本實(shí)用新型屬于鐵路轍岔修補(bǔ)領(lǐng)域，尤其是涉及一種鐵路轍岔智能焊補(bǔ)機(jī)器人專機(jī)。

背景技術(shù)：

隨著鐵路線里程迅猛增加，鐵路轍岔也在成倍增長(zhǎng)，提速又加劇了轍岔的磨損，致使轍岔焊修周期縮短，焊修的質(zhì)量要求更高。從而使轍岔焊修進(jìn)入前所沒有的困境。目前是人工焊，焊前要設(shè)定運(yùn)輸方案，焊時(shí)先要對(duì)焊修的轍岔進(jìn)行人工打磨，通常采用飛濺很大的KD286焊條手工施焊，焊后再打磨成型。需時(shí)要1個(gè)小時(shí)左右，對(duì)運(yùn)輸干擾很大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實(shí)用新型旨在提出一種鐵路轍岔智能焊補(bǔ)機(jī)器人專機(jī)，以解決鐵路轍岔的快速智能焊接問(wèn)題。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

鐵路轍岔智能焊補(bǔ)機(jī)器人專機(jī)，包括固接在平板車上的發(fā)電機(jī)組、控制器、編程器、焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)和焊接系統(tǒng)，所述編程器與控制器連接，所述控制器與焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接，控制器控制焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，與控制器連接的所述焊接系統(tǒng)固定在焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)上，所述平板車的中部設(shè)置有用于焊接的開口，焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)置在開口一側(cè)的平板車上，焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)的焊槍運(yùn)動(dòng)范圍包括開口處，所述發(fā)電機(jī)組為控制器、編程器、焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)和焊接系統(tǒng)提供電源。

進(jìn)一步的，所述焊接系統(tǒng)包括固定在靠近焊槍的焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的與控制器連接的傳感器，還包括固定在焊槍上的焊絲，所述焊絲與送絲機(jī)連接。

進(jìn)一步的，所述傳感器為結(jié)構(gòu)光傳感器。

進(jìn)一步的，所述焊絲為盤藥芯焊絲。

進(jìn)一步的，所述焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)為四軸聯(lián)動(dòng)機(jī)器人手臂。

進(jìn)一步的，所述平板車上設(shè)置有焊機(jī)，所述焊機(jī)與控制器連接。

進(jìn)一步的，所述平板車的左、右兩側(cè)分別延伸出一對(duì)掛耳，所述掛耳上設(shè)置有通孔方便與軌道車的連接。

一種鐵路轍岔智能焊補(bǔ)機(jī)器人專機(jī)的焊補(bǔ)方法，包括如下步驟：

步驟一：用軌道小車帶動(dòng)平板車運(yùn)行到待修補(bǔ)的鐵路轍岔位置，當(dāng)開口到達(dá)待修補(bǔ)的鐵路轍岔上方的時(shí)候平板車停止運(yùn)動(dòng)；

步驟二：編程器給控制器編入運(yùn)行程序，控制器控制焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶動(dòng)傳感器運(yùn)動(dòng)到待修補(bǔ)的鐵路轍岔上方，傳感器對(duì)待修補(bǔ)的鐵路轍岔進(jìn)行探傷，傳感器將檢測(cè)到的信號(hào)傳遞給控制器；

步驟三：控制器根據(jù)傳感器的信號(hào)進(jìn)行分析后控制焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶動(dòng)焊槍進(jìn)行待修補(bǔ)的鐵路轍岔進(jìn)行焊接；

步驟四：焊接完成后，控制器控制切削頭和焊槍進(jìn)行切換，切削頭朝下，焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶動(dòng)切削頭對(duì)焊接后的鐵路轍岔進(jìn)行切削；

步驟五：切削完畢后，軌道小車帶動(dòng)平板車離開軌道，鐵路可以正常運(yùn)行。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型所述的鐵路轍岔智能焊補(bǔ)機(jī)器人專機(jī)具有以下優(yōu)勢(shì)：

(1)本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)探傷、切削、焊接一體化功能，一次性解決轍岔修復(fù)問(wèn)題，能在20分鐘內(nèi)完成所有焊修內(nèi)容，一次成型，無(wú)需打磨，可提前開通，大大減少了對(duì)運(yùn)輸?shù)母蓴_，直接和間接經(jīng)濟(jì)效應(yīng)顯著，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)技術(shù)空白，屬于涉及國(guó)計(jì)民生的對(duì)國(guó)外壟斷性技術(shù)的重大技術(shù)突破；

(2)本實(shí)用新型采用高錳鋼藥芯焊絲明弧焊接，并采用新型數(shù)字化焊接電源，能夠降低熱輸入，提高焊接速度，提高堆焊層的耐磨性；

(3)本實(shí)用新型采用結(jié)構(gòu)光傳感器，檢測(cè)焊補(bǔ)工件表面的磨損情況，然后將檢測(cè)到的信號(hào)傳給控制器，控制器進(jìn)行路徑規(guī)劃和焊補(bǔ)參數(shù)規(guī)劃，自動(dòng)生成焊補(bǔ)程序，控制器控制焊補(bǔ)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行焊補(bǔ)；

