多點(diǎn)同步自動(dòng)焊接裝備控制系統(tǒng)及方法技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種多點(diǎn)同步自動(dòng)焊接裝備控制系統(tǒng)及方法，屬于管道焊接設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。該控制系統(tǒng)包括：主控制器、多臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及多臺(tái)電機(jī)；主控制器與多臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器之間通過(guò)EtherCAT總線連接；每臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與至少一臺(tái)電機(jī)電連接；每臺(tái)電機(jī)與一臺(tái)多點(diǎn)同步自動(dòng)焊接裝備執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接；主控制器用于獲取焊接操作指令，將焊接操作指令轉(zhuǎn)換為電機(jī)驅(qū)動(dòng)器識(shí)別的第一控制信號(hào)，并將第一控制信號(hào)傳輸給電機(jī)驅(qū)動(dòng)器；電機(jī)驅(qū)動(dòng)器用于將第一控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為電機(jī)識(shí)別的第二控制信號(hào)，并將第二控制信號(hào)傳輸給電機(jī)；電機(jī)用于根據(jù)第二控制信號(hào)帶動(dòng)多點(diǎn)同步自動(dòng)焊接裝備執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行與焊接操作指令相對(duì)應(yīng)的焊接操作。該控制系統(tǒng)接線數(shù)量少，信號(hào)傳輸準(zhǔn)確，控制精度高。

Multipoint synchronous automatic welding equipment control system and method

The invention discloses a multi-point synchronous automatic welding equipment control system and a method thereof, belonging to the technical field of pipeline welding equipment. The control system includes a main controller, a plurality of motor drives and motors; between the main controller and the motor driver is connected by EtherCAT bus; each motor driver is connected with at least one electric motor; each motor and a multi-point synchronous automatic welding equipment connected to actuators; the main controller for the welding operation the welding operation instruction, instruction into a first control signal of the motor driver identification, and the first control signal to the motor drive; motor driver for converting a first control signal for the motor identification of the second control signal and the second control signal to the motor; motor according to the second control signal drives the multi-point synchronous automatic welding equipment execution and welding operation instruction corresponding to the welding operation. The control system has less wiring, accurate signal transmission and high control accuracy.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
多點(diǎn)同步自動(dòng)焊接裝備控制系統(tǒng)及方法
本專利技術(shù)涉及管道焊接設(shè)備
，特別涉及一種多點(diǎn)同步自動(dòng)焊接裝備控制系統(tǒng)及方法。
技術(shù)介紹
隨著新型焊接技術(shù)、焊接裝備、焊接材料的快速發(fā)展以及大口徑長(zhǎng)輸油氣管道建設(shè)的飛速發(fā)展，管道全位置自動(dòng)焊技術(shù)及裝備也朝著智能化、高效化、快速化方向發(fā)展。用于焊接管道外環(huán)縫的多點(diǎn)同步自動(dòng)焊接裝備是一種新型的管道全位置自動(dòng)焊接裝備，具有高智能化和高自動(dòng)化的特點(diǎn)。多點(diǎn)同步自動(dòng)焊接裝備的具體形式有多種，圖1示出了其中一種。如圖1所示，該多點(diǎn)同步自動(dòng)焊接裝備包括8個(gè)焊接單元，這8個(gè)焊接單元沿管道圓周方向均勻分布，每個(gè)焊炬完成45°焊接任務(wù)。每個(gè)焊接單元均包括上下運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、左右運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、送絲機(jī)構(gòu)以及角擺機(jī)構(gòu)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通過(guò)這些執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)執(zhí)行焊接過(guò)程中焊炬的上下運(yùn)動(dòng)、左右運(yùn)動(dòng)、送絲運(yùn)動(dòng)以及角擺運(yùn)動(dòng)。