CN107350646A - 智能船舶焊接***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能船舶焊接***及方法，包括：激光打码模块、识别模块、数据库管理模块、焊接模块，其中：所述激光打码模块，用于生成待焊接船板的序列号、船板上焊缝的二维码，并打标到相应的船板和焊缝上；所述识别模块，用于识别所述船板上的序列号及所述焊缝上的二维码，并将识别出的内容反馈到所述数据管理模块中；所述数据管理模块，该模块与所述识别模块反馈的内容匹配出所需焊接参数，并发送到所述焊接模块；所述焊接模块，用于接收所述数据管理模块发送的焊接参数，并执行焊接参数设定指令。本发明提高了生产效率，减少了人为失误，并节省了大量人力物力，为量化生产提供了基础，实现智能制造。

Description

智能船舶焊接***及方法

技术领域

本发明涉及船舶制造焊接技术领域，具体地，涉及一种智能船舶焊接***及方法。

背景技术

在船舶制造中，焊接是主要的工艺技术之一，焊接技术的先进与否直接影响到船舶制造的周期，船舶制造的质量，以及船舶的制造能力。可以说，船舶的焊接技术是衡量造船能力的一个重要标准。而先进的焊接工艺无疑意味着高效、清洁、节能、经济；但这恰恰是传统的人工焊接所达不到的。因此，焊接的自动化是先进焊接工艺的一个标志。

从目前的技术来看，船舶的高效的焊接方法主要有以下几种：埋弧焊，CO2气体保护焊，焊条电弧焊，不锈钢焊接，活性气体保护焊等。就传统的人工焊接来看，传统人工焊接的方式费时费力，不仅人工成本大，而且还会对人体造成危害；同时，因为人为因素的不确定性，极大地影响到了船舶制造的进度。并且，船板焊接中一个重要的因素就是焊接参数的设定。人工设定的方式存在着许多弊端，比如参数设定的不准确，焊接工艺的不一致性等，这也是人工焊接逐步被新一代自动焊接技术取代的原因，通过计算机和程序来控制焊接参数可以大大减少人为因素对焊接造成的影响。

然而，目前的焊接机器人多是依赖于编程的控制和工装夹具以及机器人站来实现自动焊接，这对工装夹具的要求很高，并且不适用于大型制造业比如船舶业的应用。

自动焊接技术同样面临着以下几个问题：焊接参数的设定，焊缝焊点的寻找，焊缝的检测，复杂情况的焊接等。

经对现有技术的文件检索，发现专利CN103678797A，申请号CN201310644689.7，申请人：江苏新时代造船有限公司，公开了“船舶焊接信息管理方法”，该专利所述的船舶焊接管理办法是通过以下技术方案来实现船舶焊接信息的管理：首先在Tribon***中完成对接焊缝的焊接代码设计,并提供焊缝坡口代码、坡口型式船厂规范接下来完成船体分段的装配结构树型目录设计同时智能提取分段三维几何模型信息、焊缝和装配结构树,保存到相对应的目录将对应的三维几何结构模型、装配结构树信息导入INFOGET人工焊接信息管理***；接下来用三维可视化定义分段制作焊的计算基面,内部小组立由***自定义基面进行焊接信息的初始化定义,根据分段实际焊接工艺要求利用三维可视化计算分段焊接信息,焊缝信息的查询,提取每条焊缝的详细信息,并进行人工相关焊接信息的确认与修改工作,根据分段各组立的制造阶段、焊接方法、焊接位置、接缝类型、生产流程等方式混合统计；最后生成所需的各种焊接信息报表、派发工单。

但是该专利涉及的技术有以下几点不足：

(1)上述专利只是针对船舶焊接信息的管理办法而不是自动焊接方法。

(2)上述专利所述的管理办法虽然实现了一部分的智能化焊接，但是很多工作还是要依赖人为操作进行，比如焊接方法，焊接位置的查找还是要依赖现场人员的操作，不仅费时费力，还有可能耽误整体的造船进度。

(3)上述专利所述的管理最终的实施方式仍然是人工焊接，需要人工设定焊接参数，而不是自动设定焊接参数，并没有排除掉人为因素的干扰。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种实现了智能化焊接、无需人工太多干预的智能船舶焊接***及方法。