(4)本實(shí)用新型體積小，重量輕，技術(shù)含量高，它省時(shí)、省力、省料，是安全、節(jié)能、減排項(xiàng)目，體現(xiàn)了低碳經(jīng)濟(jì)，縮短了作業(yè)時(shí)間，大大減小對(duì)運(yùn)輸?shù)母蓴_，能產(chǎn)生積極的綜合經(jīng)濟(jì)效益，本發(fā)明市場(chǎng)潛力很大，具有廣闊的市場(chǎng)前景。

附圖說(shuō)明

構(gòu)成本實(shí)用新型的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例所述的鐵路轍岔結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例所述的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例所述的控制系統(tǒng)框圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：

1-平板車；11-開口；12-掛耳；121-通孔；2-編程器；3-控制器；4-焊機(jī)；5-焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)；51-焊槍；6-傳感器；7-送絲機(jī)；8-發(fā)電機(jī)組。

具體實(shí)施方式

需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本實(shí)用新型中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本實(shí)用新型的描述中，除非另有說(shuō)明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上。

在本實(shí)用新型的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以通過(guò)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本實(shí)用新型中的具體含義。

下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型。

如圖1至圖3，鐵路轍岔智能焊補(bǔ)機(jī)器人專機(jī)，包括固接在平板車1上的發(fā)電機(jī)組8、控制器3、焊機(jī)4、編程器2、焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)5和焊接系統(tǒng)，編程器2與控制器3連接，編程器2用來(lái)對(duì)焊接過(guò)程進(jìn)行編程和參數(shù)的修正，編程器2選用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。焊機(jī)4與控制器3連接?？刂破?內(nèi)部包括控制焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)5的電機(jī)控制模塊、控制焊機(jī)4的焊機(jī)控制模塊、I/O部分和軟件部分?？刂破?與焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)5連接，控制器3控制焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)5的運(yùn)動(dòng)，與控制器3連接的焊接系統(tǒng)固定在焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)5上，平板車1的中部設(shè)置有用于焊接的開口11，焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)5設(shè)置在靠近開口11一側(cè)的平板車1上，焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)5的焊槍51運(yùn)動(dòng)范圍覆蓋開口11區(qū)域，發(fā)電機(jī)組8為控制器3、編程器2、焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)5和焊接系統(tǒng)提供電源，發(fā)電機(jī)組8采用現(xiàn)有柴油發(fā)電機(jī)組設(shè)備。焊機(jī)4采用新型焊接電源設(shè)備，能夠降低熱輸入，提高焊接速度，提高堆焊層的耐磨性。

焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)5采用現(xiàn)有的四軸聯(lián)動(dòng)的機(jī)械手臂，機(jī)械手臂主要控制4個(gè)軸，X向(橫向偏差方向)，Y向(速度方向)，Z向(控制弧長(zhǎng)，并且與X向形成堆焊成型曲面)，焊槍工作角(用來(lái)調(diào)整焊槍的姿態(tài))。

焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)5上安裝有焊槍51，焊接系統(tǒng)包括固定在靠近焊槍51的焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)5上的與控制器3連接的傳感器6，還包括固定在焊槍51上的焊絲，焊絲與送絲機(jī)7連接。手工焊接鐵路轍岔時(shí)，采用KD286焊條，KD286焊條飛濺大，成型不佳，難以精確控制堆焊層的高度，效率低下。焊接完成后，需很長(zhǎng)時(shí)間的人工打磨。本實(shí)用新型中的焊絲仍采用KD286焊條的成分，只是直徑變小做成盤藥芯焊絲以便達(dá)到連續(xù)焊接的目的。

焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)5上設(shè)置有與控制器3連接的切削系統(tǒng)(圖中未示)，切削系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)待修復(fù)的轍岔切削工序，切削系統(tǒng)包括切削頭，控制器3控制切削頭與焊槍51的切換，當(dāng)需要對(duì)轍岔進(jìn)行切削時(shí)，切削頭朝下正對(duì)待修復(fù)轍岔對(duì)轍岔進(jìn)行切削，當(dāng)需要對(duì)轍岔進(jìn)行焊接時(shí)，焊槍51朝下正對(duì)轍岔進(jìn)行焊接，在整個(gè)工作過(guò)程中傳感器6始終正對(duì)待修復(fù)的轍岔。切削系統(tǒng)也可以單獨(dú)設(shè)置，當(dāng)需要切削時(shí)將焊接系統(tǒng)替換成切削系統(tǒng)，將焊槍51替換成切削頭。

