絲器和現場溫濕度調節裝置9。
[0020]焊接時，需將帶焊接與檢測的城際列車轉向架5放置在轉向架焊接工作平臺2上。焊縫自動掃查裝置3、焊槍4和焊接機器人6均設置在城際列車轉向架5，也即轉向架焊接工作平臺2的上方。
[0021 ]焊槍4設置在焊接機器人6的前端，電源7能為整個焊接系統提供電能，現場溫濕度調節裝置9與計算機I相連接。
[0022]計算機I中內置有焊接參數專家數據庫、實時成像系統、缺陷自動報警系統和人機交互單元。
[0023]焊接參數專家數據庫中內置了一整套焊接工藝規范，包括:材料、板厚、焊材、接頭型式、焊接姿勢、現場焊接環境溫度、現場焊接環境濕度、焊接方法、電流、電壓、電流種類/極性、送絲速度、焊接速度、線能量、焊后可達到的基本力學性能(硬度、拉伸強度、沖擊功、彎曲度、疲勞極限等)、可能出現的焊接缺陷(裂紋、氣孔、夾渣、未熔合等)。
[0024]焊接參數專家數據庫中還包括當預焊接掃查或焊接后掃查時，發現缺陷時的補救工藝規范，通過人機交互單元等，操作人員能夠選擇所需要的補救工藝規范。
[0025]其中，焊接參數專家數據庫、人機交互單元和現場溫濕度調節裝置9相組合，構成自動焊接規范模塊，該自動焊接規范模塊能根據使用者需要，選擇相應的焊接工藝規范。現場溫濕度調節裝置9根據需要進行設置，可以沒有。
[0026]其中，焊縫自動掃查裝置3、焊槍4、焊接機器人6、電源7、送絲器和送氣及調節裝置8相組合，構成智能化焊接專機系統，該智能化焊接專機系統能先進行預焊接，按照自動焊接規范模塊中設定的焊接工藝規范進行參數設置，自動調節焊槍位置角度以及指令焊槍運動。
[0027]其中，焊接參數專家數據庫、實時成像系統、缺陷自動報警系統和焊縫自動掃查裝置3相組合，構成焊接過程自動監控模塊，該焊接過程自動監控模塊能對焊接完成質量進行自動掃查和缺陷報警。
[0028]—種城際軌道列車轉向架的環境自適應焊接方法，包括以下步驟:
第一步，焊接工藝規范選擇:通過人機交互單元，由用戶輸入焊接部位名稱，即能自動選擇所需要的焊接工藝規范。
[0029]此步驟中，在用戶輸入焊接部位名稱時，人機交互單元能夠自動接收現場溫濕度調節裝置所采集的現場溫度和濕度數據，并根據現場溫度和濕度數據，自動選擇所需要的焊接工藝規范。
[0030]第二步，預焊接:焊縫自動掃查裝置先對整個焊縫路徑進行預掃描，掃描完成后，按照第一步選擇的焊接工藝規范，進行自動焊接工藝參數設置，同時對焊槍位置角度進行調節。
[0031]當智能化焊接專機系統收到來自自動焊接規范模塊的指令時，首先掃描整個焊縫路徑，對焊接過程進行預焊接過程，按照自動焊接規范設置參數(電流、電壓、電流種類/極性)，同時實現自動調節焊槍位置角度、焊槍運動、電源效率、氣體參數，并確保送絲速率與焊槍運動同步，以便能夠制造更好的焊縫。
[0032]第三步，焊接:智能化焊接專機系統按照第二步設置完成后的自動焊接工藝規范，指令焊槍運動，實現焊接過程。
[0033]第四步，焊接完成質量監控:第三步焊接過程完成后，啟動焊接過程自動監控模塊，焊縫自動掃查裝置將第三步焊接的整個焊縫路徑中焊縫外觀成型、表面質量和是否存在缺陷進行自動掃查；自動掃查獲得的焊縫數據及時輸入實時成像系統，操作者可通過遠程操作的方式完成焊縫跟蹤。
[0034]第五步，缺陷報警:當第四步中焊縫自動掃查裝置掃查發現缺陷后，焊接過程自動監控模塊將發現的缺陷與焊接參數專家數據庫中的缺陷數據庫進行對比分析，根據缺陷的類型、等級、是否需要焊補等在實時成像系統彈出提示框，缺陷自動報警系統將對比分析結果進行警示。
[0035]本步驟中，缺陷自動報警系統將對比分析結果以不同光源方式對缺陷危害程度進行警示。
