專利名稱：焊接方法及焊接設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動化技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種焊接方法及焊接設(shè)備。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)的發(fā)展，焊接技術(shù)出現(xiàn)了多種多樣的新技術(shù)，如激光焊接、氬弧焊接等。激光焊接修補表面凹坑的方法是，被激光高溫熔化后的填充材料填補進設(shè)備表面 破損處的凹坑，并迅速固化與本體材料熔為一體。這種修補方法要求填入材料能夠?qū)伎涌臻g完全填滿充實；由于激光焊接的特 點就是材料的融化和凝固是在極短的時間內(nèi)完成，因此凹坑空間的無縫密填不能依靠熔液 的流動性，而必須由合理的填充路線來保證。充填材料空間的頂面要求與原設(shè)備表面吻合， 并能留出后續(xù)的表面加工余量。但目前的設(shè)備表面創(chuàng)傷的焊接，采用設(shè)備焊接時，目前的焊接設(shè)備只能通過人工 的操作，控制焊接設(shè)備對待修復(fù)的創(chuàng)傷進行焊接，填充焊料，不能自動按照設(shè)備的創(chuàng)傷生成 相應(yīng)的焊接軌跡，并按照生成的焊接軌跡焊接的問題，因此焊接不牢固、焊接效果較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種焊接方法及焊接設(shè)備，能夠解決自動化焊接設(shè)備不能自動按 照設(shè)備的創(chuàng)傷生成相應(yīng)的焊接軌跡后，進行焊接的問題。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種焊接方法，包括掃描待焊接設(shè)備外表面上的 待修復(fù)區(qū)域，掃描后生成相應(yīng)的圖形數(shù)據(jù)；使用所述圖形數(shù)據(jù)生成待修復(fù)空間；將所述待 修復(fù)空間劃分為各個待修復(fù)層，生成各個待修復(fù)層相對應(yīng)的焊接軌跡；從所述待修復(fù)區(qū)域 的最底層逐層按照所述焊接軌跡焊接。優(yōu)選地，使用所述圖形數(shù)據(jù)生成待修復(fù)空間的過程包括從所述圖形數(shù)據(jù)中讀取 外表面數(shù)據(jù)和待修復(fù)區(qū)域數(shù)據(jù)；在所述待修復(fù)區(qū)域數(shù)據(jù)形成的立體形狀與所述外表面數(shù)據(jù) 形成的立體形狀的相交線上，延伸所述外表面數(shù)據(jù)形成的立體形狀，使所述延伸的立體形 狀形成的延伸面與所述待修復(fù)區(qū)域數(shù)據(jù)形成的立體形狀構(gòu)成所述待修復(fù)空間。優(yōu)選地，將所述待修復(fù)空間劃分為各個待修復(fù)層的過程包括設(shè)定的層間隔尺寸， 按照所述層間隔尺寸將所述待修復(fù)空間劃分為各個平行的待修復(fù)層。優(yōu)選地，所述設(shè)定層間隔尺寸的過程包括按照焊條的規(guī)格、焊接速度設(shè)定所述層 間隔尺寸。優(yōu)選地，所述焊接軌跡為環(huán)形嵌套的各個焊接軌跡、往返的直線焊接軌跡、或同 一方向的各個單向直線焊接軌跡。優(yōu)選地，使用所述圖形數(shù)據(jù)生成待修復(fù)空間的過程中，還包括在所述延伸面上生成覆蓋所述延伸面的待加工層，將所述待加工層與所述延伸面 形成的空間作為所述待修復(fù)空間的一部分。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，還提供一種焊接設(shè)備，包括三坐標(biāo)掃描儀，用于掃描
3待焊接設(shè)備外表面上的待修復(fù)區(qū)域，掃描后生成相應(yīng)的圖形數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理器，用于使用所 述圖形數(shù)據(jù)生成待修復(fù)空間；將所述待修復(fù)空間劃分為各個待修復(fù)層，生成各個待修復(fù)層 相對應(yīng)的焊接軌跡；自動焊接機，用于從所述待修復(fù)區(qū)域的最底層逐層按照所述數(shù)據(jù)處理 器生成的焊接軌跡焊接。本發(fā)明通過掃描設(shè)備含有待修復(fù)區(qū)域的外表面，并按照掃描后的數(shù)據(jù)生成相應(yīng)的 焊接層及焊接軌跡后，進行焊接。填補了自動焊接的空白，可通過焊接機按照焊接軌跡自動 焊接，降低了人力成本，提高了生產(chǎn)效率。