为实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

根据本发明的第一目的，提供一种智能船舶焊接***，包括：激光打码模块、识别模块、数据库管理模块、焊接模块，其中：

所述激光打码模块，用于生成待焊接船板的序列号、船板上焊缝的二维码，并打标到相应的船板和焊缝上；

所述识别模块，用于识别所述船板上的序列号及所述焊缝上的二维码，并将识别出的内容反馈到所述数据管理模块中；

所述数据管理模块，该模块与所述识别模块反馈的内容匹配出所需焊接参数，并发送到所述焊接模块，同时，存放和调取相关工艺参数，记录相关的操作信息，对全程进行监控；

所述焊接模块，用于接收所述数据管理模块发送的焊接参数，并执行焊接参数设定指令。

优选地，所述的激光打码模块，包括：RFID信息读取装置、激光打标机、编码生成***、人机交互***；其中：

所述RFID信息读取装置，用于读取操作人员的员工卡，并根据相关人员权限开启激光打标机；

所述激光打标机，用于对船板和焊缝进行序列号和二维码的打标工作；

所述编码生成***，用于对待焊接的船板及船板上的焊缝生成序列号和二维码，并将生成的序列号和二维码反馈到数据管理模块中；

所述人机交互***，用于操作人员对激光打标机界面的操作。

优选地，所述的识别模块，包括：扫码枪、电脑端、网络端；其中：

所述扫码枪，用于扫描并识别船板上的序列号、焊缝上的二维码，并将扫描识别的结果输入到电脑端；

所述电脑端，用于记录扫码枪扫描识别的结果；

所述网络端，用于将记录在电脑端的扫码枪的扫描识别结果信息发送到数据管理模块中。

优选地，所述的数据管理模块，包括：焊接工艺数据库、焊缝信息数据库，其中：

所述焊接工艺数据库，用于记录各种相关的焊接工艺参数，管理人员能够随时对焊接工艺数据库中的数据进行修改；

所述焊缝信息数据库，用于记录船板上焊缝的基本信息，包括船板序列号、焊缝二维码以及相关位置信息。

优选地，所述数据管理模块将所述识别模块反馈的识别结果即船板序列号、焊缝二维码，进行匹配调用，通过在焊接工艺数据库及焊缝信息数据库中匹配出所需要的焊接参数，再将匹配出的焊接参数发送到所述焊接模块中。

优选地，所述的焊接模块，包括：焊接机器、信息传输装置；其中：

所述信息传输装置，用于接收数据管理模块发送的焊接参数；

所述焊接机器，用于执行焊接参数设定指令，对船板上的焊缝进行焊接。

根据本发明的第二目的，提供一种智能船舶焊接方法，包括：

激光打码步骤：生成待焊接船板的序列号、船板上焊缝的二维码，并打标到相应的船板和焊缝上；

识别步骤：识别所述船板上的序列号及所述焊缝上的二维码，将识别出的内容用于数据管理中；

数据管理步骤：与所述识别步骤反馈的内容匹配出焊接步骤所需的焊接参数，并存放和调取相关工艺参数，记录相关的操作信息，对全程进行监控；

焊接步骤：焊机对数据管理步骤的焊接参数进行自动设定，执行焊接参数设定指令。

本发明上述的***和方法从船板焊接开始到结束，完全脱离了人工操作的范围，并且每步操作都有数据记录在案，方便查阅和修改，从而实现了智能化焊接。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

(1)本发明实现了由人工设定焊接参数变为自动设定焊接参数的功能，实现了人机交互，每一步操作都可以通过***操控来实现，大大节省了人力，同时排除了船板焊接过程中人为因素的影响，使焊接工艺更规范。

(2)本发明将焊缝管理***和焊接工艺数据库结合起来，方便工艺制定人员对工艺参数的制定。

(3)本发明还具有实时监控的功能，整个船板焊接的过程都有***记录在案，当发现问题的时候能快速找到问题根源并解决。

(4)本发明对于生产的量化有很大的推动作用，使管理人员对该环节生产进度有了更好的掌握，同时对工期的预估也更加的精确，对整个船舶的制造业起到了长足进步的作用。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一实施例的***结构框图；

