焊接系统及焊接控制方法技术方案

本发明专利技术属于焊接技术领域，具体公开了一种焊接系统及焊接控制方法，其用于将第一管件焊接于结构件，结构件形成有坡口，焊接系统包括焊接机器人、测量装置和控制装置，待所述第一管件和所述结构件预定位后，用于测量所述第一管件的第一位置信息及所述坡口的第一轮廓；控制装置被配置为能够根据所述第一位置信息及所述第一轮廓建立坡口模型，并计算得到所述第一管件的实际同轴度数据，根据所述坡口模型以及所述实际同轴度数据，并结合目标同轴度数据分析确定第一焊接工艺；并被配置为能根据坡口模型与目标同轴度分析确定第一焊接工艺，以使得焊接机器人完成第一管件与结构件的高效率的自动焊接，并减小管件焊接后的变形量，提升焊接精度。焊接精度。焊接精度。

【技术实现步骤摘要】
焊接系统及焊接控制方法


[0001]本专利技术涉及焊接
，特别涉及一种焊接系统及焊接控制方法。

技术介绍

[0002]管件在与结构件的焊接过程中，由于焊接接头的类型、焊接件形状、焊缝的位置、管件 的厚度、组装及焊接顺序、焊接方法等不同，焊接后易造成纵向缩短、横向缩短、角度变形、 弯曲变形等焊接缺陷。尤其在核电站中管件、石油输送管道、天然气输送管道的焊接较多， 并且在一些特定使用场景下，高精密设备的管件的焊接对管件焊接后的变形量或位置度有严 格的精度控制要求。
[0003]而传统管件焊接防变形控制方法主要有如下几种：1、制作专门的防变形固定夹具，在管 件焊接前，通过使用防变形的固定夹具夹紧接管件两端进行，焊接过程中人工观测接管焊接 变形，辅助木锤等工具对变形方向进行反向敲击矫正，此种控制方法效率低下，且防变形控 制效果很差，对于微变形无法控制；2、使用人工根据测量数据计算出管件的变形量，根据变 形量制定调整方案，该控制方法效率低下，可调整范围有限；3、核电站中的管件、石油输送 管道、天然气输送管道的焊接，大都凭借经验使用手工焊接，焊接效率低下，且变形控制不 均匀。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种焊接系统， 其能实现管件与结构件的高效率自动焊接，并且管件焊接后的变形量或位置度能够达到精度 控制要求。
[0005]本专利技术还提出一种使用上述焊接系统的焊接控制方法。
[0006]根据本专利技术第一方面实施例的焊接系统，其用于将第一管件焊接于结构件，所述结构件 开设有坡口，所述焊接系统包括：
[0007]焊接机器人，
[0008]测量装置，待所述第一管件和所述结构件预定位后，用于测量所述第一管件的第一位置 信息及所述坡口的第一轮廓；
[0009]控制装置，被配置为能够根据所述第一位置信息及所述第一轮廓建立坡口模型，并计算 得到所述第一管件的实际同轴度数据，根据所述坡口模型以及所述实际同轴度数据，并结合 目标同轴度数据分析确定第一焊接工艺。
[0010]根据本专利技术实施例的焊接系统，至少具有如下有益效果：通过测量装置获取的第一位置 信息及坡口的第一轮廓，控制装置能够得到第一管件的同轴度，并建立坡口模型，并能根据 坡口模型与目标同轴度分析确定第一焊接工艺，以使得焊接机器人完成第一管件与结构件的 高效率的自动焊接，并减小第一管件焊接后的变形量，提升焊接精度。
[0011]根据本专利技术的一些实施例，所述结构件为第二管件，所述第一管件的端部插接入所述第 二管件的端部中，所述坡口开设于所述第二管件的端部，所述坡口模型由所述第一
轮廓投影 于与所述第一管件的轴向垂直的投影面上形成。
[0012]根据本专利技术的一些实施例，所述坡口模型由所述第一轮廓投影于与所述第一管件的轴向 垂直的投影面上形成，所述第一轮廓与所述投影面的投影夹角为锐角。
[0013]根据本专利技术的一些实施例，所述第一焊接工艺包括第一焊接起点及第一焊接参数。
