1.用于厚板窄间隙GMA机器人的智能焊接控制系统,其特征在于,包括霍尔电流传感器(11)、激光视觉传感器(12)、红外测温传感器(13)、工业计算机(2)、主控PLC(31)、从控PLC(32)和焊缝跟踪控制器(5);
霍尔电流传感器(11)用于在焊接稳定状态下采集电流均值,所述电流均值为每个电弧移动周期中、左右两侧停留位置和坡口中心位置处的电流均值,激光视觉传感器(12)用于采集待焊接工件的坡口图像,红外测温传感器(13)用于采集焊前预热温度,激光视觉传感器(12)的坡口图像输出端连接工业计算机(2)的坡口图像输入端,工业计算机(2)的焊接控制信号输出端连接主控PLC(31)的焊接控制信号输入端,红外测温传感器(13)的温度信号输出端连接主控PLC(31)的温度信号输入端,所述温度信号包括焊前预热温度和层间温度,主控PLC(31)的剪丝控制信号输出端连接机器人剪丝装置(71)的剪丝控制信号输入端,主控PLC(31)的焊接控制信号输出端连接从控PLC(32)的焊接控制信号输入端,从控PLC(32)的焊接控制信号输出端连接机器人控制器(61)的焊接控制信号输入端,从控PLC(32)的高度纠偏信号输出端连接机器人控制器(61)的高度纠偏信号输入端,从控PLC(32)的水平纠偏信号输出端连接伺服驱动单元(4)的水平纠偏信号输入端,霍尔电流传感器(11)的电流均值输出端连接焊缝跟踪控制器(5)的电流均值输入端,焊缝跟踪控制器(5)的纠偏信号输出端连接从控PLC(32)的纠偏信号输入端,所述纠偏信号包括高度纠偏信号和水平纠偏信号,焊缝跟踪控制器(5)的跟踪控制信号输出端连接霍尔电流传感器(11)的跟踪控制信号输入端,工业计算机(2)内嵌有标准工件模型库、焊接数据库和以下通过软件实现的单元:
数据采集单元:采集待焊接工件的厚度、坡口形式和工件材料,
坡口识别单元:对坡口图像依次进行图像降噪、二值化、拐点识别和平滑处理,获得待焊接工件的坡口宽度、焊接起始点位置和焊接结束点位置,作业停止单元:当坡口宽度不满足标准工件模型库时,工业计算机(2)停止作业,焊接控制信号生成单元:当坡口宽度满足标准工件模型库时,将待焊接工件的厚度、坡口形式、工件材料、坡口宽度、焊接起始点位置和焊接结束点位置与焊接数据库进行匹配,获得焊接层数、焊接规范和焊接路径,并将焊接层数、焊接规范和焊接路径作为焊接控制信号,主控PLC(31)内嵌有剪丝控制单元:当焊前预热温度达到标准预热温度时,向剪丝装置(71)发送剪丝控制信号,焊缝跟踪控制器(5)内嵌有纠偏信号获取单元:根据焊接规范和电流均值获得纠偏信号。
2.根据权利要求1所述的用于厚板窄间隙GMA机器人的智能焊接控制系统,其特征在于,主控PLC(31)的清渣控制信号输出端连接机器人清渣装置(72)的清渣控制信号输入端,主控PLC(31)内还嵌有清渣单元:当待焊接工件焊接3~4层之后,向机器人清渣装置(72)发送清渣控制信号。
3.根据权利要求1或2所述的用于厚板窄间隙GMA机器人的智能焊接控制系统,其特征在于,焊接数据库包括:焊接知识库、材料属性库和参数规范库。
4.根据权利要求3所述的用于厚板窄间隙GMA机器人的智能焊接控制系统,其特征在于,还包括液晶触摸显示屏(8),工业计算机(2)通过液晶触摸显示屏(8)采集待焊接工件的厚度、坡口形式和工件材料。
5.根据权利要求4所述的用于厚板窄间隙GMA机器人的智能焊接控制系统,其特征在于,从控PLC(32)与机器人控制器(61)之间通过PROFINET实现连接,主控PLC(31)与从控PLC(32)之间、工业计算机(2)与主控PLC(31)之间均通过以太网实现连接。
6.用于厚板窄间隙GMA机器人的智能焊接控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:采集待焊接工件的厚度、坡口形式、工件材料和待焊接工件的坡口图像,S2:对坡口图像依次进行图像降噪、二值化、拐点识别和平滑处理,获得待焊接工件的坡口宽度、焊接起始点位置和焊接结束点位置,S3:将待焊接工件的坡口宽度与标准工件模型库进行匹配,若匹配,则执行S4,若不匹配,则执行S5,S4:根据待焊接工件的厚度、坡口形式、工件材料、坡口宽度、焊接起始点位置和焊接结束点位置确定焊接层数、焊接规范和焊接路径,然后执行S6,S5:待焊接工件不符合焊接标准,停止作业,
S6:采集焊前预热温度,
S7:判断焊前预热温度是否达到标准预热温度,是则执形S8,否则返回S6,S8:驱动剪丝装置对待焊接工件进行剪丝,然后同时执行S9和S10,S9:驱动机器人按照焊接层数、焊接规范和焊接路径执行焊接任务,然后执行S13,S10:在焊接稳定状态下采集电流均值,所述电流均值为每个电弧移动周期中、左右两侧停留位置和坡口中心位置处的电流均值,S11:根据焊接规范和电流均值获得高度纠偏信号和水平纠偏信号,
S12:将高度纠偏信号发送至机器人控制器(61)以调整焊炬高度,将水平纠偏信号发送至伺服驱动单元(4)以调整焊炬水平尺寸,然后执行S13,S13:判断焊接任务是否结束,是则完成机器人的焊接控制,否则返回S9和S10。
7.根据权利要求6所述的用于厚板窄间隙GMA机器人的智能焊接控制方法,其特征在于,在S5之后,选取下一个待焊接工件,执行S1。
8.根据权利要求6或7所述的用于厚板窄间隙GMA机器人的智能焊接控制方法,其特征在于,在S9之后,判断焊接层数是否大于3或4,是则执行清渣程序,否则继续执行焊接任务。
9.根据权利要求8所述的用于厚板窄间隙GMA机器人的智能焊接控制方法,其特征在于,所述清渣程序为:采用启动针束锤击焊缝表面1~2次。
10.根据权利要求9所述的用于厚板窄间隙GMA机器人的智能焊接控制方法,其特征在于,利用激光视觉传感器采集待焊接工件的坡口图像,采用红外测温传感器采集焊前预热温度。