專利名稱：焊接鐵路導(dǎo)軌的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及焊接導(dǎo)軌間隔端的方法和系統(tǒng)，特別涉及通過采用電弧焊接法焊接兩間隔鐵路導(dǎo)軌的方法和系統(tǒng)。
現(xiàn)有技術(shù)多年來，在通過采用焊接法填充間隔導(dǎo)軌端壁之間間隙來連接間隔鐵路導(dǎo)軌中投入了大量工作。本申請的受讓人有專利Morlock 5,773,779和Morlock 5,877,468，這里將其合并作為參考文獻(xiàn)以說明背景信息。這些專利涉及用于連接兩間隔導(dǎo)軌端部的電弧焊接方法和系統(tǒng)，該導(dǎo)軌利用導(dǎo)軌平軌底之間的墊板使得根部焊道或第一焊道沉積在一部分墊板上或作為一部分墊板。這兩個專利公開整個焊接法，包括一系列垂直焊層，該垂直焊層在包含填充端導(dǎo)軌之間間隙的金屬的焊道上方。不需要重復(fù)焊接過程的細(xì)節(jié)，在該過程中電弧焊槍沿產(chǎn)生一系列垂直設(shè)置沉積金屬焊層的路徑移動。機(jī)器人機(jī)構(gòu)通過使焊槍沿著理想路徑行走的一般機(jī)器人程序來移動焊槍。該路徑在形成間隙的相鄰導(dǎo)軌的軌底、軌腰和軌頂之間變化。而且合并的參考文獻(xiàn)是系列號為356,837、申請日為1999年7月19日的在先的懸而未決申請。該在先申請公開了在連接兩間隔鐵路導(dǎo)軌中使用的根部焊道的焊接過程，其中通過由機(jī)器人機(jī)構(gòu)移動焊槍而形成根部焊道。軟件程序使焊槍沿理想路徑行走，該路徑由在根部焊道沉積中發(fā)生的焊接事件控制。本申請根本目的在于被填充焊縫或間隙的下軌底中的第一垂直焊層。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)由在先的懸而未決申請中公開的方法，并根據(jù)與控制機(jī)器人軟件程序的運(yùn)動平行或同時操作的后臺計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行完全填充間隙的焊接過程。
如果要在該區(qū)域成功使用電弧焊接過程，則必須準(zhǔn)確和迅速地將熔融金屬填充到靠近第一和第二鐵路導(dǎo)軌的相對端壁之間的窄間隙內(nèi)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，該技術(shù)形成了通過機(jī)器人機(jī)構(gòu)在間隙中來回移動電弧焊槍的原理。在過去，電弧焊槍的移動由機(jī)器人機(jī)構(gòu)通過采用使用低級語言的執(zhí)行軟件程序來控制。通過在理想路徑中移動焊槍并以程序語言記錄該運(yùn)動以便在填充下一導(dǎo)軌焊縫時重復(fù)該運(yùn)動來產(chǎn)生該程序。產(chǎn)生的用于控制機(jī)器人機(jī)構(gòu)運(yùn)動的計(jì)算機(jī)軟件程序會導(dǎo)致有缺陷的焊接過程，需要操作者頻繁注意。當(dāng)通過在間隙中移動焊槍并通過軟件程序定期存儲該運(yùn)動而產(chǎn)生執(zhí)行程序時，在現(xiàn)場使用該程序來焊接焊縫會帶來一定困難。導(dǎo)軌之間由一個焊縫到下一焊縫的間隙是不均勻而且任一焊縫都不是理想的。在現(xiàn)場間隙通過用旋轉(zhuǎn)切割輪切去一個導(dǎo)軌端部接著切去另一導(dǎo)軌端部而形成。這些導(dǎo)軌接著定位以達(dá)到規(guī)定的間隙。這些通過低精確過程對粗切割導(dǎo)軌定位，兩端面不必平行。以上用于移動電弧焊槍以填充間隙的程序已經(jīng)確定并基于這些端壁的理想定位和精確間距。因此，在現(xiàn)場的間隔導(dǎo)軌之間的機(jī)器人控制和機(jī)器人焊接從一個間隙到下一間隙不能獲的普遍成功。過去的限制是計(jì)算機(jī)軟件程序的使用，該程序基于焊槍在理想的但卻是想象的間隙中的理想運(yùn)動。