附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實 施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中圖1示出了本發(fā)明的設(shè)備結(jié)構(gòu)圖；圖2示出了本發(fā)明實施例一的流程圖；圖3示出了本發(fā)明實施例二的流程圖；圖4示出了本發(fā)明實施例中待修復(fù)空間的示意圖；圖5示出了本發(fā)明實施例中待修復(fù)空間的各個待修復(fù)層的示意圖；圖6示出了本發(fā)明實施例中環(huán)形焊接軌跡的示意圖；圖7示出了本發(fā)明實施例中S型焊接軌跡的示意圖；圖8示出了本發(fā)明實施例中單向焊接軌跡的示意圖。
具體實施例方式下面將參考附圖并結(jié)合實施例，來詳細說明本發(fā)明。本發(fā)明的方法通過掃描受損設(shè)備的外表面創(chuàng)傷，將掃描創(chuàng)傷后的圖形數(shù)據(jù)進行處 理，然后生成相應(yīng)的焊接軌跡曲線，按照該軌跡曲線進行加工。下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā) 明，參見圖1的設(shè)備，包括三坐標(biāo)測量儀，用于掃描受損設(shè)備的外表面創(chuàng)傷，并將掃描后的圖像數(shù)據(jù)輸出；數(shù)據(jù)處理器，用于接收三坐標(biāo)測量儀掃描的圖像數(shù)據(jù)，并對圖像數(shù)據(jù)進行處理，生 成焊接軌跡曲線數(shù)據(jù)；焊接機，用于獲得數(shù)據(jù)處理器生成的焊接軌跡曲線數(shù)據(jù)，按照焊接軌跡曲線數(shù)據(jù) 對受損設(shè)備的創(chuàng)傷表面焊接。采用圖1中的三坐標(biāo)測量儀，可掃描出受損設(shè)備的受損處的各種幾何形狀，并將 掃描后的數(shù)據(jù)以立體或平面的圖像通過顯示器顯示。掃描的圖像數(shù)據(jù)生成計算機所使用的 各種數(shù)據(jù)格式，這些焊接軌跡曲線數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)處理器進行處理，受損設(shè)備的外表面由于可能有各種形狀，受損的創(chuàng)傷可能位于各種形狀的外表面 的任何一個位置。因此，在焊接過程中，不但要使用焊接材料填充受損位置的待修復(fù)區(qū)域， 而且需要使待修復(fù)區(qū)域填充的焊接材料高于此區(qū)域連接的外表面。例如，對于平面上的待 修復(fù)區(qū)域，只需要填充的材料高于此平面即可；如果待修復(fù)區(qū)域涉及圓弧面、多角度的平 面，則需要高出所涉及的這些外表面，從而在焊接結(jié)束后，對焊接后的外表面進行修復(fù)，將 焊接后的外表面修復(fù)成與其相鄰的外表面相同的形狀。下面通過實施例一詳細說明焊接過
4程，參見圖2所示出的實施例一的流程圖，包括以下步驟S11 使用三坐標(biāo)測量儀掃描受損設(shè)備上含有待修復(fù)區(qū)域的外表面，并生成相應(yīng)的 圖形數(shù)據(jù)；S12:分別讀取圖形數(shù)據(jù)中的外表面數(shù)據(jù)及待修復(fù)區(qū)域數(shù)據(jù)，在待修復(fù)區(qū)域數(shù)據(jù)形 成的立體形狀上，延伸外表面數(shù)據(jù)所形成的立體形狀，使外表面數(shù)據(jù)延伸形成的立體形狀 包圍待修復(fù)區(qū)域數(shù)據(jù)形成的立體形狀，構(gòu)成包圍后封閉的待修復(fù)空間；S23 按照預(yù)定的層間隔，對待修復(fù)空間做片狀切分，切分為各個待修復(fù)層；S14 生成各個待修復(fù)層的焊接軌跡；S15 按照各層的焊接軌跡，從最底層逐層按照該層的焊接軌跡焊接。每層的焊接軌跡可以相同，也可以不同，以滿足不同的焊接材料和焊接要求，在焊 接完成后，還需要在焊接后的外表面再焊接出待加工層，焊接后對待加工層進行加工，將焊 接表面加工成與受損設(shè)備的外表面相同的形狀。