图2为本发明一实施例的方法流程图；

图中：激光打码模块1，识别模块2，数据管理模块3，自动焊接模块4；

RFID11，激光打标机12，编码生成***13，人机交互***14；

扫码枪21，电脑端22，网络端23；

焊接工艺数据库31，焊缝信息数据库32；

焊接机器41，信息传输装置42。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，一种智能船舶焊接***，所述***包括激光打码模块1，识别模块2，数据管理模块3，焊接模块4；其中：

所述激光打码模块1用于对船板和焊缝生成编码及二维码，并将其通过激光打标机12打印在船板及焊缝附近；

所述识别模块2用于对焊缝处的二维码进行高频率准确识别，同时将识别结果发送到数据管理模块3中；

所述数据管理模块3用于存放和调取相关工艺参数，匹配生成焊接船板所需的焊接参数，将焊接参数发送到焊接模块4；同时数据管理模块3还记录相关的操作信息，并对全程进行监控；

所述焊接模块4用于接收数据管理模块3发送的焊接参数，并执行焊接参数设定指令。

如图1所示，在部分实施例里，所述的激光打码模块1，包括：RFID11、激光打标机12、编码生成***13、人机交互***14，其中：

RFID11包括RFID读卡器和RFID型员工卡，每个工作人员都有唯一的一个与其身份及权限对应的RFID型员工卡；工作人员通过RFID11登录激光打码***(激光打码模块1中激光打标机的操作***，可以采用现有技术)，开启激光打标机12，并运行编码生成***13，使其根据船板及船板上焊缝的不同性质进行数据编码和生成二维码，然后激光打码模块1接收到编码生成***13发送的编码和二维码，再通过人机交互***14控制激光打标机12对相应的船板及焊缝进行激光打标，并将结果反馈到激光打码模块1及数据管理模块3中。

作为一优选的实施方式，所述的激光打标机12采用Automator纳米级激光打标设备。当然，在其他实施例中，也可以选择其他的激光打标机12，这对本发明的技术方案实现没有实质性的影响。

作为一优选的实施方式，所述的二维码的最大尺寸可达100×100mm。当然，在其他实施例中，可以选择二维码的尺寸，这对本发明的技术方案实现没有实质性的影响。

如图1所示，在部分实施例里，所述的识别模块2，包括：扫码枪21、电脑端22、网络端23；其中：

所述扫码枪21用于扫描并识别船板上的编码、二维码，并将识别结果输入到电脑端22；

所述电脑端22用于记录扫码枪21扫描、识别的结果；

所述网络端23用于将扫码枪21扫描、识别的结果信息发送到数据管理模块3中。

将打好二维码的船板运送到船体处，通过扫码枪21对焊缝处的二维码进行高频率准确识别，同时通过网络端23将识别结果发送到数据管理模块3中。

作为一优选的实施方式，所述的扫码枪21采用COGNEX DM8500型扫码枪。

如图1所示，在部分实施例里，所述的数据管理模块3，包括：焊接工艺数据库31、焊缝信息数据库32；其中：

所述焊接工艺数据库31用于记录各种相关的焊接工艺参数，管理人员能够随时对焊接工艺数据库31中的数据进行修改；

所述焊缝信息数据库32用于记录船板上焊缝的基本信息，包括船板序列号、焊缝二维码以及相关位置信息；

所述的数据管理模块3将识别模块2的识别结果在内部进行匹配调用，通过在焊接工艺数据库31及焊缝信息数据库32中匹配出所需要的焊接参数，再将匹配出的焊接参数发送到焊接模块4中。

如图1所示，在部分实施例里，所述的焊接模块4，包括：焊接机器41、信息传输装置42，其中：

所述信息传输装置42接收数据管理模块3发送的焊接参数，并在所述焊接机器41上执行焊接参数设定指令，完成船板的焊接。

上述***中，由编码生成***根据船板上焊缝属性参数为其自动生成唯一数据编码并反馈到激光打码模块及数据管理模块；激光打码模块对船板待焊接焊缝处打上可识别二维码，二维码的内容由编码生成***为其自动生成数据编码；识别模块对二维码进行识别，并将识别出的数据编码反馈到数据管理模块中；数据管理模块输入和调出所需数据参数；数据管理模块在数据库中查找到对应参数并将数据编码所对应的焊接参数反馈到焊接模块中；焊接模块接受焊接参数数值并执行对船板焊缝进行焊接参数设定的操作。从而实现智能制造。

