一种自动焊接系统的制作方法

本发明涉及自动化焊接，尤其涉及一种自动焊接系统。

背景技术：

1、焊接是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属或其他热塑性材料如塑料的制造工艺及技术；现代焊接的能量来源有很多种，包括气体焰、电弧、激光、电子束、摩擦和超声波等；除了在工厂中使用外，焊接还可以在多种环境下进行，如野外、水下和太空；无论在何处，焊接都可能给操作者带来危险，焊接给人体可能造成的伤害包括烧伤、触电、视力损害、吸入有毒气体、紫外线照射过度等，所以在进行焊接时必须采取适当的防护措施，随着智能科技的发展，自动焊接技术越来越符合目前的使用需求。

2、经查证，中国专利公开号：cn110394540a，公开了一种自动焊接系统；其技术点是在焊接实施过程中与焊点的形成方向垂直的限位，从而实现自动化焊接，由此可见，在现有的自动焊接技术中，能够实现焊接位置的设定移动，工件的抓取对接等技术问题，但仅限于同种类的规则焊件，而对于未存在提前设定的不规则焊件，其焊接位置与路径等设定往往与实际焊接情况存有偏差，导致焊缝多存在缺陷，焊接质量偏低。

技术实现思路

1、为此，本发明提供了一种自动焊接系统，用以克服现有技术中对于未设定的不规则焊件的焊接位置与路径易出现偏差，导致焊缝缺陷多焊接质量差的问题。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种自动焊接系统，包括：

3、1、扫描建模单元，其包括超声扫描装置，所述扫描建模单元用以根据所述超声扫描装置扫描的待焊接工件的数据信息进行三维建模；

4、2、交互操作单元，其与所述扫描建模单元相连，用以获取并显示扫描建模单元构建的待焊接工件的三维模型，所述交互操作单元内还包括交互界面，所述交互界面内能够选取对接焊接的待焊接工件，并能够在待焊接工件上选取对接焊接面；

5、3、焊接执行单元，其与所述交互操作单元相连，用以根据交互操作单元内的待焊接工件与对接焊接面的选取信息，对上料工位上的待焊接工件进行加持对接，形成焊接组合体，并对焊接组合体的对接缝隙进行超声扫描，根据超声扫描结果生成焊接执行信息，并通过控制焊枪模块执行焊接操作；所述焊接执行信息包括焊接路径、与焊接路径对应的焊接移速或停留时长、与焊接路径对应的焊接填丝量；

6、4、检测成像单元，其设置在所述焊枪模块一侧，用以检测焊枪焊接处的实时温度图像；

7、5、分析修正单元，其与所述焊接执行单元和所述检测成像单元分别相连，用以根据检测成像单元检测的实时温度图像对当前焊接状态进行判定，并根据判定的当前焊接状态对与焊接路径对应的焊接移速或停留时长、与焊接路径对应的焊接填丝量进行修正，并反馈至所述焊接执行单元。

8、进一步地，所述焊接执行单元包括：

9、1、扫描模块，其用以对焊接组合体的对接缝隙进行超声扫描，生成焊接组合体以及其对接缝隙的三维模型；

10、2、所述焊枪模块，其用以对焊接组合体的对接缝隙进行焊接；

11、3、移动模块，其设置在所述焊枪模块一侧，用以根据焊接路径、与焊接路径对应的焊接移速或停留时长带动焊枪模块移动，完成焊接操作；

12、4、填充模块，其设置在所述焊枪模块一侧，用以根据与焊接路径对应的焊接填丝量对焊接组合体的对接缝隙处填充焊接填丝；

13、5、计算模块，其与所述扫描模块、所述焊枪模块、所述移动模块以及所述填充模块分别相连，用以根据焊接组合体的对接缝隙的三维模型，分别计算焊接路径、与焊接路径对应的焊接移速或停留时长、与焊接路径对应的焊接填丝量，并控制各模块执行焊接操作，并能够接收所述分析修正单元反馈的修正信息，对焊接操作进行调整。

14、进一步地，所述计算模块能够获取焊接组合体的对接缝隙的三维模型，并在对接缝隙的三维模型上确定焊缝平面，计算模块以焊缝平面的法向作为焊接方向，以焊缝平面的中间分割线作为初始焊接路径的空间坐标线，以预设的焊接高度将初始焊接路径沿焊接方向提高，生成焊接路径以及其对应的空间坐标线；

15、其中，焊缝平面的中间分割线为焊接平面上各横截线的中点的连线，中间分割线任意一处的垂直方向至焊缝平面两边缘的距离相等，中间分割线能够将焊缝平面分割为面积相等的两部分。

16、进一步地，所述计算模块内设置有标准接缝截面面积，计算模块能够获取对接缝隙的三维模型在焊接路径沿向上的任意一模型接缝截面的面积，并根据标准接缝截面面积对模型接缝截面面积进行判定；

17、若模型接缝截面面积小于等于标准接缝截面面积，所述计算模块判定不对当前接缝区域进行填充；

18、若模型接缝截面面积大于标准接缝截面面积，所述计算模块将当前位置标记为留空位置，并获取留空位置连续部分的留空路径长度进行判定，以确定是否对留空路径区域进行填充；

19、其中，模型接缝截面与对应的焊接路径垂直。

20、进一步地，所述计算模块内设置有标准填充路径长度，计算模块能够获取留空位置连续部分的留空路径长度，并根据标准填充路径长度对留空路径长度进行判定，若留空路径长度小于标准填充路径长度，所述计算模块判定不对留空路径区域进行填充；若留空路径长度大于等于标准填充路径长度，所述计算模块将判定对留空路径区域进行填充，并计算该留空路径区域的焊接填丝量，并在焊接路径上标记；其中，v=lk×sp×qt，v为留空路径区域的焊接填丝量，lk为留空位置连续部分的留空路径长度，sp为留空位置连续部分的模型接缝截面面积的平均值，qt为焊接填丝的状态系数。