該多點(diǎn)同步自動(dòng)焊接裝備中通過(guò)控制系統(tǒng)來(lái)控制上述執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行相應(yīng)的操作。該多點(diǎn)同步自動(dòng)焊接裝備的控制系統(tǒng)包括控制模塊以及電機(jī)，控制模塊用于控制電機(jī)的運(yùn)動(dòng)從而控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行相應(yīng)的操作。由于該多點(diǎn)同步自動(dòng)焊接裝備中共有32個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，每個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要一個(gè)電機(jī)來(lái)控制，因此，該多點(diǎn)同步自動(dòng)焊接裝備的控制系統(tǒng)中包括32個(gè)電機(jī)，是一個(gè)32軸的控制系統(tǒng)。這個(gè)32個(gè)電機(jī)包括直流伺服電機(jī)以及兩相步進(jìn)電機(jī)，其中兩相步進(jìn)電機(jī)用于控制上下運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、左右運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及角擺運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，直流伺服電機(jī)用于控制送絲機(jī)構(gòu)。因此每個(gè)焊接單元需要3臺(tái)兩相步進(jìn)電機(jī)和1臺(tái)直流伺服電機(jī)。目前控制系統(tǒng)中電機(jī)與控制模塊以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過(guò)傳統(tǒng)的電源線、信號(hào)線等連接線連接，每個(gè)直流伺服電機(jī)需要10根連接線，每個(gè)兩相步進(jìn)電機(jī)需要4根線。這樣一個(gè)焊接單元所需的連接線的總數(shù)為：4×3+10＝22，8個(gè)焊接單元所需的連接線總數(shù)為8×22＝176。在實(shí)現(xiàn)本專利技術(shù)的過(guò)程中，專利技術(shù)人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問(wèn)題：目前的多點(diǎn)同步自動(dòng)焊接裝備控制系統(tǒng)中連接線數(shù)量過(guò)多，不僅對(duì)走線要求高，而且線與線之間存在電磁干擾，影響信號(hào)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和可靠性，從而影響對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制的準(zhǔn)確度。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專利技術(shù)提供一種接線數(shù)量少、信號(hào)傳輸準(zhǔn)確可靠的多點(diǎn)同步自動(dòng)焊接裝備控制系統(tǒng)及方法。具體而言，包括以下技術(shù)方案：本專利技術(shù)第一方面提供一種多點(diǎn)同步自動(dòng)焊接裝備控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)用于控制多點(diǎn)同步自動(dòng)焊接裝備執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行焊接操作，所述控制系統(tǒng)包括：主控制器、多臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器以及多臺(tái)電機(jī)；所述主控制器與所述多臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器之間通過(guò)EtherCAT總線連接；每臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與至少一臺(tái)電機(jī)電連接；每臺(tái)電機(jī)與一臺(tái)多點(diǎn)同步自動(dòng)焊接裝備執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接；所述主控制器用于獲取焊接操作指令，將所述焊接操作指令轉(zhuǎn)換為所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器識(shí)別的第一控制信號(hào)，并將所述第一控制信號(hào)傳輸給所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器；所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器用于將所述第一控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為所述電機(jī)識(shí)別的第二控制信號(hào)，并將所述第二控制信號(hào)傳輸給所述電機(jī)；所述電機(jī)用于根據(jù)所述第二控制信號(hào)帶動(dòng)所述多點(diǎn)同步自動(dòng)焊接裝備執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行與所述焊接操作指令相對(duì)應(yīng)的焊接操作。進(jìn)一步地，所述控制系統(tǒng)還包括：輸入裝置，所述輸入裝置與所述主控制器通過(guò)以太網(wǎng)連接，所述輸入裝置用于輸入所述焊接操作指令。進(jìn)一步地，作為優(yōu)選，所述輸入裝置為觸摸屏或者鍵盤。進(jìn)一步地，所述控制系統(tǒng)還包括：角度傳感器，所述角度傳感器與所述主控制器電連接，所述角度傳感器用于采集焊接位置數(shù)據(jù)，并將所述焊接位置數(shù)據(jù)傳輸給所述主控制器。進(jìn)一步地，所述控制系統(tǒng)中包括8臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，32臺(tái)電機(jī)。進(jìn)一步地，作為優(yōu)選，所述主控制器為SPiiPlusNTM32控制器，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器為PDMnt驅(qū)動(dòng)器。