1.一种基于脚手架的自动焊接控制系统,其特征在于,包括焊接参数设定子系统、焊接监测子系统、用户界面与可视化子系统,其中:所述焊接参数设定子系统用于基于焊接任务需求获取焊接参数信息,焊接参数信息包括:焊接材料信息、焊接枪信息、机械臂信息,通过焊接材料信息、焊接枪信息、机械臂信息分别分析,获得材料参数值、焊接枪参数值、机械臂参数值,进而结合材料参数值、焊接枪参数值、机械臂参数值计算,获得焊接参数设定值,确定焊接过程中的参数与路径;
所述焊接监测子系统用于基于实时监测焊接过程获取焊接过程信息,焊接过程信息包括能源消耗和成本估算信息、焊接环境信息,利用能源消耗和成本估算信息、焊接环境信息分别分析,获得能耗效益值与环境评估值,结合能耗效益值、环境评估值与焊接参数设定值计算,获得焊接质量评估指数,对焊接结果进行评估;
所述用户界面与可视化子系统用于基于焊接结果自动化生成焊接结果报告,提供数据记录、实时监测与调整焊接参数功能;
所述焊接参数设定子系统包括焊接任务获取模块、焊接参数信息采集模块、焊接参数信息计算模块,其中:所述焊接任务获取模块即用于获取自动焊接的任务需求,包括焊接材料、焊接工艺、焊接速度、焊接适宜环境、焊接质量需求;
所述焊接参数信息采集模块即用于基于焊接任务获取模块获取到的自动焊接的任务需求获得焊接参数信息,并发送至焊接参数信息计算模块;
所述焊接参数信息计算模块即用于根据焊接参数信息采集模块发送的焊接参数信息分析计算,获得焊接参数设定值,基于焊接参数设定值获得焊接过程中的预设路径;
所述获得焊接参数设定值具体为:
通过对焊接材料的厚度、焊接材料的长度、焊接材料的合金元素含量、焊接材料的热膨胀系数分别赋予权重进行加权求和计算,获得材料参数值,用于数值化表示焊接材料的基本情况;
通过对焊接电流、焊接电压分别赋予权重进行加权求和计算,获得焊接枪参数值,用于数值化表示焊接枪的基本设置情况;
通过对机械臂关节数量、机械臂最大受重、机械臂最大运行速度分别赋予权重进行加权求和计算,获得机械臂参数值,用于数值化表示焊接机械臂的基本情况;
通过对材料参数值、焊接枪参数值、机械臂参数值分别赋予权重进行加权求和计算,得到焊接参数设定值;
所述焊接参数设定值计算公式为:
;
式中, 表示为焊接参数设定值, 表示为材料参数值, 表示为焊接枪参数值, 表示为机械臂参数值, 表示为材料参数值的权重因子, 表示为焊接枪参数值的权重因子,表示为机械臂参数值的权重因子;
;
式中, 表示为材料参数值,表示为焊接材料定点采样的采样点编号, ,表示为采样个数, 表示为第 个焊接材料采样点的厚度, 表示为第 个焊接材料采样点的合金元素含量, 表示为焊接材料的长度, 表示为焊接材料的热膨胀系数, 表示为预设的焊接材料厚度, 表示为预设的焊接材料长度, 表示为预设的焊接材料合金元素含量, 表示为预设的焊接材料热膨胀系数, 表示为焊接材料厚度的权重因子, 表示为焊接材料长度的权重因子, 表示为焊接材料合金元素含量的权重因子, 表示为焊接材料热膨胀系数的权重因子;
;
式中, 表示为焊接枪参数值,表示为焊接枪参数值的采样周期编号, ,表示为焊接枪参数值的采样周期个数, 表示为第 个焊接枪参数值采样周期的焊接电流, 表示为第 个焊接枪参数值采样周期的焊接电压, 表示为预设的焊接电流,表示为预设的焊接电压, 表示为焊接电流的权重因子, 表示为焊接电压的权重因子;
;
式中, 表示为机械臂参数值, 表示为机械臂关节数量, 表示为机械臂最大受重,表示为机械臂最大运行速度, 表示为预设的机械臂关节数量, 表示为预设的机械臂最大受重, 表示为预设的机械臂最大运行速度, 表示为机械臂关节数量的权重因子, 表示为机械臂最大受重的权重因子, 表示为机械臂最大运行速度的权重因子。