希望理想間隙接近電弧焊接過程中填充的實(shí)際間隙。不成功的填充操作產(chǎn)生不合格焊縫。在現(xiàn)場不同意這樣做的理由是經(jīng)常使火車?yán)@行以避開正在填充焊縫的施工區(qū)。這是不能接受的，并且要對不能成功執(zhí)行的用于填充間隔導(dǎo)軌之間焊縫的計(jì)算機(jī)控制機(jī)器人機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。端壁的間距不總是相同的；因此，理想焊槍運(yùn)動的使用不能總是成功提供令人滿意的焊縫。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及編程基本原理的改進(jìn)，其中通過使用控制電弧焊槍的獨(dú)特方法使一般與機(jī)器人運(yùn)動控制相關(guān)的低級語言或軟件程序與后臺高級語言如KAREL同時使用。本發(fā)明包括產(chǎn)生固定數(shù)據(jù)文件或文本文件，其包括一系列構(gòu)成用于填充導(dǎo)軌之間間隙的整個焊接過程的位置。該文本文件或數(shù)據(jù)陣列象一個電子表格，其中一系列位置以一種方式固定設(shè)置在數(shù)據(jù)陣列中，該方式是使每個位置由一組坐標(biāo)限定，這些坐標(biāo)專門表示焊槍在焊接過程中所處的位置。每個固定位置信息包括焊接參數(shù)，如電壓、行進(jìn)速度或在與某個位置相關(guān)的移動結(jié)束時的延遲。當(dāng)焊槍沿預(yù)選路徑向著已知的下一個位置移動時執(zhí)行這些參數(shù)。當(dāng)走完該路徑并且焊槍準(zhǔn)備執(zhí)行下一位置時，輸出并執(zhí)行關(guān)于下一位置的信息，以便通過電弧焊槍處理一系列單獨(dú)位置而構(gòu)成整個填充過程。將記錄在數(shù)據(jù)陣列的電子表格格式中的每個位置分配給用于焊接過程的沉積金屬的特定垂直焊層。連續(xù)執(zhí)行多個位置以產(chǎn)生一層填充金屬。在對應(yīng)特定位置的一個焊接循環(huán)完成時，高級后臺軟件程序檢測和判定焊接過程的垂直高度或z坐標(biāo)。如果檢測的z坐標(biāo)不對應(yīng)來自電子表格中要循環(huán)的下一個位置，則修正所處理的下一位置的z坐標(biāo)。實(shí)際上，存儲的z坐標(biāo)由檢測的z坐標(biāo)取代。在焊接過程中，沉積連續(xù)焊層。如果沒有完全填充，則要重復(fù)這些焊層中的一些焊層。如果所處理位置是在必須被填充的熔融金屬特定焊層的末端，則將電弧焊槍的z坐標(biāo)或高度與特定焊層的已知高度比較。當(dāng)該焊層已經(jīng)完成時，處理下一焊層。如果沒有完成該焊層，則重復(fù)構(gòu)成該短焊層的位置。因此，逐一的處理指定給金屬焊層的固定系列的焊接步驟，然后測量焊槍的垂直高度以判定是否要處理下一焊層。輸出一系列固定存儲焊接步驟的過程由焊槍的特定定位來標(biāo)志，已經(jīng)證明所處理焊層是成功的。在某些焊接步驟之后，根據(jù)焊槍的實(shí)際高度進(jìn)行調(diào)整。因此，本發(fā)明的一個方面是電子表格型固定數(shù)據(jù)陣列或文本文件的應(yīng)用，該文件具有數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)可以輸出作為一個位置接著另一位置，每個位置構(gòu)成焊槍的定位以及當(dāng)焊槍移動時填充的特定焊層。采用低級機(jī)器人執(zhí)行軟件程序完成作為單獨(dú)位置的每個焊接步驟。同時，使用高級程序檢測焊槍的垂直位置，以便產(chǎn)生表示焊槍實(shí)際垂直高度的數(shù)字信息。在給定焊接步驟開始時，可以用高度或z坐標(biāo)修正焊槍位置。
