【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于智能焊接，尤其涉及一种管道智能组对点固焊装配间隙控制系统及方法。
技术介绍
1、管道焊接前，需要进行组对焊接，通常采用人工组对，可以在组对过程中进行人工干预，实现组对间隙的均匀化分布。然而目前组对焊接面临智能化升级，对于一般试板或管道焊接，采用机器人连续焊接前，需要对试件进行点固焊，并在焊接过程中对点固焊焊道进行重熔并不间断焊接，因此，点固焊成形尺寸对机器人连续焊接有重要影响。但是目前的智能化焊接操作常常因管道焊接点固焊收缩导致焊点组对间隙偏差过大，进而影响后续焊接效果。为此本专利技术研制了一套能够实现管道智能组对点固焊装配间隙控制的焊接系统及方法，既能保证组对效果又能控制焊接质量。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种管道智能组对点固焊装配间隙控制系统及方法，不仅能够实现智能化组对控制，还能够实现智能化焊接控制，有效保证焊接质量。
2、本专利技术通过以下技术手段实现上述技术目的。
3、一种管道智能组对点固焊装配间隙控制系统，包括用于综合控制以实现智能组对和智能点焊操作的控制柜，还包括吊装系统，吊装系统下方地面轨道上设置有智能焊接机器人、夹持系统、焊接电源、气瓶，智能焊接机器人的机械臂末端安装有焊枪、焊缝激光视觉扫描系统；还包括计算机系统，计算机系统用于对智能焊接机器人的操作程序进行设定。
4、进一步地，所述计算机系统包括前端和后端，前端为组对点焊控制平台和焊接工艺数据库，后端为运动精度控制和工艺参数指令
5、进一步地，所述操作指令模块通过控制柜对各个设备的操作执行命令进行设定，选择自动执行模式或手动执行模式。
6、进一步地，所述焊接坡口扫描图像模块接收焊缝激光视觉扫描系统的坡口间隙扫描结果，基于图像生成算法，通过识别的坡口参数计算坡口的特征点位置，绘制并显示焊接坡口扫描图形，计算坡口组对间距和错边量；焊接工艺参数设定模块基于计算所得的坡口组对间距和错边量，根据工艺数据库中的工艺进行自动匹配或自行设定焊接工艺。
7、进一步地，所述机器人控制模块用于监测智能焊接机器人状态，智能焊接机器人工作异常时自动切换状态，并发出故障预警。
8、进一步地，所述吊装系统包括整体支架，整体支架纵向的两根杆件内侧均设置有移动轨道，移动轨道之间滑动安装有水平移动装置，水平移动装置通过电机驱动配合丝杠结构实现在移动轨道上沿纵向水平运动，水平移动装置下部安装有吊装装置，吊装装置通过齿轮齿条传动配合实现在水平移动装置上沿横向水平移动，吊装装置还通过液压装置实现在垂直方向的伸缩运动；吊装装置上还安装有智能传感器，用于进行吊装装置位置识别。
9、进一步地，所述夹持系统包括夹持卡盘，夹持卡盘由控制电机控制，通过齿轮传动的形式实现沿纵向或竖向齿条轨道移动，进而实现上下左右位置调节，同时夹持卡盘还通过控制电机驱动进行转动，通过液压装置实现内外扩张运动，进而对管件进行夹紧；
10、还包括两个分别位于地面轨道上的两块移动板上的托架，其在控制柜的控制下水平移动以调节间距，进而适应不同的管道长度，托架通过固定带实现对管道进行捆绑夹紧；托架与夹持卡盘之间的地面轨道上还安装有智能传感器，用于检测管道和管件的相对位置。
11、一种基于上述管道智能组对点固焊装配间隙控制系统的管道智能组对点固焊装配间隙控制方法，包括如下过程：
12、步骤1：点固焊过程中，先由吊装系统将管件吊装至夹持卡盘位置，由夹持卡盘通过液压装置将管件夹紧；
13、步骤2：再由吊装系统将管道吊装至托架上，并通过固定带紧固；
14、步骤3：在控制柜的综合控制下调整地面轨道上的各部件，以调节管件与管道之间的位置至10mm处；
15、步骤4：在计算机系统的组对点焊控制平台上设置智能焊接机器人的机械臂移动路线，采用焊缝激光视觉扫描系统对管道坡口间隙进行360°扫描，扫描数据上传至计算机系统的焊接工艺数据库；
16、步骤5：计算机系统根据扫描结果进行分析处理，控制向管件方向移动管道，至管件与管道坡口底部间隙为2.0~3.0mm，允许组对错边0~2.5mm，控制旋转夹持卡盘角度，实现管件与管道之间的坡口间隙均匀分布，完成组对；
17、步骤6：移动智能焊接机器人的机械臂到点焊初始位置点上方，焊枪距离管道5mm处；
18、步骤7：再次进行坡口间隙扫描，计算机系统根据扫描结果提取焊接工艺参数；
19、步骤8：设置平焊、向上焊或向下焊，同时调整焊枪姿态；
20、步骤9：移动焊枪到距离管道1mm处，起弧，开始点焊焊接，点固焊长度10~20mm，停止焊接，抬起机械臂；
21、步骤10：松开管道固定装置，移动机械臂到第二个点焊位置上方后进行管道固定，第二个点焊位置与初始点焊位置间隔180°，重复步骤7至9，完成第二个点固焊焊接；
22、步骤11：松开管道固定装置，将夹持卡盘逆时针旋转90°，移动机械臂到第三个点焊位置上方后进行管道固定，重复步骤7至9，完成第三个点固焊焊接；
23、步骤12：松开管道固定装置，将夹持卡盘逆时针旋转180°，移动机械臂到第四点焊位置上方后进行管道固定，重复步骤7至9，完成第四个点固焊焊接；