21、进一步地，所述计算模块内设置有第一焊缝深度与第二焊缝深度，计算模块内还设置有第一焊接移速、第二焊接移速以及第三焊接移速，计算模块能够获取对接缝隙的三维模型在焊接路径上任意一位置的模型接缝深度，并将模型接缝深度分别与第一焊缝深度和第二焊缝深度进行对比，若模型接缝深度小于第一焊缝深度，所述计算模块将选取第三焊接移速作为该焊接路径处的焊接移速；若模型接缝深度大于等于第一焊缝深度且小于等于第二焊缝深度，所述计算模块将选取第二焊接移速作为该焊接路径处的焊接移速；若模型接缝深度大于第二焊缝深度，所述计算模块将选取第一焊接移速作为该焊接路径处的焊接移速；其中，第一焊缝深度小于第二焊缝深度，第一焊接移速小于第二焊接移速小于第三焊接移速。

22、进一步地，所述计算模块能够在选取第二焊接移速作为焊接路径的焊接移速时，对该焊接路径的当前位置是否为填充区域进行判定，若该焊接路径的当前位置为非填充区域，所述计算模块不对所述该焊接路径的当前位置设定焊接停留；若该焊接路径的当前位置为填充区域，所述计算模块将对所述该焊接路径的当前位置设置焊接停留，并根据当前区域的模型接缝截面面积设定停留时长；其中，t=t×[1+（sb-ss）/sb]，t为焊接路径的当前位置设定的停留时长，t为预设停留时长，sb为所述计算模块内设置的标准接缝截面面积，ss为当前区域的模型接缝截面面积。

23、进一步地，所述分析修正单元内设置有标准熔池面积与标准熔池面积差，分析修正单元能够根据预设熔池温度在实时温度图像中确定高于预设熔池温度的部分作为实时熔池，并获取实时熔池面积，并根据标准熔池面积与实时熔池面积计算实时熔池面积差，将实时熔池面积差与标准熔池面积差进行对比，若实时熔池面积差小于等于标准熔池面积差，所述分析修正单元判定当前焊接状态正常，不对焊接路径对应的焊接移速、停留时长或是焊接填丝量进行修正；若实时熔池面积差大于标准熔池面积差，所述分析修正单元判定当前焊接状态非正常，将标准熔池面积与实时熔池面积进行对比，以确定对焊接路径对应的焊接移速、停留时长或是焊接填丝量的修正；其中，实时熔池面积差为标准熔池面积与实时熔池面积之间差值的绝对值。

24、进一步地，所述分析修正单元在判定当前焊接状态非正常时，将标准熔池面积与实时熔池面积进行对比，若实时熔池面积低于标准熔池面积，所述分析修正单元将对当前焊接移速或停留时长进行判定，以确定对焊接路径对应的焊接移速或停留时长进行修正；若实时熔池面积高于标准熔池面积，所述分析修正单元将对当前焊接路径的停留状态以及填充区域进行判定，若当前焊接路径的停留状态为焊接停留，且当前焊接路径位置为填充区域，分析修正单元将根据实时熔池面积与标准熔池面积对焊接填丝的状态系数进行修正，并将修正结果反馈至所述焊接执行单元，通过焊接执行单元对焊接路径对应的焊接填丝量的进行修正；其中，qe=qt×[1-（sr-sa）/ sa]，qe为修正后的焊接填丝的状态系数，qt为修正前设定的焊接填丝的状态系数，sr为实时熔池面积，sa为标准熔池面积。

25、进一步地，所述分析修正单元在实时熔池面积低于标准熔池面积时，对当前焊接路径的当前焊接移速或停留状态进行判定，若当前焊接移速为选取的第三焊接移速，所述分析修正单元不对当前焊接移速进行修正；若当前焊接移速为选取的第二焊接移速，所述分析修正单元将对第二焊接移速进行修正，并将修正结果反馈至所述焊接执行单元，通过焊接执行单元对焊接路径对应的焊接移速的进行修正；若当前焊接移速为选取的第一焊接移速，所述分析修正单元将对当前位置设置焊接停留，并以预设停留时长设定当前位置的停留时长；若当前焊接路径为焊接停留状态，所述分析修正单元不对当前焊接移速进行修正；其中，vx=v2-v2×[(sa-sr)/ sa], vx为修正后的第二焊接移速，v2为修正前设定的第二焊接移速，sr为实时熔池面积，sa为标准熔池面积。

26、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：通过扫描建模单元对焊接工件扫描并三维建模，使操作人员可在交互操作单元根据待焊接工件的三维模型选取对接焊接面，避免操作人员的现场作业，并通过焊接执行单元对加持对接后的焊接组合体进行超声扫描，获取对接缝隙的三维模型，通过焊接执行单元以对接缝隙的三维模型为基础，准确地生成焊接路径、焊接移速、停留时长以及焊接填丝量，保障了焊接执行信息的有效性，并能够提高自动化无人焊接的焊接质量，同时，通过检测成像单元对实时焊接过程中的焊枪焊接处的实时温度图像进行成像，便于获取焊接熔池的形态，通过分析修正单元对当前焊接状态进行判定，以对已生成的焊接执行信息进行反馈修正，减少了由于环境因素或是扫描建模因素带来的焊接误差，进一步保障了对未知不规则焊件焊接位置与路径的准确控制，减少了焊缝缺陷，切实地提高了未知不规则对接焊件的焊接质量。