CN110605489B - 一种复杂结构焊接参数精确管控***及焊接方法 - Google Patents

一种复杂结构焊接参数精确管控***及焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种复杂结构焊接参数精确管控***，包括，人机交互单元、参数采集单元、报警单元、扫码单元、焊接作业单元以及与上述单元连接的焊接监控单元；人机交互单元用于录入预设工艺信息；所述扫码单元用于读取包含有焊接工件信息、焊工信息的二维码，所述参数采集单元配置为实时采集焊接过程中的焊接参数，所述焊接监控单元用于验证扫码单元读取的焊接工件信息和焊工信息，在焊接过程中，焊接监控单元对参数采集单元采集的焊接参数与对应预设工艺中的参数进行实时对比，并根据对比结果控制报警单元和焊接作业单元动作。本发明还涉及一种利用复杂结构焊接参数精确管控***的焊接方法，能够实现对焊接参数的精确监控，提高自动化水平。

Description

一种复杂结构焊接参数精确管控***及焊接方法
技术领域
本发明涉及焊接领域，尤其是一种复杂结构焊接参数精确管控***及焊接方法。
背景技术
焊接作为轨道车辆生产中最重要的工艺之一，焊接对产品质量的影响是关键的，但焊接作为特殊工序，质量的管控复杂，焊接要素、尤其是参数，对焊接质量的影响突出，现有方式难以实现焊接参数的实时监控、存储，并实现对焊接质量的实时管控与追溯。申请号为201620437547.2的中国发明专利公开了一种实时的焊接缺陷在线监测装置，其特征在于：包括通过焊接电源相互连接的焊接操作***、焊接控制***及智能控制***，其中，焊接操作***，在焊接控制***的控制下，进行焊接操作；焊接控制***，采集焊接操作***过程中的一项或多项电参数并传输给智能控制***，根据智能控制***反馈的信号控制焊接操作***是否进行焊接操作；智能控制***，设置一项或多项电参数的标准值，建立缺陷数据库，对焊接控制***采集并传输来的电参数与标准值进行对比、分析、评估及判定，根据判定结果，选择控制程序，并将控制信号反馈给焊接控制***，从而控制焊接操作，并记录电参数及判定结果。该专利虽然实现了对焊接参数的监测，但对于焊前的人员确认，工件信息的确认仍以人工效验为主，没有实现完整的自动化，并且对于多道焊缝，无法做到精确监控。
鉴于此提出本发明。
发明内容
本发明的一个目的在于克服现有技术的不足，提供一种复杂结构焊接参数精确管控***，能够实现对焊接参数的精确监控，并提高自动化水平。
本发明的另一目的在于提供一种利用上述复杂结构焊接参数精确管控***的焊接方法
为了实现第一发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种复杂结构焊接参数精确管控***，包括，人机交互单元、参数采集单元、报警单元、扫码单元、焊接作业单元以及与上述单元连接的焊接监控单元；
所述人机交互单元用于向焊接监控单元录入焊接作业的预设工艺信息；
所述扫码单元用于读取包含有焊接工件信息、焊工信息的二维码，并将读取信息传输至焊接监控单元；
所述参数采集单元配置为实时采集焊接过程中的焊接参数，并将上述参数传输至焊接监控单元；
所述焊接监控单元用于验证扫码单元读取的焊接工件信息和焊工信息，并在确认后控制焊接作业单元开始焊接作业，在焊接过程中，焊接监控单元对参数采集单元采集的焊接参数与对应预设工艺中的参数进行实时对比，当对比结果超出允许的误差范围时，焊接监控单元控制报警单元发出报警，并停止焊接作业单元工作。
进一步，所述焊接监控单元包括，数据分析模块、数据存储模块和数据显示模块，所述预设工艺信息和采集的焊接参数存储在数据存储模块中，所述数据分析模块用于将采集的焊接参数与预设工艺中的参数进行实时对比，并作出分析结果，所述数据显示模块用于实时显示采集的焊接参数。
