一种智能化管道自动焊接系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种智能化管道自动焊接系统及方法，涉及化工工程的自动焊接领域，包括焊接车体，两个固定机械手臂，一个焊接机械手臂，所述固定机械手臂包括关节A、关节B、关节C，所述焊接机械手臂包括关节As、关节Bs、关节Cs，所述固定机械手臂固定于焊接车体上，所述焊接机械手臂固定于焊接车体上，基于4G通信模块的固定式机械手、自动焊接机器人和摄像头，其中固定机械手用于抓取待焊接的管道并抬高，自动焊接机进行管道的自动焊接，整个焊接过程的关键数据可通过4G模块上传至云平台，实现施工现场数据的实时采集与管理同步。

【技术实现步骤摘要】
一种智能化管道自动焊接系统及方法
本专利技术涉及化工工程的自动焊接领域，特别涉及一种智能化管道自动焊接系统及方法。
技术介绍
石化生产装置区内管道数量很多，一般大型装置区的管道焊接寸径达到100多万，现在现场的焊接方式都为人工焊接，效率低、成本高且焊接质量不稳定，严重制约了装置区的交付投运时间。而自动焊接机器人一般都是固定在生产线上使用，不能随时移动以适合现场施工；且现场的管道多为贴地铺设，需要架空并保证两管之间的对口精度才能实施自动焊接。公开号为CN110480202A的专利公开了一种钢管对接自动焊接方法、存储介质、装置，但是不能移动和实时监控；公开号为CN110091029A的专利公开了双焊炬智能焊接系统，但是未能体现焊接时如何自动对接的难点的解决方案。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种智能化管道自动焊接系统及方法。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。根据本专利技术实施例的第一方面，提供了一种智能化管道自动焊接系统，包括焊接车体，两个固定机械手臂，一个焊接机械手臂，所述固定机械手臂包括关节A、关节B、关节C，所述焊接机械手臂包括关节As、关节Bs、关节Cs，其中：焊接车体：承载固定机械手臂和焊接机械手臂，且可以移动；固定机械手臂：用于抓取管道并完成对接；关节A负责x轴和z轴方向的移动，关节B负责y轴方向的移动，关节C只负责抓取；焊接机械手臂：用于完成焊接，关节As负责z轴方向的移动，关节Bs负责y轴方向的移动，关节Cs负责y轴方向的移动；所述固定机械手臂固定于焊接车体上，所述焊接机械手臂固定于焊接车体上。优选的，所述固定机械手臂的各个关节由驱动装置驱动，关节A、关节B上分别设置有位移传感器，其中关节A上设置有x方向和角度两个位移传感器，关节B上设置有角度传感器。优选的，所述移动机械手臂的各个关节由驱动装置驱动，关节As、关节Bs、关节Cs上均设有位移传感器，其中关节As设有角度位移传感器，关节Bs关节上设有角度位移传感器，关节Cs上设有角度位移传感器。优选的，还包括机械手臂控制器，用于机械手臂的自动控制，采用一用一备模式，在一个本地控制器出现故障的情况下会切换到备用控制器，各传感器信息会同步给备用控制器。优选的，还包括焊接控制系统，具体包括4G摄像装置、4G数据传输模块、总监视平台、焊接系统平台总控制器、焊接平台系统电源，其中：4G摄像装置：负责将现场的图像画面传送给总监视平台；4G数据传输模块：负责将机械手臂的数据通过4G无线通信发送给总监视平台；总监视平台：用于检测现场数据和现场图像画面，不做任何控制操作；焊接平台总控制器：负责电源切换，机械手臂的数据接收和传输，急停和故障报警；焊接平台系统电源：为各模块提供供电；所述4G摄像装置通过4G无线网络与总监视平台连接，将现场画面传输给总监视平台；4G数据传输模块通过4G无线网络与总监视平台连接，将本地参数传输给总监视平台；焊接系统平台总控制器与4G数据传输模块电连接，将本地参数传输给4G数据传输模块；焊接平台系统电源与焊接系统平台总控制器和4G数据传输模块电连接，为系统提供电源。