[0014]根据本专利技术的一些实施例，所述第一焊接工艺由示教系统及专家数据库进行确定，其中， 所述第一焊接起点设置为所述第一轮廓的任意一点。
[0015]根据本专利技术的一些实施例，所述测量装置被配置为在焊接过程中，实时跟踪测量所述第 一管件的第二位置信息及所述坡口的第二轮廓，建立焊缝模型。
[0016]根据本专利技术的一些实施例，针对多道焊接，所述控制装置被配置为N道焊缝完成后，能 够自动调节并重新设定第二焊接工艺，所述第二焊接工艺包括第二焊接起点及第二焊接参数， 所述N为自然数。
[0017]根据本专利技术的一些实施例，所述测量装置被配置为N道焊缝完成后，记录所述N道焊缝 的轨迹，所述第一管件相对于所述目标同轴度发生偏移，设定所述第一管件的目标同轴度对 应的焊缝为N道理论焊缝，所述N道焊缝相对于所述N道理论焊缝发生偏移，设定所述N 道焊缝偏离所述N道理论焊缝的中心形成正偏移，所述N道焊缝偏向所述N道理论焊缝的 中心形成负偏移，所述N道焊缝相对于所述N道理论焊缝形成的最大正偏移量的点为A点， 最大负偏移量的点为B点，其中，所述第二焊接起点为沿着焊接方向的反方向偏移A点4
°‑8°
， 焊接过程中实时计算当前焊缝与所述N道理论焊缝的偏移量，设定允许最大偏移量为D0， 若正偏移量大于D0时，将焊接热输入量减小以减少熔敷金属量，若负偏移量大于D0时，将 焊接热输入量增大以增加熔敷金属量。
[0018]根据本专利技术的一些实施例，所述第一管件为圆管，所述结构件开设所述坡口的面为弧形 面。
[0019]根据本专利技术的一些实施例，所述环形安装板包括活动连接的第一安装板和第二安装板， 以使得所述避让空间的大小能够调节。
[0020]根据本专利技术的一些实施例，所述安装座为磁力安装座。
[0021]根据本专利技术的一些实施例，所述第一安装板和所述第二安装板可以沿着第一方向旋转， 以打开或者关闭所述避让空间。
[0022]根据本专利技术的一些实施例，所述第一安装板和/或所述第二安装板包括转动板，所述转动 板能够绕第二方向旋转，所述第二方向垂直于所述第一方向，所述传感器支架安装于所述转 动板。
[0023]根据本专利技术的一些实施例，所述第一安装板和所述第二安装板均呈L形，所述第一安装 板包括第一转动板和第二转动板，所述第二安装板包括第三转动板和第四转动板，所述第一 转动板、所述第二转动板、所述第三转动板和所述第四转动板上均安装有所述传感器支架。
[0024]根据本专利技术的一些实施例，所述传感器支架能够相对于所述传感器支架转动。
[0025]根据本专利技术第二方面实施例的用于焊接系统的焊接控制方法，其用于将第一管件焊接于 结构件，所述结构件开设有坡口，所述焊接系统包括焊接机器人、测量装置和控制装置，所 述焊接控制方法包括如下步骤：
[0026]待所述第一管件和所述结构件预定位后，测量所述第一管件的第一位置信息及所述坡口 的第一轮廓；
[0027]获取所述第一管件的目标同轴度数据；
[0028]建立坡口模型，并计算得到所述第一管件的实际同轴度数据；
[0029]根据所述坡口模型以及所述实际同轴度数据，并结合所述目标同轴度数据分析确定第一 焊接工艺。
[0030]根据本专利技术实施例的焊接控制方法，至少具有如下有益效果：通过获取的第一位置信息 及坡口的第一轮廓，以得到第一管件的同轴度以建立坡口模型，并分析确定第一焊接工艺， 以使得焊接机器人完成第一管件与结构件的高效率的自动焊接，并减小第一管件焊接后的变 形量，提升焊接精度。
[0031]根据本专利技术的一些实施例，所述结构件为第二管件，所述第一管件的端部插接入所述第 二管件的端部中，所述坡口开设于所述第二管件的端部，所述坡口模型由所述第一轮廓投影 于与所述第一管件的轴向垂直的投影面上形成。