產(chǎn)生焊接理想間隙的數(shù)據(jù)陣列，該間隙幾何形狀在現(xiàn)場是得不到。因此，根據(jù)本發(fā)明另一方面，采用高級計(jì)算機(jī)程序軟件語言產(chǎn)生“用戶幀(user frame)”，該“用戶幀”是表示所焊接間隔導(dǎo)軌的實(shí)際端壁的基準(zhǔn)平面。該基準(zhǔn)平面構(gòu)成要填充的窄間隙。根據(jù)本發(fā)明這一方面，由焊槍帶動的觸針或其它已知機(jī)構(gòu)裝置移動到選擇的端壁上的點(diǎn)。讀取和記錄機(jī)器人的啟動位置和所選擇的第一點(diǎn)之間的關(guān)系作為第一點(diǎn)的x、y和z坐標(biāo)。然后，通過將觸針移動到第二位置以測量x坐標(biāo)。通過由觸針選擇第三點(diǎn)來確定x、y平面。端壁表面的三個分隔點(diǎn)形成由后臺軟件程序計(jì)算的基準(zhǔn)平面?；鶞?zhǔn)平面是表示端壁表面實(shí)際平面的“用戶幀”。在另一端壁上執(zhí)行同樣的過程，以便計(jì)算兩端壁中每一個的用戶幀或基準(zhǔn)平面。這些端壁可以不平行，垂直或水平。通過計(jì)算實(shí)際端壁的基準(zhǔn)平面，形成實(shí)際間隙。由后臺程序計(jì)算兩基準(zhǔn)平面中間的平面。該中間用戶幀與每個端壁平面等距離。
當(dāng)使用本發(fā)明時，產(chǎn)生在現(xiàn)場處理的特定間隙數(shù)據(jù)陣列或文本文件。該固定數(shù)據(jù)包括大量具有坐標(biāo)的單獨(dú)位置，這些坐標(biāo)基于產(chǎn)生的基準(zhǔn)平面或“用戶幀”的間距或位置關(guān)系。存儲在數(shù)據(jù)陣列中的每個位置與填充過程中所沉積熔融金屬的預(yù)選垂直焊層相關(guān)。該固定數(shù)據(jù)陣列的新穎之處在于，在每個填充過程前，關(guān)于在現(xiàn)場計(jì)算的基準(zhǔn)平面來對焊槍位置進(jìn)行定位。因此，在現(xiàn)場，通過觸針和采用后臺軟件程序來判定實(shí)際端壁的基準(zhǔn)平面。因此，根據(jù)所填充的實(shí)際間隙而不是根據(jù)用于產(chǎn)生固定數(shù)據(jù)陣列的理想間隙的理論間隙，由KAREL程序產(chǎn)生的基準(zhǔn)平面形成焊槍任何時候的實(shí)際位置。當(dāng)處理由數(shù)據(jù)陣列中的某個位置形成的焊接循環(huán)時，檢測焊槍的高度。實(shí)際z坐標(biāo)用于由位置形成的焊接過程。當(dāng)處理給定熔融金屬焊層中最后的焊接步驟或位置時，檢測的焊槍高度用于判定是否已經(jīng)填充了焊層。如果還沒有填充該焊層，則該焊層是應(yīng)該重復(fù)的焊層，重復(fù)構(gòu)成焊層的焊接過程。接著在將該高度與處理的焊層高度相比，以確保完全填充該特定焊層。
通過采用低級機(jī)器人軟件程序和高級后臺程序，根據(jù)實(shí)際焊接狀態(tài)修正永久存儲在數(shù)據(jù)陣列中的理想焊接過程，以便適應(yīng)間隙中和焊接過程中的變化。通過采用關(guān)于預(yù)選設(shè)定步驟或位置的數(shù)據(jù)陣列，可以修正或取代任何一個步驟而不完全改寫程序。單獨(dú)位置與特定垂直金屬焊層相關(guān)的原理的使用允許在特定區(qū)域改變。這是用于焊接間隔鐵路導(dǎo)軌之間焊縫或間隙的電弧焊接過程中的實(shí)質(zhì)性改進(jìn)。
