CN117620363A - 一种异型管焊接机及其控制*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种异型管焊接机及其控制***，属于焊接技术领域，包括工作台，工作台上开设有第一开槽，第一开槽内设有转轴，转轴的一侧设有第一驱动器，转轴上对称设有两个螺纹方向相反的螺槽，螺槽上配合有与第一开槽滑动连接的第一安装块，第一安装块上设有对异型管进行限位的固定机构。本发明通过固定机构上的两个挤压板可对第一异型管进行固定，然后根据第二异型管与第一异型管的焊接位置，可对固定高度进行调整，还可以根据焊接位置以及焊接角度，对第二电控气缸的伸缩长度以及倾斜角度进行调整从而对第二异型管进行固定，这样使固定机构可对不同大小、不同形状的的待焊接管材进行固定，从而增加适用性。

Description

一种异型管焊接机及其控制***

技术领域

本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种异型管焊接机及其控制***。

背景技术

异型管是经冷拔制成各种异型的无缝钢管。异型管一般是根据断截面来区分的，按材料来说又可分为无缝钢管异型管，铝合金异型管，塑料异型管。异型管具备很好的承载能力和抗弯强度，能够更好地承受高强度的机械荷载。此外，异型管在美观性方面具有较大优势，能够更加契合建筑外形的形状，增加建筑物外观的艺术性和美观度。

异型管在焊接时，一般设置有专门的夹具进行固定，以便于焊接，但是由于异型管焊接时，进行焊接的两者形状不同，大小也不相同，为了便于固定，在焊接时需要生产专门的夹具固定，这样容易造成材料的浪费；另外在焊接时，由于材料生产差异，两个待焊接管材之间的焊缝并不一定平整，焊接区域内有些地方焊缝较大，有些地方焊缝较小，若统一焊接，容易造成焊接质量的不合格。

发明内容

本发明的目的在于提供一种异型管焊接机及其控制***，用以解决上述背景技术中所面临的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种异型管焊接机，包括工作台，所述工作台上开设有第一开槽，所述第一开槽内设有转轴，所述转轴的一侧设有第一驱动器，所述转轴上对称设有两个螺纹方向相反的螺槽，所述螺槽上配合有与第一开槽滑动连接的第一安装块，所述第一安装块上设有对异型管进行限位的固定机构；

所述固定机构的一侧设有第二开槽，所述第二开槽内滑动连接有第二安装块，所述第二安装块上设有对异型管进行焊接的焊接机构，所述第二开槽内还设有第一电控气缸，所述固定机构上还设有多个安装架，所述安装架上安装有检测器；

所述工作台上设有一控制总成，所述控制总成用于接收检测器检测的信息，并进行分析，从而更加分析结果驱动焊接机构对异型管进行焊接。

进一步地，所述固定机构包括与第一安装块连接的挤压板，所述挤压板的顶部设有立板，所述立板的内侧开设有滑槽，所述滑槽内设有螺纹柱，所述螺纹柱的一侧设有用于驱动的第二驱动器，所述螺纹柱上配合有与滑槽滑动连接的滑块，所述滑块上设有安装槽，所述安装槽内转动连接有转动块，所述安装槽的一侧设有用于控制转动块转动的第三驱动器，所述转动块上安装有第二电控气缸，所述第二电控气缸的末端上安装有橡胶压板。

进一步地，所述橡胶压板上还开设有一弧形开口。

进一步地，所述焊接机构包括安装在第二安装块上的伸缩推杆，所述伸缩推杆的顶部安装有一安装平台，所述安装平台上设有行程气缸，所述行程气缸的输出端连接有滑板，所述滑板的顶部设有转盘，所述转盘上安装有电动调节架，所述电动调节架上安装有电焊枪。