如图2所示，与上述***对应的，本实施例提供一种智能船舶焊接方法，包括：

激光打码步骤：生成待焊接船板的序列号、船板上焊缝的二维码，并打标到相应的船板和焊缝上；

识别步骤：识别所述船板上的序列号及所述焊缝上的二维码，将识别出的内容用于数据管理中；

数据管理步骤：与所述识别步骤反馈的内容匹配出焊接步骤所需的焊接参数，并存放和调取相关工艺参数，记录相关的操作信息，对全程进行监控；

焊接步骤：焊机对数据管理步骤的焊接参数进行自动设定，执行焊接参数设定指令。

进一步的，所述激光打码步骤，包括：

RFID信息读取步骤：用于读取操作人员的员工卡，并根据相关人员权限开启激光打标机；

激光打标步骤：用于对船板和焊缝进行序列号和二维码的打标工作；

编码生成步骤：用于对待焊接的船板及船板上的焊缝生成序列号和二维码，并将生成的序列号和二维码反馈到所述数据管理步骤；

人机交互步骤：用于操作人员对激光打标机界面的操作。

进一步的，所述识别步骤，包括：

扫码步骤：采用扫码枪扫描并识别船板上的序列号、焊缝上的二维码；

电脑记录步骤：采用电脑端记录扫码枪扫描识别的结果；

网络发送步骤，用于将记录在所述电脑端的扫码枪的扫描识别结果信息发送到所述数据管理步骤中。

进一步的，所述数据管理步骤，包括：

焊接工艺数据管理步骤：采用焊接工艺数据库记录各种相关的焊接工艺参数，管理人员能够随时对焊接工艺数据库中的数据进行修改；

焊缝信息数据管理步骤：采用焊缝信息数据管理记录船板上焊缝的基本信息，包括船板序列号、焊缝二维码以及相关位置信息。

进一步的，所述焊接步骤，包括：

信息传输步骤：采用信息传输装置接收所述数据管理步骤的焊接参数；

焊接步骤：采用焊接极其执行焊接参数设定指令，对船板上的焊缝进行焊接。

本发明上述的***和方法从船板焊接开始到结束，完全脱离了人工操作的范围，并且每步操作都有数据记录在案，方便查阅和修改，从而实现了智能化焊接。

综上所述，本发明实现了船舶的焊接的智能化，改人工设定焊接参数为智能设定焊接参数，解放了大量的劳动力，节省了人工成本，减少了耗材浪费，也让焊接工艺更加的规范。同时本发明做到了精确统计焊接工时，对优化船舶制造起到了推动作用，极大地缩短了工期，从而整体上提高了船舶的制造效率。

需要说明的是，本发明提供的智能船舶焊接方法步骤，可以利用所述上述智能船舶焊接***中对应的模块、装置、单元等予以实现，本领域技术人员可以参照所述***的技术方案实现所述方法的步骤流程，即，所述***中的实施例可理解为实现所述方法的优选例，在此不予赘述。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的***及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的***及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的***及其各项模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种智能船舶焊接***，其特征在于，包括：激光打码模块、识别模块、数据库管理模块、焊接模块，其中：