优选的，焊接控制系统还包括焊接系统急停装置、焊接系统手动装置，其中：焊接系统急停装置：在系统出现故障的状态下，人为按下急停按钮，系统进入急停状态，自动控制和手动控制都不起作用；焊接系统手动装置：在自动控制系统出现故障的情况下人为切换到手动，在手动状态下，自动控制不起作用；所述焊接系统急停装置与焊接系统平台总控制器电连接；焊接系统手动装置与焊接系统平台总控制器电连接。所述驱动装置为伺服电机或者液压缸驱动。优选的，焊接系统平台总控制器分散控制如下3个系统：第一系统包括：固定机械手臂1本地控制器、固定机械手臂1传感器、固定机械手臂1驱动装置，固定机械手臂1本地控制器与固定机械手臂1传感器连接，固定机械手臂1传感器与固定机械手臂1驱动装置连接，三者形成闭环，固定机械手臂1本地控制器与焊接系统平台总控制器控制连接；固定机械手臂1本地控制器根据固定机械手臂1传感器检测到的位移信息来控制固定机械手臂1驱动装置；固定机械手臂1传感器的功能是检测固定机械手臂1驱动装置的位移信息；固定机械手臂1驱动装置的功能是驱动固定机械手臂1移动；第二系统包括：固定机械手臂2本地控制器、固定机械手臂1传感器、固定机械手臂2驱动装置，固定机械手臂2本地控制器与固定机械手臂2传感器连接，固定机械手臂2传感器与固定机械手臂2驱动装置连接，三者形成闭环，固定机械手臂2本地控制器与焊接系统平台总控制器控制连接；固定机械手臂2本地控制器根据固定机械手臂2传感器检测到的位移信息来控制固定机械手臂2驱动装置；固定机械手臂2传感器的功能是检测固定机械手臂2驱动装置的位移信息；固定机械手臂2驱动装置的功能是驱动固定机械手臂2移动；第三系统包括：焊接机械手臂本地控制器、焊接机械手臂传感器、焊接机械手臂驱动装置，焊接机械手臂本地控制器与焊接机械手臂传感器连接，焊接机械手臂传感器与焊接机械手臂驱动装置连接，三者形成闭环，焊接机械手臂本地控制器与焊接系统平台总控制器控制连接；焊接机械手臂本地控制器根据焊接机械手臂传感器检测到的位移信息来控制焊接机械手臂驱动装置；焊接机械手臂1传感器的功能是检测焊接机械手臂驱动装置的位移信息；焊接机械手臂1驱动装置的功能是驱动焊接机械手臂移动。根据本专利技术实施例的第二方面，提供了一种智能化管道自动焊接方法，根据上述所述的智能化管道自动焊接系统，智能化管道自动焊接方法采用分散控制策略，具体方法如下：S1：焊接系统平台总控制器向固定机械手臂1本地控制器、固定机械手臂2本地控制器发出管道自动对接命令；S2：机械手臂1本地控制器和固定机械手臂2本地控制器同时开始根据各自机械手臂传感器检测到的位移信息来控制焊接机械手臂驱动装置；S3：焊接机械手臂驱动装置1和焊接机械手臂驱动装置2根据各自本地控制器指令驱动机械手臂移动待焊接管道；S4：焊接机械手臂1和焊接机械手臂2将待焊接管道移动到设定位置并对接完成后向焊接系统平台总控制器发送对接完成信息；S5：焊接系统平台总控制器向焊接机械手臂本地控制器发送焊接指令；S6：焊接机械手臂开始焊接，焊接完成后向焊接系统平台总控制器发送焊接完成信息。本专利技术实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：智能化管道自动焊接平台包括三个部分：基于4G通信模块的固定式机械手、自动焊接机器人和摄像头。其中固定机械手用于抓取待焊接的管道并抬高，自动焊接机进行管道的自动焊接，摄像头属于可选部分，可用于焊接过程的记录与检验。整个焊接过程的关键数据可通过4G模块上传至云平台，实现施工现场数据的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能化管道自动焊接系统，其特征在于，包括焊接车体，两个固定机械手臂，一个焊接机械手臂，所述固定机械手臂包括关节A、关节B、关节C，所述焊接机械手臂包括关节As、关节Bs、关节Cs，其中：/n焊接车体：承载固定机械手臂和焊接机械手臂，且可以移动；/n固定机械手臂：用于抓取管道并完成对接；关节A负责x轴和z轴方向的移动，关节B负责y轴方向的移动，关节C只负责抓取；/n焊接机械手臂：用于完成焊接，关节As负责z轴方向的移动，关节Bs负责y轴方向的移动，关节Cs负责y轴方向的移动；/n所述固定机械手臂固定于焊接车体上，所述焊接机械手臂固定于焊接车体上。/n