进一步地，所述安装平台上位于电焊枪的下方还设有吹风管，所述吹风管外接吹风机箱。

一种异型管焊接机的控制方法，包括所述的异型管焊接机，所述控制方法包括：

步骤一、通过第一驱动器的控制，带动转轴转动，从而带动两个挤压板移动，对底部的第一异型管进行挤压固定；

步骤二、根据第二异型管与第一异型管的焊接位置，控制第二驱动器启动，从而带动滑块在滑槽内上下滑动，来调整橡胶压板的高度，然后控制两侧的第二电控气缸伸缩，将橡胶压板与第二异型管贴合，并根据焊接角度，控制第三驱动器带动转动块转动，调整第二电控气缸的倾斜角度，从而对第二异型管进行固定。

步骤三、检测器对焊接前的位置进行检测，从而传输给控制总成进行分析，并根据分析结果通过控制总成控制第一电控气缸进行伸缩。

步骤四、检测器对焊接后的位置进行检测，从而传输给控制总成进行分析，并根据分析结果判断是否需要对焊接机构的功率进行调整。

进一步地，所述步骤三中控制总成分析方法为：

对检测器采集到焊接位置的图片进行灰度处理，并通过边缘检测算法提取图片中的焊缝轮廓；

以焊缝轮廓的首尾连线的水平长度，将焊缝轮廓分为n个焊接区间；

获取各个焊接区间的上边缘轮廓与下边缘轮廓之间的距离，上边缘轮廓与下边缘轮廓连接的点均为焊接区间的中心点；

将获得的距离与***预设的标准距离/>进行对比：

当时，则通过公式/>将该焊接区间内第一电控气缸（5）停留时间变为/>；

当时，则保持当前时间T；

当时，则通过公式/>将该焊接区间内第一电控气缸（5）停留时间变为/>；

其中，T为***预设的标准距离下所对应的焊接时间，为时间转化系数。

进一步地，所述步骤四中控制总成分析方法为：

检测器采集焊接后的焊接位置的图片传输给控制总成，并进行灰度处理，通过边缘检测算法提取焊接后的轮廓，并获取轮廓面积；

从而通过公式求出差值面积S；

若，则判断焊接机构（4）功率过大，需要将功率进行调小；

否则，通过灰度共生矩阵算法，计算出图像的纹理特征值W;

将获得的纹理特征值W与***预设的特征阈值进行比较:

若，则判断焊接机构（4）功率过小，需要将功率进行调大；

否则，不进行调整；

其中，为焊接前的焊缝轮廓面积，/>为***预设的差值面积阈值。

本发明的有益效果：

本发明通过固定机构上的两个挤压板可对第一异型管进行固定，然后根据第二异型管与第一异型管的焊接位置，可对固定高度进行调整，还可以根据焊接位置以及焊接角度，对第二电控气缸的伸缩长度以及倾斜角度进行调整从而对第二异型管进行固定，这样使固定机构可对不同大小、不同形状的的待焊接管材进行固定，从而增加适用性。

本发明将待焊缝区域分为多个焊接区间，根据焊接区间内上边缘轮廓与下边缘轮廓之间的距离来相应的对每个焊接区间的焊接时间进行调整，以确保焊接质量。

本发明可对焊接后的焊缝位置进行检测，根据检测结果判断焊接功率是否正常，并对不正常的功率进行相应的调整，以确保后续焊接质量。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明中工作台上的部分结果示意图；

图3为本发明中固定机构的结构示意图；

图4为本发明中焊接机构的结构示意图。

图中附图说明：

1、工作台；2、第二开槽；3、第二安装块；4、焊接机构；5、第一电控气缸；6、安装架；7、检测器；8、控制总成；9、固定机构；101、第一开槽；102、转轴；103、螺槽；104、第一安装块；105、第一驱动器；401、伸缩推杆；402、安装平台；403、行程气缸；404、滑板；405、转盘；406、电动调节架；407、电焊枪；408、吹风管；901、挤压板；902、立板；903、滑槽；904、螺纹柱；905、第二驱动器；906、滑块；907、安装槽；908、转动块；909、第三驱动器；910、第二电控气缸；911、橡胶压板；912、弧形开口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

