本發(fā)明涉及焊接，尤其涉及一種用于機床制造的智能化焊接方法。
背景技術(shù)：
1、工業(yè)機器人在工業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)越來越重要的位置，也發(fā)揮著愈發(fā)重要的作用。在生產(chǎn)中使用機器人焊接有助于提高產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，加快企業(yè)對訂單的響應(yīng)速度和整體的生產(chǎn)速度，縮短交付周期，同時在人口老齡化日趨嚴重的各國，使用機器人輔助或代替人工有助于降低生產(chǎn)成本，提供更有競爭力的產(chǎn)品價格。焊接機器人作為工業(yè)機器人的主要類型，在焊接領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，使焊接質(zhì)量和效率得到了顯著提升。為了解決焊接過程中工藝復雜，工藝鏈接性差，焊接管理混亂等缺點，傳統(tǒng)焊接管控系統(tǒng)應(yīng)運而生，傳統(tǒng)焊接管控系統(tǒng)通過軟件控制實現(xiàn)了對單臺焊機焊接過程的全流程控制，將焊接各階段的焊接參數(shù)進行采集，同時通過焊接管控系統(tǒng)可以將各個分散的工藝段進行整合，實現(xiàn)焊接過程的管理。但傳統(tǒng)焊接管控系統(tǒng)對焊縫跟蹤及焊后質(zhì)量方面存在不足，另外傳統(tǒng)焊接管控在焊接過程中不夠智能化和自動化。
2、因此，有必要提供一種用于機床制造的智能化焊接方法來解決上述存在的技術(shù)問題。焊接的智能管控系統(tǒng)在傳統(tǒng)焊接管控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來，主要采用中心服務(wù)器和現(xiàn)場客戶端分布方式，將施工現(xiàn)場的焊機進行聯(lián)網(wǎng)，進行焊接通道設(shè)計，焊接參數(shù)采集和規(guī)格預(yù)設(shè)以及焊接質(zhì)量實時控制。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本部分的目的在于概述本發(fā)明的實施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施例。在本部分以及本申請的說明書摘要和發(fā)明名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發(fā)明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本發(fā)明的范圍。
2、鑒于上述現(xiàn)有存在的問題，提出了本發(fā)明。
3、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種用于機床制造的智能化焊接方法,其特征在于，包括多傳感器融合模塊、焊接質(zhì)量實時評估模塊、動態(tài)路徑規(guī)劃模塊、自適應(yīng)參數(shù)調(diào)整模塊及人機交互界面，所述多傳感融合模塊包括視覺傳感器、激光測距傳感器及溫度傳感器；所述焊接質(zhì)量實時評估模塊與所述動態(tài)路徑規(guī)劃模塊連接，基于深度學習的缺陷檢測算法將所述多傳感器融合模塊為統(tǒng)一的數(shù)據(jù)集，所述動態(tài)路徑規(guī)劃模塊結(jié)合3d視覺掃描生產(chǎn)工件三維點云數(shù)據(jù)，通過蟻群優(yōu)化算法使動態(tài)路徑規(guī)劃模塊生成焊接路徑，所述自適應(yīng)參數(shù)調(diào)整模塊結(jié)合多傳感器融合模塊采集到的數(shù)據(jù)進行調(diào)整焊接狀態(tài)，結(jié)合自適應(yīng)學習率和正則化技術(shù)，優(yōu)化異常檢測模型的訓練過程，所述多傳感器融合模塊、所述焊接質(zhì)量實時評估模塊、所述動態(tài)路徑規(guī)劃模塊、所述自適應(yīng)參數(shù)調(diào)整模塊及所述人機交互界面連接，通過人機交互界面調(diào)整控制機械臂焊槍，具體包括以下步驟：s1、將待焊接工件固定在焊接平臺上，通過人機交互界面啟動機械臂焊槍；s2、啟動多傳感器融合模塊結(jié)合動態(tài)路徑規(guī)劃模塊，通過人機交互界面設(shè)置好機械臂焊槍的行走路徑，隨后機械臂焊槍在待焊接工件上的多個預(yù)焊點進行移動；
