本實用新型屬于鐵路轍岔修補領(lǐng)域，尤其是涉及一種鐵路轍岔智能焊補機器人專機。

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，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。從而使轍岔焊修進入前所沒有的困境。目前是人工焊，焊前要設(shè)定運輸方案，焊時先要對焊修的轍岔進行人工打磨，通常采用飛濺很大的KD286焊條手工施焊，焊后再打磨成型。需時要1個小時左右，對運輸干擾很大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實用新型旨在提出一種鐵路轍岔智能焊補機器人專機，以解決鐵路轍岔的快速智能焊接問題。

為達到上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

鐵路轍岔智能焊補機器人專機，包括固接在平板車上的發(fā)電機組、控制器、編程器、焊接執(zhí)行機構(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)行機構(gòu)連接，控制器控制焊接執(zhí)行機構(gòu)的運動，與控制器連接的所述焊接系統(tǒng)固定在焊接執(zhí)行機構(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)行機構(gòu)設(shè)置在開口一側(cè)的平板車上，焊接執(zhí)行機構(gòu)的焊槍運動范圍包括開口處，所述發(fā)電機組為控制器、編程器、焊接執(zhí)行機構(gòu)和焊接系統(tǒng)提供電源。

進一步的，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，所述焊絲與送絲機連接。

進一步的，所述傳感器為結(jié)構(gòu)光傳感器。

進一步的，所述焊絲為盤藥芯焊絲。

進一步的，所述焊接執(zhí)行機構(gòu)為四軸聯(lián)動機器人手臂。

進一步的，所述平板車上設(shè)置有焊機，所述焊機與控制器連接。

進一步的，所述平板車的左、右兩側(cè)分別延伸出一對掛耳，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機器人專機的焊補方法，包括如下步驟：

步驟一：用軌道小車帶動平板車運行到待修補的鐵路轍岔位置，當(dāng)開口到達待修補的鐵路轍岔上方的時候平板車停止運動；

步驟二：編程器給控制器編入運行程序，控制器控制焊接執(zhí)行機構(gòu)運動，焊接執(zhí)行機構(gòu)帶動傳感器運動到待修補的鐵路轍岔上方，傳感器對待修補的鐵路轍岔進行探傷，傳感器將檢測到的信號傳遞給控制器；

步驟三：控制器根據(jù)傳感器的信號進行分析后控制焊接執(zhí)行機構(gòu)帶動焊槍進行待修補的鐵路轍岔進行焊接；

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

步驟五：切削完畢后，軌道小車帶動平板車離開軌道，鐵路可以正常運行。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型所述的鐵路轍岔智能焊補機器人專機具有以下優(yōu)勢：

(1)本實用新型實現(xiàn)探傷、切削、焊接一體化功能，一次性解決轍岔修復(fù)問題，能在20分鐘內(nèi)完成所有焊修內(nèi)容，一次成型，無需打磨，可提前開通，大大減少了對運輸?shù)母蓴_，直接和間接經(jīng)濟效應(yīng)顯著，填補國內(nèi)技術(shù)空白，屬于涉及國計民生的對國外壟斷性技術(shù)的重大技術(shù)突破；

(2)本實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)本實用新型采用結(jié)構(gòu)光傳感器，檢測焊補工件表面的磨損情況，然后將檢測到的信號傳給控制器，控制器進行路徑規(guī)劃和焊補參數(shù)規(guī)劃，自動生成焊補程序，控制器控制焊補執(zhí)行機構(gòu)進行焊補；

(4)本實用新型體積小，重量輕，技術(shù)含量高，它省時、省力、省料，是安全、節(jié)能、減排項目，體現(xiàn)了低碳經(jīng)濟，縮短了作業(yè)時間，大大減小對運輸?shù)母蓴_，能產(chǎn)生積極的綜合經(jīng)濟效益，本發(fā)明市場潛力很大，具有廣闊的市場前景。

附圖說明

構(gòu)成本實用新型的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本實用新型實施例所述的鐵路轍岔結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型實施例所述的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實用新型實施例所述的控制系統(tǒng)框圖。

附圖標(biāo)記說明：

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

具體實施方式

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

在本實用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“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用新型和簡化描述，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，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術(shù)語“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或者更多個該特征。在本實用新型的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“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；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以通過具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。