进一步，所述参数采集单元包括，分别与焊接监控单元连接的电流传感器、电压传感器和气体流量传感器。
进一步，所述人机交互单元为电脑终端，所述预设工艺信息包括具体每条焊缝的WPS信息。
进一步，所述焊接作业单元包括焊接机和工业级pad，所述工业级pad用于调用并显示焊接工件的预设工艺信息。
为了实现第二发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种利用上述的复杂结构焊接参数精确管控***的焊接方法，包括以下步骤：
步骤一、根据焊接工件编制工艺文件，定义焊接顺序，形成预设工艺信息，并保存至焊接监控单元；
步骤二，将焊接工件信息、焊工信息通过扫码方式录入焊接监控单元，在确认录入信息合格后，启动焊接作业单元，若焊工信息或焊接工件信息与预设工艺中相应信息不匹配，则焊接作业单元不开启；
步骤二，焊接作业单元开启后，焊接监控单元将预设工艺信息推送至焊接作业单元并显示，焊接人员按预设工艺开始焊接作业；
步骤三，参数采集单元实时采集焊接过程中的焊接参数，并传输至焊接监控单元，焊接监控单元实时监控焊接参数，当焊接参数与预设工艺信息中的参数不匹配时，报警单元启动报警。
进一步，在步骤一中，所述预设工艺信息包括每条焊缝的WPS信息，并按照每条焊缝的焊接顺序一一对应将每条焊缝WPS信息录入。
进一步，在步骤三中，采集的焊接参数包括，电压参数、电流参数和气体流量参数；所述焊接监控单元通过将上述参数与预设工艺中对应该过程中的电压参数、电流参数和气体流量参数进行对比，当对比结果超出允许的误差范围时，报警单元启动报警，所述允许的误差范围不超过预设工艺中参数值的±20％。
进一步，所述采集的焊接参数与预设工艺中的参数按焊接进程精确对应，且在焊接中断再次启动时，自动按中断点的预设工艺中的参数进行对比。
进一步，在步骤三中还包括以下步骤，
将采集的焊接参数实时保留存储，并生成操作工时报表，焊丝、气体定额报表，质量分析报表。
采用本发明所述的技术方案后，带来以下有益效果：
1、本发明实现了焊接体系要素管控、焊接工艺与生产现场操作的有机结合，实现了焊接过程的信息化、流程化管理，并可以整个焊接车间组网群控；
2、本发明针对复杂结构、多层多道堆焊等复杂工艺，实现了焊接参数与焊接顺序精确定位的技术，能够对每一条、每一道焊缝精确监控，有效提高了焊接质量。
附图说明
图1：本发明的连接原理图；
图2：本发明的工作流程图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
如图1和图2所示，一种复杂结构焊接参数精确管控***，包括，人机交互单元、参数采集单元、报警单元、扫码单元、焊接作业单元以及与上述单元连接的焊接监控单元。所述人机交互单元为电脑终端，用于向焊接监控单元录入焊接作业的预设工艺信息，所述预设工艺信息包括具体每条焊缝的WPS信息，具体包括，焊接工件信息、焊工信息、焊接参数信息和每条焊缝的焊接顺序。
所述扫码单元为扫码枪，用于读取包含有焊接工件信息、焊工信息的二维码，并将读取信息传输至焊接监控单元；焊接工人和焊接工件上都附带有含有自身信息的二维码，直接通过扫码枪扫描即可输入至焊接监控单元。
所述参数采集单元配置为实时采集焊接过程中的焊接参数，并将上述参数传输至焊接监控单元，具体地，所述参数采集单元包括，分别与焊接监控单元连接的电流传感器、电压传感器和气体流量传感器，并对应用于采集焊接电流、焊接电压和气体流量等参数。
所述焊接监控单元用于验证扫码单元读取的焊接工件信息和焊工信息，并在确认后控制焊接作业单元开始焊接作业，在焊接过程中，焊接监控单元对参数采集单元采集的焊接参数与对应预设工艺中的参数进行实时对比，当对比结果超出允许的误差范围时，焊接监控单元控制报警单元发出报警，并停止焊接作业单元工作。
