一种减少焊接变形的多人对称焊接同步装置及同步方法与流程

1.本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种减少焊接变形的多人对称焊接同步装置及同步方法。


背景技术：

2.在大型结构件的焊接过程中，焊接变形是影响工件焊后精度的重要因素。为了减少工件的焊接变形，对于结构上比较规则或对称的工件，一个有效的焊接方法是采用对称焊接。例如采用双人焊接方法在工件的两侧同时进行焊接；更加大型的工件则可能需要有数人同时焊接，以实现一方面达到减少焊接变形、另一方面缩短焊接周期的目的。
3.但是，由于多人同时焊接时，各焊接操作人员通常都是各自独立进行焊接作业，且由于各焊接操作人员的焊接习惯、焊接技能、焊接经验的不同，实际上很难做到多人焊接时各焊接工位上焊接快慢的严格一致，当各焊接工位之间的焊接速度差距较大时，必然会降低对称焊接的效果，从而达不到较好地减少焊接变形的目的。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本发明提出一种减少焊接变形的多人对称焊接同步装置及同步方法，旨在提高多人焊接时各焊接点位上焊接快慢的一致性，从而减少工件的焊接变形。具体的技术方案如下：
5.一种减少焊接变形的多人对称焊接同步装置，包括带有第一无线通信模块的控制器、多个焊点位置监测装置和多个焊接面罩；所述焊点位置监测装置包括长条形耐高温暗盒、设置在所述长条形耐高温暗盒内部的红外温度传感器阵列、通过缆线连接所述长条形耐高温暗盒内部红外温度传感器阵列的无线通信盒；所述红外温度传感器阵列包括沿所述长条形耐高温暗盒的长度方向间隔均匀布置在所述长条形耐高温暗盒内部顶面的若干数量的红外温度传感探头，在所述长条形耐高温暗盒内部与所述长条形耐高温暗盒内部顶面相对的底面设置有若干数量用于所述红外温度传感探头的检测光线通过的检测孔；所述无线通信盒包括盒体和设置在所述盒体内部带有第二无线通信模块的盒体用mcu控制单元，各红外温度传感探头分别与所述盒体用mcu控制单元相连接；每一所述焊接面罩的内部分别设置有面罩用mcu控制单元、连接所述面罩用mcu控制单元的麦克风，且所述面罩用mcu控制单元分别内置有第三无线通信模块和语音提示模块；所述控制器分别无线连接所述盒体用mcu控制单元和所述面罩用mcu控制单元。
6.使用时，所述长条形耐高温暗盒的外部底面安装在待焊接工件的焊接路径邻接处的工件表面上，且所述长条形耐高温暗盒与待焊接工件的焊接路径等距设置。
7.优选的，所述长条形耐高温暗盒为与所述待焊接工件的焊接路径形状相适配的直线形暗盒或圆弧形暗盒。
8.其中，直线形暗盒适用于直线焊缝的焊接，圆弧形暗盒适用于圆形筒体类工件的上周向环缝的焊接。
9.优选的，所述长条形耐高温暗盒上设置有若干数量通过螺钉固定的用于与工件点焊连接的可更换角钢。
10.本发明中，所述焊接面罩的内部还设置有面部感应传感器，所述面部感应传感器对应连接所述面罩用mcu控制单元。
11.上述面部感应传感器用来监测焊接面罩是否已经戴好。
12.本发明中，所述长条形耐高温暗盒上设置有用于将所述长条形耐高温暗盒内部红外温度传感探头的数据线引出的接线保护盒，所述接线保护盒上设置有接线保护引出管。
13.为了减少焊接热量对长条形耐高温暗盒的影响而导致温度探测精度的降低，优选的方案是：所述长条形耐高温暗盒的外表面设置有耐高温反光隔热涂层。
14.本发明的一种减少焊接变形的多人对称焊接同步装置还包括多个焊枪，所述焊枪的手柄上分别设置有手部感应器和无线发讯器，所述无线发讯器包括带有第四无线通信模块的焊枪用mcu控制单元和连接所述焊枪用mcu控制单元的发讯按钮，所述手部感应器连接所述焊枪用mcu控制单元，所述控制器无线连接所述焊枪用mcu控制单元。
15.一种减少焊接变形的多人对称焊接同步装置的同步方法，包括如下步骤：
16.(1)焊前准备：根据同步焊接的焊接点位和焊接人数，采用相应数量的焊枪、相应数量的焊接面罩和相应数量的长条形耐高温暗盒；
17.(2)长条形耐高温暗盒的安装：将各长条形耐高温暗盒对应安装到工件上各焊接路径的邻接处，使得长条形耐高温暗盒与焊接路径相靠近并等距设置，到位后将长条形耐高温暗盒上的可更换角钢与工件进行点焊从而使得长条形耐高温暗盒得到固定；