[0032]根据本专利技术的一些实施例，所述坡口模型由所述第一轮廓投影本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种焊接系统，用于将第一管件焊接于结构件，所述结构件形成有坡口，其特征在于，所述焊接系统包括：焊接机器人，测量装置，待所述第一管件和所述结构件预定位后，用于测量所述第一管件的第一位置信息及所述坡口的第一轮廓；控制装置，被配置为能够根据所述第一位置信息及所述第一轮廓建立坡口模型，并计算得到所述第一管件的实际同轴度数据，根据所述坡口模型以及所述实际同轴度数据，并结合目标同轴度数据分析确定第一焊接工艺。2.根据权利要求1所述的焊接系统，其特征在于，所述结构件为第二管件，所述第一管件的端部插接入所述第二管件的端部中，所述坡口开设于所述第二管件的端部，所述坡口模型由所述第一轮廓投影于与所述第一管件的轴向垂直的投影面上形成。3.根据权利要求1所述的焊接系统，其特征在于，所述坡口模型由所述第一轮廓投影于与所述第一管件的轴向垂直的投影面上形成，所述第一轮廓与所述投影面的投影夹角为锐角。4.根据权利要求2或3所述的焊接系统，其特征在于，所述第一焊接工艺包括第一焊接起点及第一焊接参数。5.根据权利要求4所述的焊接系统，其特征在于，所述第一焊接工艺由示教系统及专家数据库进行确定，其中，所述第一焊接起点设置为所述第一轮廓的任意一点。6.根据权利要求4所述的焊接系统，其特征在于，所述测量装置被配置为在焊接过程中，实时跟踪测量所述第一管件的第二位置信息及所述坡口的第二轮廓，建立焊缝模型。7.根据权利要求4所述的焊接系统，其特征在于，针对多道焊接，所述控制装置被配置为N道焊缝完成后，能够自动调节并重新设定第二焊接工艺，所述第二焊接工艺包括第二焊接起点及第二焊接参数，所述N为自然数。8.根据权利要求7所述的焊接系统，其特征在于，所述测量装置被配置为N道焊缝完成后，记录所述N道焊缝的轨迹，所述第一管件相对于所述目标同轴度发生偏移，设定所述第一管件的目标同轴度对应的焊缝为N道理论焊缝，所述N道焊缝相对于所述N道理论焊缝发生偏移，设定所述N道焊缝偏离所述N道理论焊缝的中心形成正偏移，所述N道焊缝偏向所述N道理论焊缝的中心形成负偏移，所述N道焊缝相对于所述N道理论焊缝形成的最大正偏移量的点为A点，最大负偏移量的点为B点，其中，所述第二焊接起点为沿着焊接方向的反方向偏移B点4
°‑8°
，焊接过程中实时计算当前焊缝与所述N道理论焊缝的偏移量，设定允许最大偏移量为D0，若正偏移量大于D0时，将焊接热输入量减小以减少熔敷金属量，若负偏移量大于D0时，将焊接热输入量增大以增加熔敷金属量。9.根据权利要求1所述的焊接系统，其特征在于，所述第一管件为圆管，所述结构件开设所述坡口的面为弧形面。10.根据权利要求1所述的焊接系统，其特征在于，所述测量装置包括可调节支架，所述可调节支架包括：安装座，用于固定所述测量装置；支撑杆，一端活动连接于安装座；环形安装板，活动安装于所述支撑杆的另一端，所述环形安装板内部形成避让空间；
传感器支架，可拆卸安装于所述环形安装板。11.根据权利要求10所述的焊接系统，其特征在于，所述环形安装板包括活动连接的第一安装板和第二安装板，以使得所述避让空间的大小能够调节。12.根据权利要求10所述的焊接系统，其特征在于，所述安装座为磁力安装座。13.根据权利要求10所述的焊接系统，其特征在于，所述第一安装板和所述第二安装板可以沿着第一方向旋转，以打开或者关闭所述避让空间。14.根据权利要求13所述的焊接系统，其特征在于，所述第一安装板和/或所述第二安装板包括转动板，所述转动板能够绕第二方向旋转，所述第二方向垂直于所述第一方向，所述传感器支架安装于所述转动板。15.