24、步骤13：移动机械臂至点焊初始位置点上方，焊枪距离管道5mm处；旋转夹持卡盘进行360°坡口间隙扫描，对坡口扫描结果进行比对，对坡口间隙在0.5mm~3.0mm之间的管道组对判定为合格，对坡口间隙超过3.0mm或小于0.5mm的管道判定为不合格，当管道被判定为不合格后，重新打磨坡口，重新进行组对点焊。
25、本专利技术具有如下有益效果：
26、通过智能点焊的工艺参数优化，实现组对间隙均匀，为后续智能焊接提供有利条件；通过对智能点焊的工艺控制，实现了点焊位置、焊点高度、焊点长度及焊点质量的精准控制。
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1.一种管道智能组对点固焊装配间隙控制系统，其特征在于，包括用于综合控制以实现智能组对和智能点焊操作的控制柜（6），还包括吊装系统（1），吊装系统（1）下方地面轨道上设置有智能焊接机器人（2）、夹持系统（5）、焊接电源（3）、气瓶（8），智能焊接机器人（2）的机械臂末端安装有焊枪（9）、焊缝激光视觉扫描系统（4）；还包括计算机系统（7），计算机系统（7）用于对智能焊接机器人（2）的操作程序进行设定。
2.根据权利要求1所述的管道智能组对点固焊装配间隙控制系统，其特征在于，所述计算机系统（7）包括前端和后端，前端为组对点焊控制平台和焊接工艺数据库，后端为运动精度控制和工艺参数指令控制计算单元；组对点焊控制平台包括操作指令模块、焊接坡口扫描图像模块、机器人控制模块、焊接工艺参数设定模块。
3.根据权利要求2所述的管道智能组对点固焊装配间隙控制系统，其特征在于，所述操作指令模块通过控制柜（6）对各个设备的操作执行命令进行设定，选择自动执行模式或手动执行模式。
4.根据权利要求2所述的管道智能组对点固焊装配间隙控制系统，其特征在于，所述焊接坡口扫描图像
5.根据权利要求2所述的管道智能组对点固焊装配间隙控制系统，其特征在于，所述机器人控制模块用于监测智能焊接机器人（2）状态，智能焊接机器人（2）工作异常时自动切换状态，并发出故障预警。
6.根据权利要求1所述的管道智能组对点固焊装配间隙控制系统，其特征在于，所述吊装系统（1）包括整体支架（101），整体支架（101）纵向的两根杆件内侧均设置有移动轨道（103），移动轨道（103）之间滑动安装有水平移动装置（102），水平移动装置（102）通过电机驱动配合丝杠结构实现在移动轨道（103）上沿纵向水平运动，水平移动装置（102）下部安装有吊装装置（104），吊装装置（104）通过齿轮齿条传动配合实现在水平移动装置（102）上沿横向水平移动，吊装装置（104）还通过液压装置实现在垂直方向的伸缩运动；吊装装置（104）上还安装有智能传感器（105），用于进行吊装装置（104）位置识别。
7.根据权利要求1所述的管道智能组对点固焊装配间隙控制系统，其特征在于，所述夹持系统（5）包括夹持卡盘（501），夹持卡盘（501）由控制电机（504）控制，通过齿轮传动的形式实现沿纵向或竖向齿条轨道移动，进而实现上下左右位置调节，同时夹持卡盘（501）还通过控制电机（504）驱动进行转动，通过液压装置实现内外扩张运动，进而对管件进行夹紧；
8.一种基于权利要求7所述管道智能组对点固焊装配间隙控制系统的管道智能组对点固焊装配间隙控制方法，其特征在于，包括如下过程：
...【技术特征摘要】
1.一种管道智能组对点固焊装配间隙控制系统，其特征在于，包括用于综合控制以实现智能组对和智能点焊操作的控制柜（6），还包括吊装系统（1），吊装系统（1）下方地面轨道上设置有智能焊接机器人（2）、夹持系统（5）、焊接电源（3）、气瓶（8），智能焊接机器人（2）的机械臂末端安装有焊枪（9）、焊缝激光视觉扫描系统（4）；还包括计算机系统（7），计算机系统（7）用于对智能焊接机器人（2）的操作程序进行设定。
2.根据权利要求1所述的管道智能组对点固焊装配间隙控制系统，其特征在于，所述计算机系统（7）包括前端和后端，前端为组对点焊控制平台和焊接工艺数据库，后端为运动精度控制和工艺参数指令控制计算单元；组对点焊控制平台包括操作指令模块、焊接坡口扫描图像模块、机器人控制模块、焊接工艺参数设定模块。
3.根据权利要求2所述的管道智能组对点固焊装配间隙控制系统，其特征在于，所述操作指令模块通过控制柜（6）对各个设备的操作执行命令进行设定，选择自动执行模式或手动执行模式。
4.根据权利要求2所述的管道智能组对点固焊装配间隙控制系统，其特征在于，所述焊接坡口扫描图像模块接收焊缝激光视觉扫描系统（4）的坡口间隙扫描结果，基于图像生成算法，通过识别的坡口参数计算坡口的特征点位置，绘制并显示焊接坡口扫描图形，计算坡口组对间距和错边量；焊接工艺参数设定模块基于计算所得的坡口组对间距和错边量，根据工艺数据库中的工艺进行自动匹配或自行设定焊接工艺。
5.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：严文荣，刘文明，唐如荣，张新明，王丹，郝雷山，裴蕾，张阳，琚琳琳，李杰光，严文娟，
申请(专利权)人：中建安装集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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