[0036]第六步，補焊:當第五步判定需要補焊時，操作者對缺陷部位進行補焊，補焊參數參考第一步所述的焊接工藝規范，并重復第一步至第五步。
[0037]以上詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明并不限于上述實施方式中的具體細節，在本發明的技術構思范圍內，可以對本發明的技術方案進行多種等同變換，這些等同變換均屬于本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種城際軌道列車轉向架的環境自適應焊接系統，其特征在于:包括轉向架焊接工作平臺、計算機、焊縫自動掃查裝置、焊槍和焊接機器人，焊縫自動掃查裝置、焊槍和焊接機器人均設置在轉向架焊接工作平臺的上方，且焊槍設置在焊接機器人的前端； 計算機中內置有焊接參數專家數據庫、實時成像系統、缺陷自動報警系統和人機交互單元； 其中，焊接參數專家數據庫和人機交互單元相組合，構成自動焊接規范模塊，該自動焊接規范模塊能根據使用者需要，選擇相應的焊接工藝規范； 其中，焊縫自動掃查裝置、焊槍和焊接機器人相組合，構成智能化焊接專機系統，該智能化焊接專機系統能先進行預焊接，按照自動焊接規范模塊中設定的焊接工藝規范進行參數設置，自動調節焊槍位置角度以及指令焊槍運動； 其中，焊接參數專家數據庫、實時成像系統、缺陷自動報警系統和焊縫自動掃查裝置相組合，構成焊接過程自動監控模塊，該焊接過程自動監控模塊能對焊接完成質量進行自動掃查和缺陷報警。2.根據權利要求1所述的城際軌道列車轉向架的環境自適應焊接系統，其特征在于:還包括電源，該電源能為整個焊接系統提供電能。3.根據權利要求1所述的城際軌道列車轉向架的環境自適應焊接系統，其特征在于:所述自動焊接規范模塊還包括與計算機相連接的現場溫濕度調節裝置。4.根據權利要求1所述的城際軌道列車轉向架的環境自適應焊接系統，其特征在于:所述自動焊接規范模塊還包括送氣及調節裝置。5.—種城際軌道列車轉向架的環境自適應焊接方法，其特征在于:包括以下步驟: 第一步，焊接工藝規范選擇:通過人機交互單元，由用戶輸入焊接部位名稱，即能自動選擇所需要的焊接工藝規范； 第二步，預焊接:焊縫自動掃查裝置先對整個焊縫路徑進行預掃描，掃描完成后，按照第一步選擇的焊接工藝規范，進行自動焊接工藝參數設置，同時對焊槍位置角度進行調節；第三步，焊接:智能化焊接專機系統按照第二步設置完成后的自動焊接工藝規范，指令焊槍運動，實現焊接過程； 第四步，焊接完成質量監控:第三步焊接過程完成后，啟動焊接過程自動監控模塊，焊縫自動掃查裝置將第三步焊接的整個焊縫路徑中焊縫外觀成型、表面質量和是否存在缺陷進行自動掃查；自動掃查獲得的焊縫數據及時輸入實時成像系統； 第五步，缺陷報警:當第四步中焊縫自動掃查裝置掃查發現缺陷后，焊接過程自動監控模塊將發現的缺陷與焊接參數專家數據庫中的缺陷數據庫進行對比分析，缺陷自動報警系統將對比分析結果進行警示。6.根據權利要求5所述的城際軌道列車轉向架的環境自適應焊接方法，其特征在于:所述第一步中，在用戶輸入焊接部位名稱時，人機交互單元能夠自動接收現場溫濕度調節裝置所采集的現場溫度和濕度數據，并根據現場溫度和濕度數據，自動選擇所需要的焊接工藝規范。7.根據權利要求5所述的城際軌道列車轉向架的環境自適應焊接方法，其特征在于:所述第五步中，缺陷自動報警系統將對比分析結果以不同光源方式對缺陷危害程度進行警不O
【文檔編號】B23K9/00GK106001849SQ201610467329
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月24日
【發明人】董洪達, 楚永萍, 倪寶成, 郭豪, 方孝鐘, 張迪, 楊寶林
【申請人】中車南京浦鎮車輛有限公司