根据权利要求14所述的焊接系统，其特征在于，所述第一安装板和所述第二安装板均呈L形，所述第一安装板包括第一转动板和第二转动板，所述第二安装板包括第三转动板和第四转动板，所述第一转动板、所述第二转动板、所述第三转动板和所述第四转动板上均安装有所述传感器支架。16.根据权利要求10所述的焊接系统，其特征在于，所述传感器支架能够相对于所述传感器支架转动。17.一种用于焊接系统的焊接控制方法，用于将第一管件焊接于结构件，所述结构件开设有坡口，其特征在于，所述焊接系统包括焊接机器人、测量装置和控制装置，所述焊接控制方法包括如下步骤：待所述第一管件和所述结构件预定位后，测量所述第一管件的第一位置信息及所述坡口的第一轮廓；获取所述第一管件的目标同轴度数据；建立坡口模型，并计算得到所述第一管件的实际同轴度数据；根据所述坡口模型以及所述实际同轴度数据，并结合所述目标同轴度数据分析确定第一焊接工艺。18.根据权利要求17所述的焊接系统，其特征在于，所述结构件为第二管件，所述第一管件的端部插接入所述第二管件的端部中，所述坡口开设于所述第二管件的端部，所述坡口模型由所述第一轮廓投影于与所述第一管件的轴向垂直的投影面上形成。19.根据权利要求17所述的焊接控制方法，其特征在于，所述坡口模型由所述第一轮廓投影于与所述第一管件的轴向垂直的投影面上形成，所述第一轮廓与所述投影面的投影夹角为锐角。20.根据权利要求18或19所述的焊接控制方法，其特征在于，所述第一焊接工艺包括第一焊接起点及第一焊接参数；所述第一焊接工艺由示教系统及专家数据库进行确定，其中，所述第一焊接起点设置为所述第一轮廓的任意一点。21.根据权利要求17所述的焊接控制方法，其特征在于，所述焊接控制方法还包括：在焊接过程中，实时跟踪测量所述第一管件的第二位置信息及所述坡口的第二轮廓，建立焊缝模型。22.根据权利要求17所述的焊接控制方法，其特征在于，所述第一管件为圆管，所述结构件开设所述坡口的面为弧形面。23.根据权利要求17所述的焊接控制方法，其特征在于，针对多道焊接，所述焊接控制
方法还包括如下步骤：N道焊缝完成后，自动调节并重新设定第二焊接工艺，所述第二焊接工艺包括第二焊接起点及第二焊接参数，其中，N为自然数。24.根据权利要求23所述的焊接控制方法，其特征在于，所述N道焊缝完成后，自动调节并重新设定第二焊接工艺包括如下步骤：记录所述N道焊缝的轨迹，其中，所述第一管件相对于目标同轴度发生偏移；设定所述第一管件的目标同轴度对应的焊缝为N道理论焊缝，所述N道焊缝相对于所述N道理论焊缝发生偏移，设定所述N道焊缝偏离所述N道理论焊缝的中心形成正偏移，所述N道焊缝偏向所述N道理论焊缝的中心形成负偏移，所述N道焊缝相对于所述N道理论焊缝形成的最大正偏移量的点为A点，最大负偏移量的点为B点，其中，所述第二焊接起点为沿着焊接方向的反方向偏移A点4
°‑8°
，焊接过程中实时计算当前焊缝与所述N道理论焊缝的偏移量，设定允许最大偏移量为D0，若正偏移量大于D0时，将焊接热输入量减小以减少熔敷金属量，若负偏移量大于D0时，将焊接热输入量增大以增加熔敷金属量。25.一种焊接系统，用于将第一管件焊接于结构件，所述结构件开设有坡口，其特征在于，所述焊接系统包括：焊接机器人；测量装置，待所述管件和所述结构件预定位后，用于测量所述坡口相对于所述第一管件的第一位置信息及第一轮廓；控制装置，被配置为能够根据所述第一位置信息及所述第一轮廓得到坡口模型，并能根据所述坡口模型以及第一预设程序确定第一焊接工艺；其中，所述坡口模型由所述第一轮廓投影于与...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟文斌，李晓涛，刘峤，李予卫，薛林涛，宋天涛，王徐坚，
申请(专利权)人：上海洛丁森工业自动化设备有限公司，
类型：发明
国别省市：