4、s3、通過多傳感器融合模塊對機械臂焊槍焊接過程中的數(shù)據(jù)進行收集，同時通過所述焊接質(zhì)量實時評估模塊對焊接后的焊點進行質(zhì)量評估，將焊接質(zhì)量實時評估模塊記錄的數(shù)據(jù)傳輸至后臺人機交互控制單元；s4、通過后臺人機交互控制單元將動態(tài)路徑規(guī)劃模塊及自適應(yīng)參數(shù)調(diào)整模塊的數(shù)據(jù)在人機交互控制單元中進行編程，并將編程程序傳輸至機械臂焊槍控制單元內(nèi)，隨后通過控制單元控制驅(qū)動單元帶動機械臂焊槍進行焊接作業(yè)。
5、作為本發(fā)明所述用于機床制造的智能化焊接方法的一種優(yōu)選方案，所述自適應(yīng)參數(shù)調(diào)整模塊包括焊接電流、焊接電壓及焊接速度的閉環(huán)反饋控制。
6、作為本發(fā)明所述用于機床制造的智能化焊接方法的一種優(yōu)選方案，所述動態(tài)路徑規(guī)劃模塊采用雙層優(yōu)化機制，第一層基于工件幾何特征生成粗路徑，第二層通過熱力學仿真優(yōu)化焊接順序。
7、作為本發(fā)明所述用于機床制造的智能化焊接方法的一種優(yōu)選方案，所述多傳感器融合模塊還包括視覺傳感器、焊縫跟蹤傳感器及溫度傳感器。
8、作為本發(fā)明所述用于機床制造的智能化焊接方法的一種優(yōu)選方案，所述方法還包括多模態(tài)感知單元，所述多模態(tài)感知單元包括相機與激光雷達，通過相機與激光雷達的融合，實現(xiàn)0.05mm級焊縫跟蹤，同時結(jié)合熱成像與電弧光譜聯(lián)用算法，實時檢測氣孔及未熔合缺陷。
9、作為本發(fā)明所述用于機床制造的智能化焊接方法的一種優(yōu)選方案，焊縫跟蹤結(jié)合焊縫成型數(shù)學建模，對焊接傳熱過程進行分析，焊接傳熱過程包括熱源輸入高度集中、焊接熱源的運動性、焊接熱傳的復雜性。
10、作為本發(fā)明所述用于機床制造的智能化焊接方法的一種優(yōu)選方案，本申請采用數(shù)學建模與多元回歸分析建模方法，基于多元回歸模型對數(shù)學解析模型進行融合優(yōu)化，并通過與實際焊接數(shù)據(jù)對比分析融合后模型的準確性。
11、作為本發(fā)明所述用于機床制造的智能化焊接方法的一種優(yōu)選方案，建立多元回歸模型的步驟為：
12、(1)收集數(shù)據(jù)：包括自變量在不同因素水平下對應(yīng)的因變量值；
13、(2)建立模型：將收集的數(shù)據(jù)輸入到專業(yè)的分析軟件，建立回歸模型；
14、(3)模型檢驗：對多元回歸模型中的關(guān)鍵參數(shù)進行檢驗，包括回歸系數(shù)的顯著性檢驗、標準誤差檢驗、擬合優(yōu)度檢驗；
15、(4)通過檢驗結(jié)果，對模型的擬合效果進行評估，判斷其是否具有足夠的置信度。
16、作為本發(fā)明所述用于機床制造的智能化焊接方法的一種優(yōu)選方案，基于焊接傳熱過程中的假設(shè)條件，如果根據(jù)熱源高度集中的特點將其簡化為集中熱源，則可以根據(jù)板材的厚度建立不同的解析模型，包括，運動點熱源解析模型及運動線熱源模型。
17、作為本發(fā)明所述用于機床制造的智能化焊接裝置的一種優(yōu)選方案，還包括對高斯熱源進行改進用高斯熱源作為熱傳導分析中的熱輸入模型。
18、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明通過采用多模態(tài)感知技術(shù)，采用rgb-d相機與tof激光雷達融合，實現(xiàn)焊縫跟蹤精度，結(jié)合熱成像與電弧光譜聯(lián)用算法，實時檢測氣孔、未熔合缺陷，通過構(gòu)建孿生模型，結(jié)合多元回歸分析模型之后的融合優(yōu)化模型能夠更準確地預(yù)測電弧焊焊縫成形數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)數(shù)字孿生系統(tǒng)的焊縫成形實時預(yù)測功能。并結(jié)合高斯分布熱源對溫度分布函數(shù)進行了改進，解決了將熱源簡化為集中熱源所帶來的誤差，基于bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的焊接參數(shù)智能優(yōu)化數(shù)字孿生模型，實現(xiàn)了機器人工作站數(shù)字孿生系統(tǒng)焊接仿真中的工藝參數(shù)優(yōu)化功能。通過對焊縫尺寸數(shù)據(jù)的分析，優(yōu)化模型可以自動調(diào)整焊接參數(shù)，減少人為干預(yù)，實現(xiàn)焊接過程的智能化和自動化，從而提升焊接質(zhì)量和效率。