上面的實施例一中，本發(fā)明通過對待修復(fù)空間進行分層，逐層生成相應(yīng)的焊接曲 線，并按照生成的焊接曲線逐層焊接。下面通過實施例二詳細說明一種焊接過程，參見圖3 所示出的實施例二的流程圖，包括以下步驟S21 掃描受損設(shè)備上含有凹圓弧形狀的待修復(fù)區(qū)域的外表面，并生成相應(yīng)的圖形 數(shù)據(jù)。S22:分別讀取圖形數(shù)據(jù)中的外表面數(shù)據(jù)及待修復(fù)區(qū)域數(shù)據(jù)，在待修復(fù)區(qū)域數(shù)據(jù)形 成的凹圓弧上，延伸外表面數(shù)據(jù)所形成的平面，使外表面數(shù)據(jù)延伸形成的平面包圍待修復(fù) 區(qū)域數(shù)據(jù)形成的凹圓弧，形成包圍后的待修復(fù)空間。參見圖4所示出的待修復(fù)空間的示意圖，其中，包括待待復(fù)區(qū)域的截面，即下底面 41 ；待修復(fù)空間還包括上限面43或外表面的延伸面42 ；由于對焊接后的要求不同，因此可 以選擇將外表面的延伸面42和下底面41組成的空間作為待修復(fù)空間，在焊接結(jié)束后，對焊 接后的表面不執(zhí)行后續(xù)處理；還可以將上限面43和和下底面41組成的空間作為待修復(fù)空 間，將外表面的延伸面42與上限面43組成的待修復(fù)空間作為待加工層，在焊接結(jié)束后，將 待加工層去除，保留延伸面42，從而使受損處恢復(fù)到受損前的形狀。由于待修復(fù)區(qū)域是在平面區(qū)域上產(chǎn)生的創(chuàng)傷，所涉及的外表面為平面。因此，外表 面的延伸面42也為平面。如果待修復(fù)區(qū)域所涉及的外表面為圓弧面、帶有角度的平面等多 個幾何形狀，則延伸面42為外表面的各個形狀相接后的形狀。S23 按照預(yù)定的層間隔，對待修復(fù)空間做片狀切分，切分為各個待修復(fù)層；參見圖4，對待修復(fù)空間做片狀切分，切分為各個待修復(fù)層44，在此實施例中，共 包括七個待修復(fù)層，參見圖5所示出的分層后的示意圖，分別為第一待修復(fù)層1、第二待修 復(fù)層2、第三待修復(fù)層3、第四待修復(fù)層4、第五待修復(fù)層5、第六待修復(fù)層6、和第七待修復(fù)層 7。其中，做片狀切分時，預(yù)定的層間隔可按照焊接要求，如焊條的規(guī)格、焊接速度或 焊接密度等。如果待修復(fù)空間為外表面的延伸面42和下底面41形成的空間，則第一待修復(fù)層1 至第四待修復(fù)層4的各個待修復(fù)層44的外輪廓均與下底面41之間保留一定的空隙，作為 焊接空間，便于焊料流動。
如果待修復(fù)空間還包括為外表面的延伸面42和上限面43形成的空間，則第五待 修復(fù)層5至第七待修復(fù)層7的各個待修復(fù)層44的外輪廓均與均超出上限面43，超出部分可 以預(yù)先設(shè)定，以滿足后續(xù)的加工要求。S24 生成每個待修復(fù)層相應(yīng)的焊接軌跡；對于各個待修復(fù)層的焊接軌跡，可以為如圖6所示的環(huán)形軌跡，焊接時，沿各個待 修復(fù)層的輪廓在層內(nèi)逐步縮小，形成環(huán)繞的多個焊接軌跡60。還可以采用圖7所示的往返軌跡，沿待修復(fù)層呈S型的焊接軌跡70。 還可以采用圖8所示的單向軌跡，沿待修復(fù)層呈多個直線方向的焊接軌跡80。每個層的焊接軌跡可以相同，也可以不同，焊接軌跡之間的間隔可以由用戶設(shè)定， 例如，采用和待修復(fù)層的層間隔相同。S25 按照各層的焊接軌跡，從最底層逐層按照層順序及每層的焊接軌跡焊接。從最底層第一待修復(fù)層1至最后一層第四待修復(fù)層4或第七待修復(fù)層7。按照每 層的焊接軌跡進行焊接。如果待修復(fù)空間還包括為外表面的延伸面42和上限面43形成的 空間，則焊接后可去除待加工層，加工出延伸面42，使設(shè)備的受損處恢復(fù)到受損前的形狀。在本實施例中，延伸面42為角度面。上面詳細描述了本發(fā)明的焊接方法及焊接設(shè)備，本發(fā)明通過掃描設(shè)備含有待修復(fù) 區(qū)域的外表面，并按照掃描后的數(shù)據(jù)生成相應(yīng)的焊接層及焊接軌跡后，進行焊接。填補了自 動焊接的空白，可通過焊接機按照焊接軌跡自動焊接，降低了人力成本，提高了生產(chǎn)效率。