18.(3)同步焊接：各焊接操作人员各就各位，戴好焊接面罩、手持焊枪，准备完毕后各自按下焊枪上的发讯按钮，以无线通信方式向控制器报告准备完毕；控制器在收到所有焊接操作人员准备完毕的信息后，以无线通信方式向各面罩用mcu控制单元发出开始焊接的指令，各面罩用mcu控制单元收到开始焊接的指令后，通过语音提示模块和麦克风告知焊接操作人员焊接立即开始，从而实现各操作人员的同步焊接。
19.优选的，本发明的一种减少焊接变形的多人对称焊接同步装置的同步方法还包括设置在所述步骤(3)之后的如下步骤：
20.(4)同步监控：焊接过程中，各长条形耐高温暗盒的盒体用mcu控制单元通过红外温度传感器阵列动态监控各红外温度传感探头所测得的温度，得到检测温度最高的红外温度传感探头的位置，该检测温度最高的红外温度传感探头的位置对应了焊枪当前的焊接位置，也就是对应了该焊枪从焊接开始点到当前位置所完成的焊接长度；各盒体用mcu控制单元将焊枪当前的焊接位置信息即已完成的焊接长度信息无线发送给控制器；控制器收到各盒体用mcu控制单元发来的焊枪已完成的焊接长度信息后，计算焊枪已完成的焊接长度的平均值，并将各焊枪已完成的焊接长度与焊接长度的平均值相比较，得到焊枪的焊接长度偏差，当发现有焊接长度偏差超过阈值的焊枪时，控制器立即向对应该焊枪的焊接面罩内的面罩用mcu控制单元发送纠正指令，并由面罩用mcu控制单元通过语音提示模块和麦克风向焊接操作人员发出调整焊接速度的指令。
21.具体的，当焊接长度小于焊接长度的平均值，且焊接长度偏差超过预先设定的阈值时，语音提示模块发出加快焊接速度的指令；当焊接长度大于焊接长度的平均值，且焊接长度偏差超过阈值时，语音提示模块发出减慢焊接速度的指令。
22.本发明的有益效果是：
23.第一，本发明的一种减少焊接变形的多人对称焊接同步装置及同步方法，利用工件上焊接位置周围的温度比其它位置的温度要高的原理，在工件的焊接路径旁边设置焊点位置监测装置，并通过焊点位置监测装置上的红外温度传感器阵列及时跟踪工件上温度最高位置的动态变化情况，对应得到焊枪当前焊接位置的动态信息，然后通过无线通信模块将焊接位置的动态信息发送到控制器，并由控制器进行综合决策，以已经完成的焊接长度为判断基准，对焊接速度较慢或较快的焊接操作人员，通过焊接面罩上的提示模块和麦克风进行提醒，从而实现各焊接工位上焊接速度的均匀一致，进而减少了工件的焊接变形。
24.第二，本发明的一种减少焊接变形的多人对称焊接同步装置及同步方法，焊点位置监测装置可制作成直线形状或圆弧形状，以适应工件不同形状焊接路径的监测需要。
附图说明
25.图1是本发明的一种减少焊接变形的多人对称焊接同步装置中的焊点位置监测装置的结构示意图；
26.图2是本发明的一种减少焊接变形的多人对称焊接同步装置中的焊接面罩的结构示意图；
27.图3是本发明的一种减少焊接变形的多人对称焊接同步装置中的焊枪(手柄部分)的结构示意图；
28.图4是控制器与焊点位置监测装置、焊接面罩的无线通信连接示意图。
29.图中：1、第一无线通信模块，2、控制器，3、焊点位置监测装置，4、焊接面罩，5、长条形耐高温暗盒，6、红外温度传感器阵列，7、无线通信盒，8、红外温度传感探头，9、检测孔，10、盒体，11、第二无线通信模块，12、盒体用mcu控制单元，13、面罩用mcu控制单元，14、麦克风，15、第三无线通信模块，16、语音提示模块，17、螺钉，18、可更换角钢，19、面部感应传感器，20、接线保护盒，21、接线保护引出管，22、焊枪手柄，23、无线发讯器，24、第四无线通信模块，25、焊枪用mcu控制单元，26、发讯按钮，27、手部感应器，28、护目镜片。
具体实施方式
30.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
31.实施例1：
32.如图1至4所示为本发明的一种减少焊接变形的多人对称焊接同步装置的实施例，包括带有第一无线通信模块1的控制器2、多个焊点位置监测装置3和多个焊接面罩4；所述焊点位置监测装置3包括长条形耐高温暗盒5、设置在所述长条形耐高温暗盒5内部的红外温度传感器阵列6、通过缆线连接所述长条形耐高温暗盒5内部红外温度传感器阵列6的无线通信盒7；所述红外温度传感器阵列6包括沿所述长条形耐高温暗盒5的长度方向间隔均匀布置在所述长条形耐高温暗盒5内部顶面的若干数量的红外温度传感探头8，在所述长条形耐高温暗盒5内部与所述长条形耐高温暗盒5内部顶面相对的底面设置有若干数量用于所述红外温度传感探头8的检测光线通过的检测孔9；所述无线通信盒7包括盒体10和设置在所述盒体10内部带有第二无线通信模块11的盒体用mcu控制单元12，各红外温度传感探