一种异型管焊接机，如图1、图2所示，包括工作台1，工作台1上开设有第一开槽101，第一开槽101内设有转轴102，转轴102的一侧设有第一驱动器105，第一驱动器105用来控制转轴102转动，转轴102上对称设有两个螺纹方向相反的螺槽103，螺槽103上配合有与第一开槽101滑动连接的第一安装块104，第一安装块104上设有对异型管进行限位的固定机构9；固定机构9的一侧设有第二开槽2，第二开槽2内滑动连接有第二安装块3，第二安装块3上设有对异型管进行焊接的焊接机构4，第二开槽2内还设有第一电控气缸5，固定机构9上还设有多个安装架6，安装架6上安装有检测器7，安装架6可安装在工作台1上的多个位置，从而便于检测器7对待焊接区进行监控检测，检测器7可为监控探头等拍摄设备，能够360°旋转，从而使拍摄的图片更清晰；工作台1上设有一控制总成8，控制总成8用于接收检测器7检测的信息，并进行分析，从而更加分析结果驱动焊接机构4对异型管进行焊接。通过固定机构9对待焊接的异型管进行固定，减少焊接时晃动，以便于焊接；同时可根据焊接位置来调整焊接机构4的位置以及角度，最后通过检测器7的采集的信息传输给控制总成8进行分析，从而驱动第一电控气缸5的伸缩速度，这样可以根据焊缝的大小来相应的调整焊接机构4的焊接停留时间，保证焊接效率。

如图3所示，固定机构9包括与第一安装块104连接的挤压板901，挤压板901的顶部设有立板902，立板902的内侧开设有滑槽903，滑槽903内设有螺纹柱904，螺纹柱904的一侧设有用于驱动的第二驱动器905，螺纹柱904上配合有与滑槽903滑动连接的滑块906，滑块906上设有安装槽907，安装槽907内转动连接有转动块908，安装槽907的一侧设有用于控制转动块908转动的第三驱动器909，转动块908上安装有第二电控气缸910，第二电控气缸910的末端上安装有橡胶压板911，橡胶压板911上还开设有一弧形开口912。通过两个螺纹方向相反的螺槽103与第一安装块104的配合，可以调整两个挤压板901的位置，这样通过挤压板901的挤压，可对待焊接的第一异型管进行挤压固定；然后根据第二异型管与第一异型管的焊接位置，相应的控制第二驱动器905启动，带动滑槽903在滑块906上移动，从而调整好固定高度，然后根据焊接位置以及焊接角度，驱动第二电控气缸910伸缩以及转动块908转动，从而调整好第二电控气缸910的倾斜角度，将橡胶压板911与第二异型管进行贴合，进行挤压固定，由于异型管的形状可能会不太规则，因此设置的压板为橡胶材质，便于更好的与管材进行贴合，而设置的弧形开口912便于与弧度较大的异型管进行贴合，这样以便于将异型管挤压的更加牢固。

如图4所示，焊接机构4包括安装在第二安装块3上的伸缩推杆401，伸缩推杆401的顶部安装有一安装平台402，安装平台402上设有行程气缸403，行程气缸403的输出端连接有滑板404，滑板404的顶部设有转盘405，转盘405为电驱动，转盘405上安装有电动调节架406，电动调节架406可调整电焊枪407的角度，电动调节架406上安装有电焊枪407，安装平台402上位于电焊枪407的下方还设有吹风管408，吹风管408外接吹风机箱。伸缩推杆401可以调整电焊枪407的高度，而通过行程气缸403、转盘405以及电动调节架406的相互配合，可根据焊接位置来相应的调整电焊枪407的角度以及位置，以便于对相应位置进行焊接，吹风管408与外接吹风机箱连接，这样可以在焊接前，对焊接位置进行吹风，保证焊接位置的干净，以减少杂质对焊接的影响。