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技 術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修 改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種焊接方法，其特征在于，包括掃描待焊接設(shè)備外表面上的待修復(fù)區(qū)域，掃描后生成相應(yīng)的圖形數(shù)據(jù)；使用所述圖形數(shù)據(jù)生成待修復(fù)空間；將所述待修復(fù)空間劃分為各個待修復(fù)層，生成各個待修復(fù)層相對應(yīng)的焊接軌跡；從所述待修復(fù)區(qū)域的最底層逐層按照所述焊接軌跡焊接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使用所述圖形數(shù)據(jù)生成待修復(fù)空間的過 程包括從所述圖形數(shù)據(jù)中讀取外表面數(shù)據(jù)和待修復(fù)區(qū)域數(shù)據(jù)；在所述待修復(fù)區(qū)域數(shù)據(jù)形成的立體形狀與所述外表面數(shù)據(jù)形成的立體形狀的相交線 上，延伸所述外表面數(shù)據(jù)形成的立體形狀，使所述延伸的立體形狀形成的延伸面與所述待 修復(fù)區(qū)域數(shù)據(jù)形成的立體形狀構(gòu)成所述待修復(fù)空間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，將所述待修復(fù)空間劃分為各個待修復(fù) 層的過程包括設(shè)定的層間隔尺寸，按照所述層間隔尺寸將所述待修復(fù)空間劃分為各個平行的待修復(fù)層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述設(shè)定層間隔尺寸的過程包括 按照焊條的規(guī)格、焊接速度設(shè)定所述層間隔尺寸。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述焊接軌跡為環(huán)形嵌套的各個焊接軌跡、往返的直線焊接軌跡、或同一方向的各個單向直線焊接軌跡。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，使用所述圖形數(shù)據(jù)生成待修復(fù)空間的過 程中，還包括在所述延伸面上生成覆蓋所述延伸面的待加工層，將所述待加工層與所述延伸面形成 的空間作為所述待修復(fù)空間的一部分。
7.一種焊接設(shè)備，其特征在于，包括三坐標(biāo)掃描儀，用于掃描待焊接設(shè)備外表面上的待修復(fù)區(qū)域，掃描后生成相應(yīng)的圖形 數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理器，用于使用所述圖形數(shù)據(jù)生成待修復(fù)空間；將所述待修復(fù)空間劃分為各個待修復(fù)層，生成各個待修復(fù)層相對應(yīng)的焊接軌跡； 自動焊接機，用于從所述待修復(fù)區(qū)域的最底層逐層按照所述數(shù)據(jù)處理器生成的焊接軌 跡焊接。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種焊接方法及焊接設(shè)備，本發(fā)明的方法包括掃描待焊接設(shè)備外表面上的待修復(fù)區(qū)域，掃描后生成相應(yīng)的圖形數(shù)據(jù)；使用所述圖形數(shù)據(jù)生成待修復(fù)空間；將所述待修復(fù)空間劃分為各個待修復(fù)層，生成各個待修復(fù)層相對應(yīng)的焊接軌跡；從所述待修復(fù)區(qū)域的最底層逐層按照所述焊接軌跡焊接。本發(fā)明通過掃描設(shè)備含有待修復(fù)區(qū)域的外表面，并按照掃描后的數(shù)據(jù)生成相應(yīng)的焊接層及焊接軌跡后，進行焊接。填補了自動焊接的空白，可通過焊接機按照焊接軌跡自動焊接，降低了人力成本，提高了生產(chǎn)效率。
文檔編號B23K26/42GK101862900SQ20101019462
公開日2010年10月20日 申請日期2010年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月28日
發(fā)明者白俊濤, 董雪, 賈喜存 申請人:北京數(shù)碼大方科技有限公司