所述焊接监控单元包括，数据分析模块、数据存储模块和数据显示模块，所述预设工艺信息和采集的焊接参数存储在数据存储模块中，实现数据的可追溯。所述数据分析模块用于将采集的焊接参数与预设工艺中的参数进行实时对比，并作出分析结果，数据分析模块内安装有数据分析软件，能够将采集的焊接电流、焊接电压、气体流量等参数与预设的参数进行对比，当对比误差大于允许的误差范围(如预设值的±20％)时，则焊接监控单元将控制报警单元发出报警，使焊接作业单元停止工作。所述数据显示模块用于实时显示采集的焊接参数，优选以曲线方式显示。同时，根据采集的焊接参数可以生成操作工时报表，焊丝、气体定额报表，质量分析报表等。
所述焊接作业单元包括焊接机和工业级pad，所述工业级pad通过有线或无线网络与焊接监控单元连接，并用于调用并显示焊接工件的预设工艺信息，使焊接工人根据该信息进行焊接作业。
所述报警单元包括，与焊接监控单元连接的报警灯和蜂鸣器。
本发明还涉及一种利用如上述的复杂结构焊接参数精确管控***的焊接方法，包括以下步骤：
步骤一、根据焊接工件编制工艺文件，定义焊接顺序，形成预设工艺信息，并保存至焊接监控单元；
步骤二，将焊接工件信息、焊工信息通过扫码方式录入焊接监控单元，在确认录入信息合格后，启动焊接作业单元，若焊工信息或焊接工件信息与预设工艺中相应信息不匹配，则焊接作业单元不开启；
步骤二，焊接作业单元开启后，焊接监控单元将预设工艺信息推送至焊接作业单元并显示，焊接人员按预设工艺开始焊接作业；
步骤三，参数采集单元实时采集焊接过程中的焊接参数，并传输至焊接监控单元，焊接监控单元实时监控焊接参数，当焊接参数与预设工艺信息中的参数不匹配时，报警单元启动报警。
优选地，在步骤一中，所述预设工艺信息包括每条焊缝的WPS信息，并按照每条焊缝的焊接顺序一一对应将每条焊缝WPS信息录入。具体为，工艺人员根据具体产品、部件，编制工序工艺文件，定义焊接顺序，并且将每道焊缝的WPS信息录入，并保存在数据存储模块中，具体逻辑如下：
如：侧梁焊接工艺顺序由顺序1+顺序2+……+工艺N组成。其中顺序1由1～10条焊缝组成，每条焊缝对应不同的WPS，需一一对应将每条焊缝WPS信息录入，后边每个工艺顺序按相同逻辑编制。
优选地，在步骤二中，焊接机开启后，操作人员通过工业级pad调用对应的焊接工件的焊接工艺，并进行操作。
优选地，在步骤三中，采集的焊接参数包括，电压参数、电流参数和气体流量参数；所述焊接监控单元通过将上述参数与预设工艺中对应该过程中的电压参数、电流参数和气体流量参数进行对比，当对比结果超出允许的误差范围时，报警单元启动报警，所述允许的误差范围不超过预设工艺中参数值的±20％。所述采集的焊接参数与预设工艺中的参数按焊接进程精确对应，且在焊接中断再次启动时，自动按中断点的预设工艺中的参数进行对比。具体地，当操作人员选择顺序1，第一条焊缝，焊接监控单元实时的监控焊接参数，当第一条焊缝焊接完成后，确认选择第二条焊缝继续，以此类推实现焊接参数与焊接工艺的精确对应，当每条焊缝焊接过程中断，只要未选择下一条焊缝，采集焊接参数后自动按上条焊缝的工艺信息进行监控。
优选地，在步骤三中还包括以下步骤，将采集的焊接参数实时保留存储，并生成操作工时报表(焊接作业时间)，焊丝、气体定额报表(工序的焊丝、气体消耗量)，质量分析报表(参数超差情况)。技术人员或生产管理人员根据报表内容，确定焊接机资源的调配、定额的管理、员工的技能培训，实现焊接过程的精益管理。
以上所述为本发明的实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明原理前提下，还可以做出多种变形和改进，这也应该视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种复杂结构焊接参数精确管控***，其特征在于：包括，人机交互单元、参数采集单元、报警单元、扫码单元、焊接作业单元以及与上述单元连接的焊接监控单元；