使用时，根据第一异型管的大小，相应控制第一驱动器105启动，从而带动转轴102转动，在螺槽103与第一安装块104的配合下，可调整两个挤压板901的位置，从而对第一异型管进行挤压固定；然后根据第二异型管与第一异型管的焊接位置，启动第二驱动器905带动滑槽903在滑块906上移动，来调整好固定的高度，然后根据焊接位置以及角度，分别控制两边的第二电控气缸910伸缩，以及转动块908转动，从而调整好第二电控气缸910的倾斜角度，将橡胶压板911与第二异型管进行贴合，通过第二电控气缸910的挤压，来对第二异型管进行固定；然后根据焊接位置，驱动伸缩推杆401调整焊接机构4高度，驱动行程气缸403伸缩，调整电焊枪407与焊接位置的距离，在通过转盘405以及电动调节架406的相互配合，相应的调整电焊枪407的角度以及位置；位置调整好后，根据实现计算好的时间，控制第一电控气缸5进行相应时间的伸缩，以带动电焊枪407沿着焊接位置移动，对焊接位置进行焊接。

一种异型管焊接机的控制方法，包括上述的异型管焊接机，其控制方法包括：

步骤一、通过第一驱动器105的控制，带动转轴102转动，从而带动两个挤压板901移动，对底部的第一异型管进行挤压固定；

步骤二、根据第二异型管与第一异型管的焊接位置，控制第二驱动器905启动，从而带动滑块906在滑槽903内上下滑动，来调整橡胶压板911的高度，然后控制两侧的第二电控气缸910伸缩，将橡胶压板911与第二异型管贴合，并根据焊接角度，控制第三驱动器909带动转动块908转动，调整第二电控气缸910的倾斜角度，从而对第二异型管进行固定。

步骤三、检测器7对焊接前的位置进行检测，从而传输给控制总成8进行分析，并根据分析结果通过控制总成8控制第一电控气缸5进行伸缩。

步骤四、检测器7对焊接后的位置进行检测，从而传输给控制总成8进行分析，并根据分析结果判断是否需要对焊接机构4的功率进行调整。

步骤三中控制总成8进行分析的方法为：对检测器7采集到焊接位置的图片进行灰度处理，并通过边缘检测算法提取图片中的焊缝轮廓；

以焊缝轮廓的首尾连线的水平长度，将焊缝轮廓分为n个焊接区间；

获取各个焊接区间的上边缘轮廓与下边缘轮廓之间的距离，上边缘轮廓与下边缘轮廓连接的点均为焊接区间的中心点；

将获得的距离与***预设的标准距离/>进行对比：

当时，则通过公式/>将该焊接区间内第一电控气缸（5）停留时间变为/>；

当时，则保持当前时间T；

当时，则通过公式/>将该焊接区间内第一电控气缸（5）停留时间变为/>；

其中，T为***预设的标准距离下所对应的焊接时间，为时间转化系数。

通过上述技术方案，由于成品的不规则，焊接时，焊缝的大小也不一样，因此在焊接时需要停留的时间也不一样，对于焊缝过大的位置为了使焊接更好，需要适当增加焊接时间，相反对于焊缝过小的位置则需要适当减少焊接时间，因此本实施例采集焊接前焊接位置的图片，进行灰度处理，并通过边缘检测算法提取图片中的焊缝轮廓，然后根据焊缝轮廓的长度，以焊缝轮廓的首尾连线的水平长度将焊缝轮廓分为n个焊接区间，每个焊接区间都要确保电焊枪407上的焊料能够填补，因此焊接区间一般根据焊料的大小进行合理设置，然后获取各个焊接区间的上边缘轮廓与下边缘轮廓之间的距离，上边缘轮廓与下边缘轮廓连接的点均为焊接区间的中心点，再将获得的距离/>与***预设的标准距离/>进行对比，在***预设的标准距离/>下对应有相应的焊接停留时间T，可知，当/>时，说明此区间的焊缝较大，这时为了完美焊接，需要增加焊接时间，因此通过公式/>将该焊接区间内第一电控气缸5停留时间变为/>，来增加焊料在该焊接区间内的焊接时间，从公式可看出，当差值越大，说明焊缝越大，则相应需要停留时间也越多；当/>时，说明焊缝与预设的焊缝大小相同，不需要调整，则保持当前焊接时间T即可；而当/>时，表明此时焊缝较小，若在该焊接区间停留回时间过长，会造成过度焊接，因此需要减少焊接的时间，具体通过公式/>将该焊接区间内第一电控气缸5停留时间变为/>，来减少焊料在该焊接区间内的焊接时间，从公式可以看出，当差值越大，说明焊缝越小，需要停留时间也越小，***预设的标准距离/>、***预设的标准距离下所对应的焊接时间T可根据历史数据获取，时间转化系数/>可根据实验数据获得。通过此方案，将焊缝分为多个焊接区间，根据焊接区间内上边缘轮廓与下边缘轮廓之间的距离来相应的对每个焊接区间的焊接时间进行调整，以确保焊接质量。