進(jìn)一步地，作為優(yōu)選，所述每臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與4臺(tái)電機(jī)電連接。本專利技術(shù)第二方面提供一種利用本專利技術(shù)第一方面的控制系統(tǒng)控制多點(diǎn)同步自動(dòng)焊接裝備的控制方法，所述控制方法包括：主控制器獲取焊接操作指令，將所述焊接操作指令轉(zhuǎn)換為電機(jī)驅(qū)動(dòng)器識(shí)別的第一控制信號(hào)，并將所述第一控制信號(hào)通過(guò)EtherCAT總線傳輸給所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器；所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接收所述第一控制信號(hào)，將所述第一控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為電機(jī)識(shí)別的第二控制信號(hào)，并將所述第二控制信號(hào)傳輸給所述電機(jī)；所述電機(jī)接收所述第二控制信號(hào)并根據(jù)所述第二控制信號(hào)帶動(dòng)所述多點(diǎn)同步自動(dòng)焊接裝備執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行與所述焊接操作指令相對(duì)應(yīng)的焊接操作。進(jìn)一步地，所述控制方法還包括：輸入裝置輸入所述焊接操作指令，并將所述焊接操作指令通過(guò)以太網(wǎng)傳輸給所述主控制器。進(jìn)一步地，所述控制方法還包括：通過(guò)角度傳感器采集焊接位置數(shù)據(jù)，所述主控制器根據(jù)所述焊接位置數(shù)據(jù)調(diào)整所述第一控制信號(hào)，進(jìn)而調(diào)整所述多點(diǎn)同步自動(dòng)焊接裝備執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行的焊接操作。本專利技術(shù)實(shí)施例提供的技術(shù)方案的有益效果是：本專利技術(shù)實(shí)施例提供了一種基于EtherCAT總線(EtherControlAutomationTechnology，以太網(wǎng)控制自動(dòng)化技術(shù))的多點(diǎn)同步自動(dòng)焊接裝備控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)中主控制器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器之間通過(guò)EtherCAT總線網(wǎng)絡(luò)傳輸方式進(jìn)行信號(hào)傳輸，由于網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸所用接線數(shù)量少，因此本專利技術(shù)實(shí)施例提供的多點(diǎn)同步自動(dòng)焊接裝備控制系統(tǒng)中接線數(shù)量大大減少。同時(shí)，采用網(wǎng)絡(luò)傳輸信號(hào)不但能保證信號(hào)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，也能避免傳統(tǒng)連線方式中線與線間產(chǎn)生的難以控制的電磁干擾，具有極高的可靠性。此外，管道外環(huán)縫焊接中的焊接寬度通常在6～8mm，本專利技術(shù)實(shí)施例提供的控制系統(tǒng)的定位精度能夠達(dá)到0.1mm，能夠滿足管道外環(huán)縫焊接定位精度要求，保證焊接過(guò)程中焊炬的精確定位，保證焊接質(zhì)量。附圖說(shuō)明為了更清楚地說(shuō)明本專利技術(shù)實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術(shù)的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為多點(diǎn)同步自動(dòng)焊接裝備結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為實(shí)施例1提供的多點(diǎn)同步自動(dòng)焊接裝備控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為實(shí)施例1提供的多點(diǎn)同步自動(dòng)焊接裝備控制系統(tǒng)的原理示意圖；圖4為實(shí)施例1提供的多點(diǎn)同步自動(dòng)焊接裝備控制系統(tǒng)中輸入裝置示意圖；圖5為實(shí)施例2提供的多點(diǎn)同步自動(dòng)焊接裝備控制方法的流程圖。附圖標(biāo)記分別表示：a、第一焊炬；b、第二焊炬；c、第三焊炬；d、第四焊炬；e、第五焊炬；f、第六焊炬；g、第七焊炬；h、第八焊炬；1、輸入裝置；2、主控制器；3、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器；4、電機(jī)；5、多點(diǎn)同步自動(dòng)焊接裝備執(zhí)行機(jī)構(gòu)。具體實(shí)施方式為使本專利技術(shù)的技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本專利技術(shù)實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。實(shí)施例1本實(shí)施例提供一種多點(diǎn)同步自動(dòng)焊接裝備控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)用于控制多點(diǎn)同步自動(dòng)焊接裝備執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行焊接操作，參見(jiàn)圖2，該系統(tǒng)包括：主控制器2、多臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器3以及多臺(tái)電機(jī)4。主控制器2與多臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器之間通過(guò)EtherCAT總線連接。每臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器3與至少一臺(tái)電機(jī)4電連接。每臺(tái)電機(jī)4與一臺(tái)多點(diǎn)同步自動(dòng)焊接裝備執(zhí)行機(jī)構(gòu)5連接。