2.根据权利要求1所述的一种基于脚手架的自动焊接控制系统,其特征在于,所述焊接材料信息具体包括:焊接材料的厚度、焊接材料的长度、焊接材料的合金元素含量、焊接材料的热膨胀系数;
所述焊接枪信息具体包括:焊接电流、焊接电压;
所述机械臂信息具体包括:机械臂关节数量、机械臂最大受重、机械臂最大运行速度。
3.根据权利要求1所述的一种基于脚手架的自动焊接控制系统,其特征在于,所述基于焊接参数设定值获得焊接过程中的预设路径具体为:基于焊接参数信息分析获得的焊接参数设定值确定当前焊接任务要求,包括焊接接头的几何形状;
根据当前焊接任务要求选择对应的焊接路径类型,包括直线路径、螺旋路径、波形路径;
获取历史焊接记录,基于历史焊接记录获取焊接过程中的变形及残余应力现象;
基于焊接过程中的变形及残余应力现象考虑,进行焊接路径仿真试验,基于焊接路径仿真实验对焊接路径进行调整优化,获得预设路径。
4.根据权利要求1所述的一种基于脚手架的自动焊接控制系统,其特征在于,所述焊接监测子系统包括自动焊接执行模块、焊接过程信息获取模块、焊接评估模块,其中:所述自动焊接执行模块即用于根据焊接参数设定子系统获得的预设路径执行自动焊接任务,并利用实时监测机制监测自动焊接过程;
所述焊接过程信息获取模块即用于基于实时监测机制获取焊接过程信息,并发送至焊接评估模块;
所述焊接评估模块即用于根据焊接过程信息获取模块发送的焊接过程信息进行分析,并结合焊接参数设定值计算获得到的焊接质量评估指数,对焊接结果进行评估。
5.根据权利要求4所述的一种基于脚手架的自动焊接控制系统,其特征在于,所述对焊接结果进行评估具体为:基于分析自动焊接的任务需求中的焊接质量需求,获得焊接任务的焊接质量评估阈值;
将焊接质量评估指数与焊接质量评估阈值进行对比分析,当焊接质量评估指数大于等于焊接质量评估阈值时,判断当前焊接结果符合焊接质量需求;
当焊接质量评估指数小于焊接质量评估阈值时,判断当前焊接结果不符合焊接质量需求,利用警报机制发送焊接质量排查提示短信。
6.根据权利要求4所述的一种基于脚手架的自动焊接控制系统,其特征在于,所述焊接质量评估指数具体获取方式为:所述能源消耗和成本估算信息具体包括:焊接电流和电压的能量消耗、焊接时间;
所述焊接环境信息具体包括:温度、湿度、风速;
通过焊接电流和电压的能量消耗、焊接时间分析计算,获得自动焊接的能耗效益值,用于数值化表示当前自动焊接的效益成果;
通过温度、湿度、风速分析计算,获得自动焊接的环境评估值,用于数值化表示当前自动焊接过程的环境适宜程度;
结合焊接参数设定值、能耗效益值与环境评估值分析计算,获得焊接质量评估指数,所述焊接质量评估指数计算公式为:;
式中,表示为焊接质量评估指数,表示为焊接参数设定值, 表示为能耗效益值,表示为环境评估值, 表示为焊接参数设定值的权重因子, 表示为能耗效益值的权重因子, 表示为环境评估值的权重因子, 表示为焊接质量评估指数的折损因子。
7.根据权利要求1所述的一种基于脚手架的自动焊接控制系统,其特征在于,所述用户界面与可视化子系统包括报告生成模块、实时远程监测模块、数据存储模块、用户权限管理模块,其中:所述报告生成模块即用于利用可视化功能自动化生成焊接结果报告,焊接结果报告包括焊接质量评估指数、焊接参数设定值、能耗效益值、环境评估值及焊接结果评估情况;
所述实时远程监测模块即用于提供实时监测功能,实时自动焊接过程,同时提供警报机制及时发送自动焊接评估结果;
所述数据存储模块即用于存储历次自动焊接的焊接参数信息、焊接过程信息及历次自动焊接的焊接结果报告;
所述用户权限管理模块即用于提供用户身份验证和权限管理机制,确保只有授权人员能够访问用户界面,同时提供授权用户调整焊接参数功能;
所述用户界面与可视化子系统即用于基于焊接结果自动化生成焊接报告,提供数据记录、实时监测与调整焊接参数功能。