所述人机交互单元用于向焊接监控单元录入焊接作业的预设工艺信息，根据焊接工件编制工艺文件及定义焊接顺序后形成预设工艺信息，所述预设工艺信息包括每条焊缝的WPS信息，并按照每条焊缝的焊接顺序一一对应将每条焊缝WPS信息录入；
所述扫码单元用于读取包含有焊接工件信息、焊工信息的二维码，并将读取信息传输至焊接监控单元；
所述参数采集单元配置为实时采集焊接过程中的焊接参数，并将上述参数传输至焊接监控单元；
所述焊接监控单元用于验证扫码单元读取的焊接工件信息和焊工信息，并在确认后控制焊接作业单元开始焊接作业，在焊接过程中，焊接监控单元对参数采集单元采集的焊接参数与对应预设工艺中的参数进行实时对比，当对比结果超出允许的误差范围时，焊接监控单元控制报警单元发出报警，并停止焊接作业单元工作；所述采集的焊接参数与预设工艺中的参数按焊接进程精确对应，且在焊接中断再次启动时，自动按中断点的预设工艺中的参数进行对比。
2.根据权利要求1所述的一种复杂结构焊接参数精确管控***，其特征在于：所述焊接监控单元包括，数据分析模块、数据存储模块和数据显示模块，所述预设工艺信息和采集的焊接参数存储在数据存储模块中，所述数据分析模块用于将采集的焊接参数与预设工艺中的参数进行实时对比，并作出分析结果，所述数据显示模块用于实时显示采集的焊接参数。
3.根据权利要求1所述的一种复杂结构焊接参数精确管控***，其特征在于：所述参数采集单元包括，分别与焊接监控单元连接的电流传感器、电压传感器和气体流量传感器。
4.根据权利要求1所述的一种复杂结构焊接参数精确管控***，其特征在于：所述人机交互单元为电脑终端。
5.根据权利要求1所述的一种复杂结构焊接参数精确管控***，其特征在于：所述焊接作业单元包括焊接机和工业级pad，所述工业级pad用于调用并显示焊接工件的预设工艺信息。
6.一种利用如权利要求1-5任一项所述的复杂结构焊接参数精确管控***的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、根据焊接工件编制工艺文件，定义焊接顺序，形成预设工艺信息，并保存至焊接监控单元，所述预设工艺信息包括每条焊缝的WPS信息，并按照每条焊缝的焊接顺序一一对应将每条焊缝WPS信息录入；
步骤二，将焊接工件信息、焊工信息通过扫码方式录入焊接监控单元，在确认录入信息合格后，启动焊接作业单元，若焊工信息或焊接工件信息与预设工艺中相应信息不匹配，则焊接作业单元不开启；
步骤三，焊接作业单元开启后，焊接监控单元将预设工艺信息推送至焊接作业单元并显示，焊接人员按预设工艺开始焊接作业；
步骤四，参数采集单元实时采集焊接过程中的焊接参数，并传输至焊接监控单元，焊接监控单元实时监控焊接参数，当焊接参数与预设工艺信息中的参数不匹配时，报警单元启动报警；
所述采集的焊接参数与预设工艺中的参数按焊接进程精确对应，且在焊接中断再次启动时，自动按中断点的预设工艺中的参数进行对比。
7.根据权利要求6所述的焊接方法，其特征在于：在步骤四中，采集的焊接参数包括，电压参数、电流参数和气体流量参数；所述焊接监控单元通过将上述参数与预设工艺中对应该过程中的电压参数、电流参数和气体流量参数进行对比，当对比结果超出允许的误差范围时，报警单元启动报警，所述允许的误差范围不超过预设工艺中参数值的±20％。
8.根据权利要求6所述的焊接方法，其特征在于：在步骤四中还包括以下步骤，将采集的焊接参数实时保留存储，并生成操作工时报表，焊丝、气体定额报表，质量分析报表。
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