下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本實用新型。

如圖1至圖3，鐵路轍岔智能焊補機器人專機，包括固接在平板車1上的發(fā)電機組8、控制器3、焊機4、編程器2、焊接執(zhí)行機構(gòu)5和焊接系統(tǒng)，編程器2與控制器3連接，編程器2用來對焊接過程進行編程和參數(shù)的修正，編程器2選用工業(yè)控制計算機。焊機4與控制器3連接。控制器3內(nèi)部包括控制焊接執(zhí)行機構(gòu)5的電機控制模塊、控制焊機4的焊機控制模塊、I/O部分和軟件部分。控制器3與焊接執(zhí)行機構(gòu)5連接，控制器3控制焊接執(zhí)行機構(gòu)5的運動，與控制器3連接的焊接系統(tǒng)固定在焊接執(zhí)行機構(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)行機構(gòu)5的焊槍51運動范圍覆蓋開口11區(qū)域，發(fā)電機組8為控制器3、編程器2、焊接執(zhí)行機構(gòu)5和焊接系統(tǒng)提供電源，發(fā)電機組8采用現(xiàn)有柴油發(fā)電機組設(shè)備。焊機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)行機構(gòu)5采用現(xiàn)有的四軸聯(lián)動的機械手臂，機械手臂主要控制4個軸，X向(橫向偏差方向)，Y向(速度方向)，Z向(控制弧長，并且與X向形成堆焊成型曲面)，焊槍工作角(用來調(diào)整焊槍的姿態(tài))。

焊接執(zhí)行機構(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7連接。手工焊接鐵路轍岔時，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，需很長時間的人工打磨。本實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到連續(xù)焊接的目的。

焊接執(zhí)行機構(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)實現(xiàn)對待修復(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)需要對轍岔進行切削時，切削頭朝下正對待修復(fù)轍岔對轍岔進行切削，當(dāng)需要對轍岔進行焊接時，焊槍51朝下正對轍岔進行焊接，在整個工作過程中傳感器6始終正對待修復(fù)的轍岔。切削系統(tǒng)也可以單獨設(shè)置，當(dāng)需要切削時將焊接系統(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。單條紋線形結(jié)構(gòu)光三維檢測與傳感的結(jié)構(gòu)光傳感器，采用快速系統(tǒng)標(biāo)定算法。應(yīng)用時，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)域表面進行掃描式三維檢測。結(jié)構(gòu)光三維檢測采用三角測量原理，將零件的缺損部分的深度信息與CCD得到的像素信息進行計算，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)光傳感器實現(xiàn)對待修復(fù)的轍岔的探傷，其能夠識別焊縫坡口、焊縫外觀，并引導(dǎo)機器人完全自主尋找焊縫焊接，跟蹤精度能夠達到0.05mm，性能基本與國外同類產(chǎn)品持平，但是價格是國外同類產(chǎn)品的1/6。結(jié)構(gòu)光傳感器解決了兩個方面的問題：(a)機器人自動跟蹤焊縫的問題，使機器人工作時不用示教焊縫，機器人能自動跟蹤焊縫；(b)解決了焊接過程中工件發(fā)生變形使機器人示教不能正常工作的問題。尤其對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行比較，建立失效零件的缺損模型。用編程器2對控制器3進行軟件編程，輸入點云數(shù)據(jù)，控制器3生成鐵路轍岔缺損模型，并與標(biāo)準(zhǔn)模型進行差值，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)庫判斷是否需要維修，及維修量。

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

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

本實用新型的工作原理：

用軌道小車帶動平板車1運行到待修補的鐵路轍岔位置，當(dāng)開口11到達待修補的鐵路轍岔上方的時候停止運動，打開發(fā)電機組8，將焊機4分別連接到焊絲和待修補的鐵路轍岔，通過編程器2給控制器3編入運行程序，控制器3控制焊接執(zhí)行機構(gòu)5運動，焊接執(zhí)行機構(gòu)5帶動傳感器6運動，傳感器6將檢測到的信號傳遞給控制器3，控制器3根據(jù)傳感器6的信號調(diào)整焊接執(zhí)行機構(gòu)5的運動，直到焊槍51到達需要待修補的轍岔上方，控制器3根據(jù)傳感器6傳遞來的信號控制焊接執(zhí)行機構(gòu)5進行焊補。

一種鐵路轍岔智能焊補機器人專機的焊補方法，包括如下步驟：

步驟一：用軌道小車帶動平板車1運行到待修補的鐵路轍岔位置，當(dāng)開口11到達待修補的鐵路轍岔上方的時候平板車1停止運動；

步驟二：編程器2給控制器3編入運行程序，控制器3控制焊接執(zhí)行機構(gòu)5運動，焊接執(zhí)行機構(gòu)5帶動傳感器6運動到待修補的鐵路轍岔上方，傳感器6對待修補的鐵路轍岔進行探傷，檢測待修補轍岔的損傷情況，傳感器6將檢測到的信號傳遞給控制器3；

步驟三：控制器3根據(jù)傳感器6的信號進行分析后控制焊接執(zhí)行機構(gòu)5帶動焊槍51進行待修補的鐵路轍岔進行焊接；

步驟四：焊接完成后，控制器3控制切削頭和焊槍51進行切換，切削頭朝下，焊接執(zhí)行機構(gòu)5帶動切削頭對焊接后的鐵路轍岔進行切削；

步驟五：切削完畢后，軌道小車帶動平板車1離開軌道，鐵路可以正常運行。

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