1.一種用于機床制造的智能化焊接方法,其特征在于，包括多傳感器融合模塊、焊接質(zhì)量實時評估模塊、動態(tài)路徑規(guī)劃模塊、自適應(yīng)參數(shù)調(diào)整模塊及人機交互界面，所述多傳感融合模塊包括視覺傳感器、激光測距傳感器及溫度傳感器；所述焊接質(zhì)量實時評估模塊與所述動態(tài)路徑規(guī)劃模塊連接，基于深度學習的缺陷檢測算法將所述多傳感器融合模塊為統(tǒng)一的數(shù)據(jù)集，所述動態(tài)路徑規(guī)劃模塊結(jié)合3d視覺掃描生產(chǎn)工件三維點云數(shù)據(jù)，通過蟻群優(yōu)化算法使動態(tài)路徑規(guī)劃模塊生成焊接路徑，所述自適應(yīng)參數(shù)調(diào)整模塊結(jié)合多傳感器融合模塊采集到的數(shù)據(jù)進行調(diào)整焊接狀態(tài)，結(jié)合自適應(yīng)學習率和正則化技術(shù)，優(yōu)化異常檢測模型的訓練過程，所述多傳感器融合模塊、所述焊接質(zhì)量實時評估模塊、所述動態(tài)路徑規(guī)劃模塊、所述自適應(yīng)參數(shù)調(diào)整模塊及所述人機交互界面連接，通過人機交互界面調(diào)整控制機械臂焊槍，具體包括以下步驟：s1、將待焊接工件固定在焊接平臺上，通過人機交互界面啟動機械臂焊槍；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于機床制造的智能化焊接方法，其特征在于，所述自適應(yīng)參數(shù)調(diào)整模塊包括焊接電流、焊接電壓及焊接速度的閉環(huán)反饋控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于機床制造的智能化焊接方法，其特征在于，所述動態(tài)路徑規(guī)劃模塊采用雙層優(yōu)化機制，第一層基于工件幾何特征生成粗路徑，第二層通過熱力學仿真優(yōu)化焊接順序。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于機床制造的智能化焊接方法，其特征在于，所述多傳感器融合模塊還包括視覺傳感器、焊縫跟蹤傳感器及溫度傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于機床制造的智能化焊接方法，其特征在于，所述方法還包括多模態(tài)感知單元，所述多模態(tài)感知單元包括相機與激光雷達，通過相機與激光雷達的配合，實現(xiàn)0.05mm級焊縫跟蹤，同時結(jié)合熱成像與電弧光譜聯(lián)用算法，實時檢測氣孔及未熔合缺陷。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述用于機床制造的智能化焊接方法，其特征在于，焊縫跟蹤結(jié)合焊縫成型數(shù)學建模，對焊接傳熱過程進行分析，焊接傳熱過程包括熱源輸入高度集中、焊接熱源的運動性、焊接熱傳的復雜性。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述用于機床制造的智能化焊接方法，其特征在于，本申請采用數(shù)學建模與多元回歸分析建模方法，基于多元回歸模型對數(shù)學解析模型進行融合優(yōu)化，并通過與實際焊接數(shù)據(jù)對比分析融合后模型的準確性。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述用于機床制造的智能化焊接方法，其特征在于，建立多元回歸模型的步驟為：
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述用于機床制造的智能化焊接方法，其特征在于，基于焊接傳熱過程中的假設(shè)條件，如果根據(jù)熱源高度集中的特點將其簡化為集中熱源，則可以根據(jù)板材的厚度建立不同的解析模型，包括，運動點熱源解析模型及運動線熱源模型。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于機床制造的智能化焊接方法，其特征在于，還包括對高斯熱源進行改進用高斯熱源作為熱傳導分析中的熱輸入模型。