头8分别与所述盒体用mcu控制单元12相连接；每一所述焊接面罩4的内部分别设置有面罩用mcu控制单元13、连接所述面罩用mcu控制单元13的麦克风14，且所述面罩用mcu控制单元13分别内置有第三无线通信模块15和语音提示模块16；所述控制器2分别无线连接所述盒体用mcu控制单元12和所述面罩用mcu控制单元13。
33.使用时，所述长条形耐高温暗盒5的外部底面安装在待焊接工件的焊接路径邻接处的工件表面上，且所述长条形耐高温暗盒5与待焊接工件的焊接路径等距设置。
34.优选的，所述长条形耐高温暗盒5为与所述待焊接工件的焊接路径形状相适配的直线形暗盒或圆弧形暗盒。
35.其中，直线形暗盒适用于直线焊缝的焊接，圆弧形暗盒适用于圆形筒体类工件的上周向环缝的焊接。
36.优选的，所述长条形耐高温暗盒5上设置有若干数量通过螺钉17固定的用于与工件点焊连接的可更换角钢18。
37.本实施例中，所述焊接面罩4的内部还设置有面部感应传感器19，所述面部感应传感器19对应连接所述面罩用mcu控制单元13。
38.上述面部感应传感器19用来监测焊接面罩4是否已经戴好。
39.本实施例中，所述长条形耐高温暗盒5上设置有用于将所述长条形耐高温暗盒5内部红外温度传感探头8的数据线引出的接线保护盒20，所述接线保护盒20上设置有接线保护引出管21。
40.为了减少焊接热量对长条形耐高温暗盒5的影响而导致温度探测精度的降低，优选的方案是：所述长条形耐高温暗盒5的外表面设置有耐高温反光隔热涂层。
41.本实施例的一种减少焊接变形的多人对称焊接同步装置还包括多个焊枪，所述焊枪的手柄22上分别设置有手部感应器27和无线发讯器23，所述无线发讯器23包括带有第四无线通信模块24的焊枪用mcu控制单元25和连接所述焊枪用mcu控制单元25的发讯按钮26，所述手部感应器27连接所述焊枪用mcu控制单元25，所述控制器2无线连接所述焊枪用mcu控制单元25。
42.一种减少焊接变形的多人对称焊接同步装置的同步方法，包括如下步骤：
43.(1)焊前准备：根据同步焊接的焊接点位和焊接人数，采用相应数量的焊枪、相应数量的焊接面罩4和相应数量的长条形耐高温暗盒5；
44.(2)长条形耐高温暗盒的安装：将各长条形耐高温暗盒5对应安装到工件上各焊接路径的邻接处，使得长条形耐高温暗盒5与焊接路径相靠近并等距设置，到位后将长条形耐高温暗盒5上的可更换角钢与工件进行点焊从而使得长条形耐高温暗盒5得到固定；
45.(3)同步焊接：各焊接操作人员各就各位，戴好焊接面罩4、手持焊枪，准备完毕后各自按下焊枪上的发讯按钮26，以无线通信方式向控制器2报告准备完毕；控制器2在收到所有焊接操作人员准备完毕的信息后，以无线通信方式向各面罩用mcu控制单元13发出开始焊接的指令，各面罩用mcu控制单元13收到开始焊接的指令后，通过语音提示模块16和麦克风14告知焊接操作人员焊接立即开始，从而实现各操作人员的同步焊接。
46.优选的，本实施例的一种减少焊接变形的多人对称焊接同步装置的同步方法还包括设置在所述步骤(3)之后的如下步骤：
47.(4)同步监控：焊接过程中，各长条形耐高温暗盒5的盒体用mcu控制单元12通过红
外温度传感器阵列6动态监控各红外温度传感探头8所测得的温度，得到检测温度最高的红外温度传感探头8的位置，该检测温度最高的红外温度传感探头8的位置对应了焊枪当前的焊接位置，也就是对应了该焊枪从焊接开始点到当前位置所完成的焊接长度；各盒体用mcu控制单元12将焊枪当前的焊接位置信息即已完成的焊接长度信息无线发送给控制器2；控制器2收到各盒体用mcu控制单元12发来的焊枪已完成的焊接长度信息后，计算焊枪已完成的焊接长度的平均值，并将各焊枪已完成的焊接长度与焊接长度的平均值相比较，得到焊枪的焊接长度偏差，当发现有焊接长度偏差超过阈值的焊枪时，控制器2立即向对应该焊枪的焊接面罩4内的面罩用mcu控制单元13发送纠正指令，并由面罩用mcu控制单元13通过语音提示模块16和麦克风14向焊接操作人员发出调整焊接速度的指令。
48.具体的，当焊接长度小于焊接长度的平均值，且焊接长度偏差超过预先设定的阈值时，语音提示模块16发出加快焊接速度的指令；当焊接长度大于焊接长度的平均值，且焊接长度偏差超过阈值时，语音提示模块16发出减慢焊接速度的指令。
49.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。