[发明专利]轨道车辆焊接智能控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种轨道车辆焊接智能控制系统及方法，包括输入单元、参数采集单元、参数输出单元、控制单元，所述输入单元、参数采集单元、参数输出单元分别与控制单元连接，所述控制单元包括焊条种类直径确定模块、焊接电流确定模块、电弧电压确定模块、焊接速度确定模块、实时校正模块，本发明通过对电流、电弧电压、焊接速度的优化和校正，避免了焊接工人主观因素的影响，提高了焊接质量的可靠性。

技术领域

本发明涉及一种智能焊接技术领域，尤其涉及应用于轨道车辆行业的焊接智能控制系统及方法。

背景技术

为适应社会经济发展的需求，自21世纪初以来，轨道车辆为降低车体本身的质量，通常常用的是不锈钢材质。不锈钢材质的轨道车辆的车辆车体，主要由底架、车顶、侧墙以及端墙四个部位组成。通常地，在底架的关键部位，一般选用低合金高强钢以及耐候结构钢。不锈钢车体的侧墙、车顶以及底架等大部分部件都是采用手工焊接进行焊接工艺。一节车体的焊点能够达到7000-8000个之多，且大部分的焊点都是通过手工校点来进行焊接。

影响焊接质量的因素很多，主要有焊接位置、焊接电流、电弧电压、喷嘴高度、焊接速度、母材钢板厚度、是否摆动及摆动幅度的大小等，但是考虑到实际的焊接生产，一般采用的焊接材料以及所处的焊接环境是固定的，在焊接中焊接位置也多采用变位机使工件处于平焊位置。喷嘴高度和焊接电压变化幅度有限，一般保持不变，主要通过改变焊接电流、电弧电压以及焊接速度来控制熔敷焊道的尺寸和质量。

采用手工焊接机进行焊接时，初始的焊接工艺参数，比如焊接电流、电弧电压、焊接速度等均通过一些有经验的焊接工艺师傅来提供，然后采用这些初始的焊接工艺参数生产试件，并对试件的焊接质量进行评估，从而寻找出优化的焊接工艺参数。各工位的普通焊工即可按照优化的焊接工艺参数进行相应工位的工件焊接。由此可知，这种参数优化的方式，不仅耗费材料多，周期长，不可控因素多，同时，最终获得的优化的焊接工艺参数，也未必是最佳焊接工艺参数。因此，在实际生产过程中，焊工师傅往往会在焊接过程中根据自己既往经验实时修改前述的优化焊接工艺参数，以提高焊接工件的质量，但是，焊工师傅的焊接水平参差不齐，最终成品的焊接质量也难以得到保证。而对于一些经验不足的焊工，显然不具有前述的实时修改能力。因此，整车装配后的质量难以得到保证。

因此，如果在焊接过程中，能够基于熔敷焊道的实际情况，对焊接电流、电弧电压以及焊接速度进行实时优化，则对于最终的焊缝质量的控制，存在极大的促进作用。

中国专利CN112171022 A公开了一种基于同步电参数与视觉的摆动焊接优化方法，其在焊接过程中，采集摆动焊接飞溅过程中的焊接电流，焊接电压以及熔池情况图像；若同时满足条件1：焊接过程飞溅产生频率为焊枪摆动频率的正整数倍；条件2：焊接电流的峰值与基值变化超出平均值的50％以上，存在多个极大值且多个极大值之间相差超过20％；条件3：焊枪在焊缝两侧的最大摆宽位置时，距焊缝的距离相差5％以上；然后调整焊枪的位置。其通过在焊接过程采集到的电信号、图像信号分析判断飞溅产生的原因，从而能够有针对性的实施工艺改善措施。

中国专利CN112935466 A公开了一种改善焊接稳定性和外观质量的工艺参数优化方法，焊接机器人实时采样待焊接坡口的焊层宽度、焊层高度、焊接机器人当前爬行角；将焊层宽度、焊层高度、焊接机器人当前爬行角输入到工艺参数控制公式，获得焊接电流I、焊机机器人爬行速度V；焊机机器人爬行速度V控制全位置焊接机器人，焊接电流I控制数字化焊机，实现管道全位置焊接，该专利只研究了焊接母材情况，未研究焊接后的质量情况。