所述激光打码模块，用于生成待焊接船板的序列号、船板上焊缝的二维码，并打标到相应的船板和焊缝上；

所述识别模块，用于识别所述船板上的序列号及所述焊缝上的二维码，并将识别出的内容反馈到所述数据管理模块中；

所述数据管理模块，该模块与所述识别模块反馈的内容匹配出所需焊接参数，并发送到所述焊接模块，同时，存放和调取相关工艺参数，记录相关的操作信息，对全程进行监控；

所述焊接模块，用于接收所述数据管理模块发送的焊接参数，并执行焊接参数设定指令。

2.根据权利要求1所述的一种智能船舶焊接***，其特征在于，所述激光打码模块，包括：RFID信息读取装置、激光打标机、编码生成***和人机交互***；其中：

所述RFID信息读取装置，用于读取操作人员的员工卡，并根据相关人员权限开启激光打标机；

所述激光打标机，用于对船板和焊缝进行序列号和二维码的打标工作；

所述编码生成***，用于对待焊接的船板及船板上的焊缝生成序列号和二维码，并将生成的序列号和二维码反馈到所述数据管理模块中；

所述人机交互***，用于操作人员对激光打标机界面的操作。

3.根据权利要求1所述的一种智能船舶焊接***，其特征在于，所述识别模块，包括：扫码枪、电脑端、网络端；其中：

所述扫码枪，用于扫描并识别船板上的序列号、焊缝上的二维码，并将扫描识别的结果输入到电脑端；

所述电脑端，用于记录扫码枪扫描识别的结果；

所述网络端，用于将记录在所述电脑端的扫码枪的扫描识别结果信息发送到所述数据管理模块中。

4.根据权利要求1所述的一种智能船舶焊接***，其特征在于，所述数据管理模块，包括：焊接工艺数据库、焊缝信息数据库，其中：

所述焊接工艺数据库，用于记录各种相关的焊接工艺参数，管理人员能够随时对焊接工艺数据库中的数据进行修改；

所述焊缝信息数据库，用于记录船板上焊缝的基本信息，包括船板序列号、焊缝二维码以及相关位置信息。

5.根据权利要求4所述的一种智能船舶焊接***，其特征在于，所述数据管理模块将所述识别模块反馈的识别结果即船板序列号、焊缝二维码，进行匹配调用，通过在焊接工艺数据库及焊缝信息数据库中匹配出所需要的焊接参数，再将匹配出的焊接参数发送到所述焊接模块中。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种智能船舶焊接***，其特征在于，所述焊接模块，包括：焊接机器、信息传输装置；其中：

所述信息传输装置，用于接收所述数据管理模块发送的焊接参数；

所述焊接机器，用于执行焊接参数设定指令，对船板上的焊缝进行焊接。

7.一种智能船舶焊接方法，其特征在于，包括：

激光打码步骤：生成待焊接船板的序列号、船板上焊缝的二维码，并打标到相应的船板和焊缝上；

识别步骤：识别所述船板上的序列号及所述焊缝上的二维码，将识别出的内容用于数据管理中；

数据管理步骤：与所述识别步骤反馈的内容匹配出焊接步骤所需的焊接参数，并存放和调取相关工艺参数，记录相关的操作信息，对全程进行监控；

焊接步骤：焊机对数据管理步骤的焊接参数进行自动设定，执行焊接参数设定指令。

8.根据权利要求7所述的一种智能船舶焊接方法，其特征在于，所述激光打码步骤，包括：

RFID信息读取步骤：用于读取操作人员的员工卡，并根据相关人员权限开启激光打标机；

激光打标步骤：用于对船板和焊缝进行序列号和二维码的打标工作；

编码生成步骤：用于对待焊接的船板及船板上的焊缝生成序列号和二维码，并将生成的序列号和二维码反馈到所述数据管理步骤；

人机交互步骤：用于操作人员对激光打标机界面的操作。

9.根据权利要求7所述的一种智能船舶焊接方法，其特征在于，所述识别步骤，包括：

扫码步骤：采用扫码枪扫描并识别船板上的序列号、焊缝上的二维码；

电脑记录步骤：采用电脑端记录扫码枪扫描识别的结果；

网络发送步骤，用于将记录在所述电脑端的扫码枪的扫描识别结果信息发送到所述数据管理步骤中。

10.根据权利要求7所述的一种智能船舶焊接***，其特征在于，所述数据管理步骤，包括：

焊接工艺数据管理步骤：采用焊接工艺数据库记录各种相关的焊接工艺参数，管理人员能够随时对焊接工艺数据库中的数据进行修改；

焊缝信息数据管理步骤：采用焊缝信息数据管理记录船板上焊缝的基本信息，包括船板序列号、焊缝二维码以及相关位置信息。