步骤四中控制总成8进行分析的方法为：检测器7采集焊接后的焊接位置的图片传输给控制总成8，并进行灰度处理，通过边缘检测算法提取焊接后的轮廓，并获取轮廓面积；

从而通过公式求出差值面积S；

若，则判断焊接机构（4）功率过大，需要将功率进行调小；

否则，通过灰度共生矩阵算法，计算出图像的纹理特征值W;

将获得的纹理特征值W与***预设的特征阈值进行比较:

若，则判断焊接机构（4）功率过小，需要将功率进行调大；

否则，不进行调整；

其中，为焊接前的焊缝轮廓面积，/>为***预设的差值面积阈值。

通过上述技术方案，由于焊接时会根据经验设定一个焊接功率，但是由于材质、环境等因素影响，功率可能会有所偏差，从而影响焊接质量，因此本方案对焊接后的焊接位置的图片进行处理，通过边缘检测算法提取焊接后的轮廓，并获取轮廓面积，将轮廓面积与焊接之前的轮廓面积进行比对，从而通过公式/>求出差值面积，若/>，说明焊接后焊缝的轮廓面积过于大，说明是焊接温度过高，焊料过度融化，从而流动到焊缝之外，这时说明预设的焊接功率过多了，在后续焊接时，将功率进行调小；否则进一步分析，通过灰度共生矩阵算法，计算出图像的纹理特征值W，灰度共生矩阵算法可以判断图像的凹凸程度，具体来说，如果特征值较大，说明图像表面的纹理较为复杂，凹凸不平现象越多，将获得的纹理特征值W与***预设的特征阈值/>进行比较，特征阈值/>可根据经验数据获取，若，说明此时焊缝位置凹凸不平现象严重，说明焊接温度较小，造成焊料过早凝固，在焊料与接触点脱落的瞬间形成凸起，因此判断焊接机构4功率过小，则需要将功率进行调大，以便于后续的焊接，否则，说明焊接功率正常，不需要进行调整。通过此种操作可对焊接后的焊缝位置进行检测，根据检测结果判断焊接功率是否正常，并对不正常的功率进行相应的调整，以确保后续焊接质量。

以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种异型管焊接机，包括工作台（1），其特征在于，所述工作台（1）上开设有第一开槽（101），所述第一开槽（101）内设有转轴（102），所述转轴（102）的一侧设有第一驱动器（105），所述转轴（102）上对称设有两个螺纹方向相反的螺槽（103），所述螺槽（103）上配合有与第一开槽（101）滑动连接的第一安装块（104），所述第一安装块（104）上设有对异型管进行限位的固定机构（9）；

所述固定机构（9）的一侧设有第二开槽（2），所述第二开槽（2）内滑动连接有第二安装块（3），所述第二安装块（3）上设有对异型管进行焊接的焊接机构（4），所述第二开槽（2）内还设有第一电控气缸（5），所述固定机构（9）上还设有多个安装架（6），所述安装架（6）上安装有检测器（7）；

所述工作台（1）上设有一控制总成（8），所述控制总成（8）用于接收检测器（7）检测的信息，并进行分析，从而更加分析结果驱动焊接机构（4）对异型管进行焊接。

2.根据权利要求1所述的一种异型管焊接机，其特征在于，所述固定机构（9）包括与第一安装块（104）连接的挤压板（901），所述挤压板（901）的顶部设有立板（902），所述立板（902）的内侧开设有滑槽（903），所述滑槽（903）内设有螺纹柱（904），所述螺纹柱（904）的一侧设有用于驱动的第二驱动器（905），所述螺纹柱（904）上配合有与滑槽（903）滑动连接的滑块（906），所述滑块（906）上设有安装槽（907），所述安装槽（907）内转动连接有转动块（908），所述安装槽（907）的一侧设有用于控制转动块（908）转动的第三驱动器（909），所述转动块（908）上安装有第二电控气缸（910），所述第二电控气缸（910）的末端上安装有橡胶压板（911）。