傳感器6采用結(jié)構(gòu)光傳感器。結(jié)構(gòu)光傳感器包括光傳感器和CCD攝像機(jī)。單條紋線形結(jié)構(gòu)光三維檢測(cè)與傳感的結(jié)構(gòu)光傳感器，采用快速系統(tǒng)標(biāo)定算法。應(yīng)用時(shí)，結(jié)構(gòu)光傳感器作為視覺工具固定在焊槍51末端，根據(jù)設(shè)定的程序?qū)κЯ慵m岔缺損區(qū)域表面進(jìn)行掃描式三維檢測(cè)。結(jié)構(gòu)光三維檢測(cè)采用三角測(cè)量原理，將零件的缺損部分的深度信息與CCD得到的像素信息進(jìn)行計(jì)算，獲得表面的深度變化，從而完成工件表面的三維形貌恢復(fù)。該結(jié)構(gòu)光傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)待修復(fù)的轍岔的探傷，其能夠識(shí)別焊縫坡口、焊縫外觀，并引導(dǎo)機(jī)器人完全自主尋找焊縫焊接，跟蹤精度能夠達(dá)到0.05mm，性能基本與國(guó)外同類產(chǎn)品持平，但是價(jià)格是國(guó)外同類產(chǎn)品的1/6。結(jié)構(gòu)光傳感器解決了兩個(gè)方面的問(wèn)題：(a)機(jī)器人自動(dòng)跟蹤焊縫的問(wèn)題，使機(jī)器人工作時(shí)不用示教焊縫，機(jī)器人能自動(dòng)跟蹤焊縫；(b)解決了焊接過(guò)程中工件發(fā)生變形使機(jī)器人示教不能正常工作的問(wèn)題。尤其對(duì)大厚件的多層多道焊接、薄壁件的焊接具有突出的作用。

控制器3將獲得的結(jié)構(gòu)光傳感器掃描的數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，建立失效零件破損曲面的三維模型，與零件的原始模型進(jìn)行比較，建立失效零件的缺損模型。用編程器2對(duì)控制器3進(jìn)行軟件編程，輸入點(diǎn)云數(shù)據(jù)，控制器3生成鐵路轍岔缺損模型，并與標(biāo)準(zhǔn)模型進(jìn)行差值，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)判斷是否需要維修，及維修量。

控制器3對(duì)得到的輒岔缺損模型進(jìn)行分層切片處理，確定高錳鋼藥芯焊絲明弧焊補(bǔ)所需堆敷的范圍，焊接系統(tǒng)采用高錳鋼藥芯焊絲明弧堆焊?？刂破?在層片輪廓內(nèi)進(jìn)行輒岔焊接的路徑規(guī)劃和焊接參數(shù)規(guī)劃，并生成機(jī)器人專機(jī)能夠執(zhí)行的程序，實(shí)施輒岔的焊接修復(fù)。

為了方便軌道車?yán)瓌?dòng)平板車1，在平板車1的左、右兩側(cè)分別延伸出一對(duì)掛耳12，掛耳12上設(shè)置有用于安裝掛鉤的通孔121。

本實(shí)用新型的工作原理：

用軌道小車帶動(dòng)平板車1運(yùn)行到待修補(bǔ)的鐵路轍岔位置，當(dāng)開口11到達(dá)待修補(bǔ)的鐵路轍岔上方的時(shí)候停止運(yùn)動(dòng)，打開發(fā)電機(jī)組8，將焊機(jī)4分別連接到焊絲和待修補(bǔ)的鐵路轍岔，通過(guò)編程器2給控制器3編入運(yùn)行程序，控制器3控制焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)5運(yùn)動(dòng)，焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)5帶動(dòng)傳感器6運(yùn)動(dòng)，傳感器6將檢測(cè)到的信號(hào)傳遞給控制器3，控制器3根據(jù)傳感器6的信號(hào)調(diào)整焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)5的運(yùn)動(dòng)，直到焊槍51到達(dá)需要待修補(bǔ)的轍岔上方，控制器3根據(jù)傳感器6傳遞來(lái)的信號(hào)控制焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)5進(jìn)行焊補(bǔ)。

一種鐵路轍岔智能焊補(bǔ)機(jī)器人專機(jī)的焊補(bǔ)方法，包括如下步驟：

步驟一：用軌道小車帶動(dòng)平板車1運(yùn)行到待修補(bǔ)的鐵路轍岔位置，當(dāng)開口11到達(dá)待修補(bǔ)的鐵路轍岔上方的時(shí)候平板車1停止運(yùn)動(dòng)；

步驟二：編程器2給控制器3編入運(yùn)行程序，控制器3控制焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)5運(yùn)動(dòng)，焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)5帶動(dòng)傳感器6運(yùn)動(dòng)到待修補(bǔ)的鐵路轍岔上方，傳感器6對(duì)待修補(bǔ)的鐵路轍岔進(jìn)行探傷，檢測(cè)待修補(bǔ)轍岔的損傷情況，傳感器6將檢測(cè)到的信號(hào)傳遞給控制器3；

步驟三：控制器3根據(jù)傳感器6的信號(hào)進(jìn)行分析后控制焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)5帶動(dòng)焊槍51進(jìn)行待修補(bǔ)的鐵路轍岔進(jìn)行焊接；

步驟四：焊接完成后，控制器3控制切削頭和焊槍51進(jìn)行切換，切削頭朝下，焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)5帶動(dòng)切削頭對(duì)焊接后的鐵路轍岔進(jìn)行切削；

步驟五：切削完畢后，軌道小車帶動(dòng)平板車1離開軌道，鐵路可以正常運(yùn)行。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。