一种远程智能焊接专机的制作方法

本实用新型属于焊接设备技术领域，尤其是涉及一种远程智能焊接专机。

背景技术：

海底管道、地下输油管以及同一生产线焊接不同规格的焊板等复杂环境下，使用传统的焊接工艺和方法已不能满足现实的需求，简单的或单一的焊接专机也不能很好的实现高难度和严要求的焊接质量的实现。对于海底管道和地下输油管这些人类不易现场焊接的恶劣环境一般实现远程焊接，而同一生产线焊接不同规格的焊板需要焊接参数随焊点部位的不同而改变。焊钳焊接时，角度、位置、分流和装配间隙等不稳定因素也都要求改变焊接参数以适应其变化。现研究一种嵌入多种现场总线接口的机器人，为实现远程焊接做好最基本的条件，以提高恶劣环境或复杂环境的焊接质量，满足现阶段焊接质量的需求。

对于人类不易到达的焊接环境和多参数焊接环境需要引入智能控制和远程监视的技术，一方面可以通过远端监视器监视焊接现场以对异常现象进行实时调整，另一方面利用计算机技术通过软件编程对参数进行存储与调用实现智能控制。这实现这一切的支撑是焊接机器人需要支持网络接口，本项目主要工作为设计一个具有多种国内普遍支持的接口例如CAN总线、PROFIBUS和工业以太网等多种接口，通过软件技术实现接口的自识别和自适应，从而实现远程焊机和智能控制。

本项目依托于天津市焊接研究所与天津工业大学电气与自动化学院。天津市焊接研究所经过40多年的发展，已建立了完善的设计、研究、生产和 销售体系，形成了科技与生产紧密结合的科技开发机构。产品结构不断调整改进，采用国际先进标准促进产品开发，以雄厚的实力，先进的设计工艺，精良的加工及严格的管理，研制和生产了数十种型号的通用、专用焊接设备。天津工业大学电气与自动化学院具有雄厚的技术实力，经验丰富的技术人才。承担多项国际、军工项目。学院具有机器人设计与研发中心、工业网络研发中心和培训平台。从软件、硬件方面，均能满足本项目的要求。

近二十年来，随着数字化、自动化、计算机技术、机械设计技术的发展，以及人们对产品的质量要求的提高，焊接质量、美观度等得到了更大的重视。特别是在08年金融危机以后，随着我国劳动成本的增加，以及对工人的身体健康的重视和对提高生产效率的要求，在现代工业生产中，越来越多的焊接生产过程中开始采用自动焊接专机。而随着我国现代化建设的发展与深化，一些关系到国计民生的大型项目得到了落实与启动，例如西气东输，南水北调，三峡工程等等都涉及到焊接技术。在海底管道和地下输油管等很多人类不易到达的恶劣环境下远程焊接是势在必为；同时随着生产效率的提高，产品的丰富化，一个焊接生产线会出现多个焊接规格的现象，不同的焊接规格所涉及的各类参数会随着角度、位置、分流等的变化而变化，这就要求实现智能焊接，把调试好的参数用编程的方法存储到计算机里，用传感器采集现场信息从而选择不同的参数，实现高质量和高难度的焊接需求。而传统的焊接方式，存在较多影响焊接质量稳定性的因素，而且在焊装过程中经常出现各种异常情况，造成较多质量问题。研究一个可以实现远程监控和智能控制的焊接专机势在必行。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种远程智能焊接专机，以实现焊接专机的智能精确控制。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种远程智能焊接专机，包括主控单元、数据采集单元、智能开关、焊枪、电源和焊枪固定座；

所述数据采集单元与所述主控单元信号连接，该数据采集单元包括与所述主控单元信号连接的位置传感器；

所述焊枪通过智能开关与所述电源电连接，该智能开关与所述主控单元信号连接，所述焊枪固定在焊枪固定座上；

所述位置传感器固定在所述焊枪固定座上，所述焊枪固定座上设有轨迹调整机构。

进一步的，所述主控单元包括单片机、存储器和通信模块，所述通信模块与所述单片机信号连接，所述单片机与所述存储器信号连接。

进一步的，所述焊枪固定座包括支撑架、轨迹调整机构和行走机构，所述轨迹调整机构固定在所述支撑架的上部，并与所述主控单元信号连接，所述行走机构固定在所述支撑架的底端，并与所述主控单元信号连接。

进一步的，所述轨迹调整机构包括固定架、丝杠、滑块、第一电机、第一减速器和升降气缸，所述固定架呈倒置的U型，所述丝杠水平可转动固定在所述固定架的两侧壁上，所述滑块上设有与所述丝杠螺纹配合的螺纹通孔，所述滑块通过所述螺纹通孔配合安装在所述丝杠上，所述第一电机通过第一减速器与所述丝杠传动连接，该第一电机与所述主控单元信号连接，所述升降气缸的输出轴与所述固定架固定连接，该升降气缸的缸体竖直放置并与所述支撑架的上部固定连接，所述升降气缸与所述主控单元信号连接。

进一步的，所述焊枪上固设有一位置测量架，所述位置测量架呈倒置的L状，该位置测量架的测量末端与所述焊枪的焊接端齐平。

进一步的，所述位置传感器包括第一位置传感器和第二位置传感器，所述第一位置传感器固设在所述固定架上，所述第二位置传感器固定在所述位置测量架的测量末端，所述焊枪固定在所述滑块上。