3.根据权利要求2所述的一种异型管焊接机，其特征在于，所述橡胶压板（911）上还开设有一弧形开口（912）。

4.根据权利要求1所述的一种异型管焊接机，其特征在于，所述焊接机构（4）包括安装在第二安装块（3）上的伸缩推杆（401），所述伸缩推杆（401）的顶部安装有一安装平台（402），所述安装平台（402）上设有行程气缸（403），所述行程气缸（403）的输出端连接有滑板（404），所述滑板（404）的顶部设有转盘（405），所述转盘（405）上安装有电动调节架（406），所述电动调节架（406）上安装有电焊枪（407）。

5.根据权利要求4所述的一种异型管焊接机，其特征在于，所述安装平台（402）上位于电焊枪（407）的下方还设有吹风管（408），所述吹风管（408）外接吹风机箱。

6.一种异型管焊接机的控制方法，包括权利要求1-5任一项所述的异型管焊接机，其特征在于，所述控制方法包括：

步骤一、通过第一驱动器（105）的控制，带动转轴（102）转动，从而带动两个挤压板（901）移动，对底部的第一异型管进行挤压固定；

步骤二、根据第二异型管与第一异型管的焊接位置，控制第二驱动器（905）启动，从而带动滑块（906）在滑槽（903）内上下滑动，来调整橡胶压板（911）的高度，然后控制两侧的第二电控气缸（910）伸缩，将橡胶压板（911）与第二异型管贴合，并根据焊接角度，控制第三驱动器（909）带动转动块（908）转动，调整第二电控气缸（910）的倾斜角度，从而对第二异型管进行固定；

步骤三、检测器（7）对焊接前的位置进行检测，从而传输给控制总成（8）进行分析，并根据分析结果通过控制总成（8）控制第一电控气缸（5）进行伸缩；

步骤四、检测器（7）对焊接后的位置进行检测，从而传输给控制总成（8）进行分析，并根据分析结果判断是否需要对焊接机构（4）的功率进行调整。

7.根据权利要求6所述的一种异型管焊接机的控制方法，其特征在于，所述步骤三中控制总成（8）分析方法为：

对检测器（7）采集到焊接位置的图片进行灰度处理，并通过边缘检测算法提取图片中的焊缝轮廓；

以焊缝轮廓的首尾连线的水平长度，将焊缝轮廓分为n个焊接区间；

获取各个焊接区间的上边缘轮廓与下边缘轮廓之间的距离，上边缘轮廓与下边缘轮廓连接的点均为焊接区间的中心点；

将获得的距离与***预设的标准距离/>进行对比：

当时，则通过公式/>将该焊接区间内第一电控气缸（5）停留时间变为；

当时，则保持当前时间T；

当时，则通过公式/>将该焊接区间内第一电控气缸（5）停留时间变为；

其中，T为***预设的标准距离下所对应的焊接时间，为时间转化系数。

8.根据权利要求7所述的一种异型管焊接机的控制方法，其特征在于，所述步骤四中控制总成（8）分析方法为：

检测器（7）采集焊接后的焊接位置的图片传输给控制总成（8），并进行灰度处理，通过边缘检测算法提取焊接后的轮廓，并获取轮廓面积；

从而通过公式求出差值面积；

若，则判断焊接机构（4）功率过大，需要将功率进行调小；

否则，通过灰度共生矩阵算法，计算出图像的纹理特征值W;

将获得的纹理特征值W与***预设的特征阈值进行比较:

若，则判断焊接机构（4）功率过小，需要将功率进行调大；

否则，不进行调整；

其中，为焊接前的焊缝轮廓面积，/>为***预设的差值面积阈值。