主控制器2用于獲取焊接操作指令，將焊接操作指令轉(zhuǎn)換為電機(jī)驅(qū)動(dòng)器3識(shí)別的第一控制信號(hào)，并將第一控制信號(hào)傳輸給電機(jī)驅(qū)動(dòng)器3。電機(jī)驅(qū)動(dòng)器3用于將第一控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為電機(jī)4識(shí)別的第二控制信號(hào)，并將第二控制信號(hào)傳輸給電機(jī)4。電機(jī)4用于根據(jù)第二控制信號(hào)帶動(dòng)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種多點(diǎn)同步自動(dòng)焊接裝備控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)用于控制多點(diǎn)同步自動(dòng)焊接裝備執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行焊接操作，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括：主控制器(2)、多臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(3)以及多臺(tái)電機(jī)(4)；所述主控制器(2)與所述多臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器之間通過(guò)EtherCAT總線連接；每臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(3)與至少一臺(tái)電機(jī)(4)電連接；每臺(tái)電機(jī)(4)與一臺(tái)多點(diǎn)同步自動(dòng)焊接裝備執(zhí)行機(jī)構(gòu)(5)連接；所述主控制器(2)用于獲取焊接操作指令，將所述焊接操作指令轉(zhuǎn)換為所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(3)識(shí)別的第一控制信號(hào)，并將所述第一控制信號(hào)傳輸給所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(3)；所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(3)用于將所述第一控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為所述電機(jī)(4)識(shí)別的第二控制信號(hào)，并將所述第二控制信號(hào)傳輸給所述電機(jī)(4)；所述電機(jī)(4)用于根據(jù)所述第二控制信號(hào)帶動(dòng)所述多點(diǎn)同步自動(dòng)焊接裝備執(zhí)行機(jī)構(gòu)(5)執(zhí)行與所述焊接操作指令相對(duì)應(yīng)的焊接操作。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種多點(diǎn)同步自動(dòng)焊接裝備控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)用于控制多點(diǎn)同步自動(dòng)焊接裝備執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行焊接操作，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括：主控制器(2)、多臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(3)以及多臺(tái)電機(jī)(4)；所述主控制器(2)與所述多臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器之間通過(guò)EtherCAT總線連接；每臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(3)與至少一臺(tái)電機(jī)(4)電連接；每臺(tái)電機(jī)(4)與一臺(tái)多點(diǎn)同步自動(dòng)焊接裝備執(zhí)行機(jī)構(gòu)(5)連接；所述主控制器(2)用于獲取焊接操作指令，將所述焊接操作指令轉(zhuǎn)換為所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(3)識(shí)別的第一控制信號(hào)，并將所述第一控制信號(hào)傳輸給所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(3)；所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(3)用于將所述第一控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為所述電機(jī)(4)識(shí)別的第二控制信號(hào)，并將所述第二控制信號(hào)傳輸給所述電機(jī)(4)；所述電機(jī)(4)用于根據(jù)所述第二控制信號(hào)帶動(dòng)所述多點(diǎn)同步自動(dòng)焊接裝備執(zhí)行機(jī)構(gòu)(5)執(zhí)行與所述焊接操作指令相對(duì)應(yīng)的焊接操作。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括：輸入裝置(1)，所述輸入裝置(1)與所述主控制器(2)通過(guò)以太網(wǎng)連接，所述輸入裝置(1)用于輸入所述焊接操作指令。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述輸入裝置(1)為觸摸屏或者鍵盤。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括：角度傳感器，所述角度傳感器與所述主控制器(2)電連接，所述角度傳感器用于采集焊接位置數(shù)據(jù)，并將所述焊接位置數(shù)據(jù)傳輸給所述主控制器(2)。5.根據(jù)權(quán)利要求...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張毅，苗新剛，馬志鋒，王新升，皮亞?wèn)|，梁天軍，張倩，陳濤，張建平，周倫，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司，中國(guó)石油管道局工程有限公司，中國(guó)石油天然氣管道科學(xué)研究院有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：北京,11