【技术特征摘要】
1.一种智能化管道自动焊接系统，其特征在于，包括焊接车体，两个固定机械手臂，一个焊接机械手臂，所述固定机械手臂包括关节A、关节B、关节C，所述焊接机械手臂包括关节As、关节Bs、关节Cs，其中：
焊接车体：承载固定机械手臂和焊接机械手臂，且可以移动；
固定机械手臂：用于抓取管道并完成对接；关节A负责x轴和z轴方向的移动，关节B负责y轴方向的移动，关节C只负责抓取；
焊接机械手臂：用于完成焊接，关节As负责z轴方向的移动，关节Bs负责y轴方向的移动，关节Cs负责y轴方向的移动；
所述固定机械手臂固定于焊接车体上，所述焊接机械手臂固定于焊接车体上。


2.根据权利要求1所述的智能化管道自动焊接系统，其特征在于，所述固定机械手臂的各个关节由驱动装置驱动，关节A、关节B上分别设置有位移传感器，其中关节A上设置有x方向和角度两个位移传感器，关节B上设置有角度传感器。


3.根据权利要求1所述的智能化管道自动焊接系统，其特征在于，
所述移动机械手臂的各个关节由驱动装置驱动，关节As、关节Bs、关节Cs上均设有位移传感器，其中关节As设有角度位移传感器，关节Bs关节上设有角度位移传感器，关节Cs上设有角度位移传感器。


4.根据权利要求1-3任一所述的智能化管道自动焊接系统，其特征在于，还包括机械手臂控制器，用于机械手臂的自动控制，采用一用一备模式，在一个本地控制器出现故障的情况下会切换到备用控制器，各传感器信息会同步给备用控制器。


5.根据权利要求1-3任一所述的智能化管道自动焊接系统，其特征在于，还包括焊接控制系统，具体包括4G摄像装置、4G数据传输模块、总监视平台、焊接系统平台总控制器、焊接平台系统电源，其中：
4G摄像装置：负责将现场的图像画面传送给总监视平台；
4G数据传输模块：负责将机械手臂的数据通过4G无线通信发送给总监视平台；
总监视平台：用于检测现场数据和现场图像画面，不做任何控制操作；
焊接平台总控制器：负责电源切换，机械手臂的数据接收和传输，急停和故障报警；
焊接平台系统电源：为各模块提供供电；
所述4G摄像装置通过4G无线网络与总监视平台连接，将现场画面传输给总监视平台；4G数据传输模块通过4G无线网络与总监视平台连接，将本地参数传输给总监视平台；焊接系统平台总控制器与4G数据传输模块电连接，将本地参数传输给4G数据传输模块；焊接平台系统电源与焊接系统平台总控制器和4G数据传输模块电连接，为系统提供电源。


6.根据权利要求5所述的智能化管道自动焊接系统，其特征在于，焊接控制系统还包括焊接系统急停装置、焊接系统手动装置，其中：
焊接系统急停装置：在系统出现故障的状态下，人为按下急停按钮，系统进入急停状态，自动控制和手动控制都不起作用；
焊接系统手动装置：在自动控制系统出现故障的情况下人为切换到手动，在手动状态下，自动控制不起作用；<...

【专利技术属性】
技术研发人员：高建，张新宇，马利平，龚立靖，吴玉同，马博，
申请(专利权)人：上海卓然工程技术股份有限公司，江苏卓然智能重工有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31