进一步的，所述行走机构包括安装在所述支撑架底端的行走轮、行走传动轴、第二电机和第二减速器。

进一步的，所述数据采集单元还包括与所述主控单元信号连接的视觉传感器。

进一步的，所述数据采集单元还包括与所述主控单元信号连接的触角传感器。

进一步的，所述数据采集单元还包括与所述主控单元信号连接的光敏传感器。

相对于现有技术，本实用新型所述的远程智能焊接专机具有以下优势：

(1)本实用新型所述的远程智能焊接专机，实现了焊接的智能控制及精确监控，避免了恶劣环境焊接时，工作人员的进入以及正常工作环境中工作人员的贴近操作，保障了工作人员的身体健康，提高了自动焊接成果的质量。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的远程智能焊接专机原理框图；

图2为本实用新型实施例所述的远程智能焊接专机结构示意图；

图3为图2局部放大图。

附图标记说明：

1-主控单元；11-单片机；12-存储器；13-通信模块；2-数据采集单元；21-第一位置传感器；22-第二位置传感器；23-视觉传感器；24-触觉传感器；25-光敏传感器；3-智能开关；4-焊枪；5-电源；6-焊枪固定座；61-支撑架；62-行走机构；621-行走轮；622-行走传动轴；623-第二电机；63-轨迹调整机构；631-固定架；632-丝杠；633-滑块；634-第一电机；635-升降气缸。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连 通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1至3所示，本实用新型包括主控单元1、数据采集单元2、智能开关3、焊枪4、电源5和焊枪固定座6；

数据采集单元2与主控单元1信号连接，用以采集焊接部位焊接件的结构参数，以便于主控单元1对焊枪4运行轨迹的控制，该数据采集单元2包括与主控单元1信号连接的位置传感器；

焊枪4通过智能开关3与电源5电连接，该智能开关3与主控单元1信号连接，焊枪4固定在焊枪固定座6上，主控单元1通过控制智能开关3的通断，智能控制焊枪4的工作状态；

位置传感器固定在焊枪固定座6上，焊枪固定座6上设有轨迹调整机构63。

主控单元1包括单片机11、存储器12和通信模块13，通信模块13与单片机11信号连接，单片机11与存储器12信号连接，通信模块13可以是无线通信模块，也可以是有线通信模块，内含多种总线接口，实现多种方式的通信，即可实现局域网内的多套焊接专机联机使用，又可现场使用，还能远程网络使用，且单片机11通过该通信模块13与上位机通信连接，以便于上位机实时掌握该焊接专机的工作状态，同时该焊接专机将数据采集单元2采集到的焊接件结构参数输入至上位机，可实现焊接专机焊接参数的自动选择及人工选择，存储器12内存储多种焊接函数，以便于单片机11针对不同的焊接件结构参数调用不同的焊接函数，实现焊接专机的智能控制。

焊枪固定座6包括支撑架61、轨迹调整机构63和行走机构62，轨迹调 整机构63固定在支撑架61的上部，并与主控单元1信号连接，行走机构62固定在支撑架61的底端，并与主控单元1信号连接，实现主控单元1对焊枪固定座6的位置调整及焊枪4运行轨迹的调整。

轨迹调整机构63包括固定架631、丝杠632、滑块633、第一电机634、第一减速器和升降气缸635，固定架631呈倒置的U型，丝杠632水平可转动固定在固定架631的两侧壁上，滑块633上设有与丝杠632螺纹配合的螺纹通孔，滑块633通过螺纹通孔配合安装在丝杠632上，第一电机634通过第一减速器与丝杠632传动连接，该第一电机634与主控单元1信号连接，升降气缸635的输出轴与固定架631固定连接，该升降气缸635的缸体竖直放置并与支撑架61的上部固定连接，升降气缸635与主控单元1信号连接，通过升降气缸635实现对焊枪4高低的调整，通过丝杠532的转动带动滑块633水平运动，实现对焊枪4水平方向的调整。

焊枪4上固设有一位置测量架41，位置测量架41呈倒置的L状，该位置测量架41的测量末端与焊枪4的焊接端齐平，实现焊枪4接触焊接件时的信号反馈。

位置传感器包括第一位置传感器21和第二位置传感器22，第一位置传感器21固设在固定架631上，第二位置传感器22固定在位置测量架41的测量末端，焊枪4固定在滑块633上。

行走机构62包括安装在支撑架61底端的行走轮621、行走传动轴622、第二电机623和第二减速器，实现焊枪固定座6的自动行走。

数据采集单元2还包括与主控单元1信号连接的视觉传感器23，实现了对焊接专机现场景象的图像监控，使得远程监控成为可能。

数据采集单元2还包括与主控单元1信号连接的触角传感器24，反馈焊接专机的焊接位置信息，实现了对焊接末端位置的精确控制，提高焊接质量。

数据采集单元2还包括与主控单元1信号连接的光敏传感器25。

本实用新型的远程智能焊接专机，具有高效、节能、自动化程度高、操作简单、对操作人员焊接既能要求低的优势，同时能从根本上解决恶劣环境和多参数焊接的难题，从而使得焊接工件焊接质量提高，成型更美观。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。