通過采用標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器人執(zhí)行程序來控制焊槍的移動以及高級語言，如KAREL或Val II作為后臺軟件程序，可以更多地控制機(jī)器人和機(jī)器人運(yùn)動程序中的I/O。后臺程序與低級機(jī)器人運(yùn)動程序同時運(yùn)行，以便當(dāng)機(jī)器人程序?qū)嶋H啟動焊槍在位置之間來回運(yùn)動時，由后臺程序執(zhí)行計(jì)算。這一原理可以通過采用控制程序來實(shí)現(xiàn)，如Val II、KAREL或其它這樣的高級程序語言。用于執(zhí)行機(jī)器人程序和后臺KAREL計(jì)算程序的計(jì)算機(jī)不構(gòu)成本發(fā)明的組成部分。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種通過采用機(jī)器人機(jī)構(gòu)的電弧焊槍在相鄰第一和第二鐵路導(dǎo)軌相對端壁之間窄間隙中沉積垂直熔融金屬間隔焊層而自動填充該間隙的方法。該機(jī)構(gòu)在具有由低級機(jī)器人執(zhí)行程序判定的模式的路徑上移動焊槍。該焊槍從一個空間位置移動到下一個空間位置。該方法包括用于特定間隙的數(shù)據(jù)陣列的使用。該數(shù)據(jù)陣列形成理想間隙，并包括一系列當(dāng)以垂直間隔的金屬焊層填充間隙時形成焊槍理想化前進(jìn)的位置。每個位置由通過至少四個坐標(biāo)如x、y和z以及這些軸的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)形成的焊槍定位。該焊層也固定在數(shù)據(jù)陣列中。數(shù)據(jù)陣列包含要執(zhí)行到下一焊接位置的焊接參數(shù)。因此，根據(jù)本發(fā)明第一方面構(gòu)成的數(shù)據(jù)陣列包括表示焊槍和所處理熔融金屬焊層的位置的一系列位置。在與給定位置相關(guān)的焊接步驟中執(zhí)行的焊接模式也用所處理的位置存儲。為特定位置輸出來自該陣列的數(shù)據(jù)。該位置的焊接參數(shù)存儲在數(shù)據(jù)陣列中，采用機(jī)器人執(zhí)行程序來處理。因此，由機(jī)器人執(zhí)行程序輸出和處理具有固定數(shù)據(jù)的下一位置。重復(fù)給定的選擇位置和固定在數(shù)據(jù)陣列中的焊接參數(shù)的處理技術(shù)繼續(xù)到完成整個填充過程。通過使用該方法，可以獨(dú)立修正數(shù)據(jù)陣列而不改寫整個程序。通過利用電子表格原理，可以利用并行程序或后臺程序來修正單獨(dú)焊接的步驟。在填充鐵路導(dǎo)軌端部之間間隙的技術(shù)中，使用電子表格或數(shù)據(jù)陣列以提供固定系列的焊接步驟是很新穎的。
通過使用后臺程序，可以根據(jù)主要與焊接過程中焊槍的垂直高度相關(guān)的所檢測參數(shù)，連續(xù)更新電子表格或數(shù)據(jù)陣列中的固定焊接步驟。根據(jù)本發(fā)明的這一方面，在與某個位置相關(guān)的焊接步驟結(jié)束時，檢測焊槍的垂直高度或z坐標(biāo)。這是在執(zhí)行下一步驟之前進(jìn)行的。實(shí)際檢測的垂直高度用于修正下一焊接步驟的焊槍位置。實(shí)際上，在實(shí)踐中將檢測的高度或z坐標(biāo)用于處理下一步驟。由后臺KAREL程序?qū)崿F(xiàn)z坐標(biāo)中的變化，該程序在機(jī)器人程序記錄執(zhí)行焊接過程時計(jì)算實(shí)際z坐標(biāo)。在與熔融金屬特定焊層相關(guān)的焊接步驟結(jié)束時，將焊槍的垂直高度與所填充焊層的垂直高度相比較。如果已經(jīng)填充該焊層，則執(zhí)行下一步驟或位置。如果沒有填充該焊層，該焊層是應(yīng)該重復(fù)的焊層，則重復(fù)前一焊接過程以填充該焊層。以由在數(shù)據(jù)陣列的特定位置中的數(shù)據(jù)判定的定位，用焊槍開始每個焊接步驟。如果該過程已經(jīng)完成一焊層，或該焊層是不重復(fù)的一個焊層，則執(zhí)行下一步驟。在實(shí)踐中，應(yīng)該重復(fù)的焊層是間隙的軌底、軌腰和軌頂部的較低垂直位置。間隙的其它區(qū)域不重復(fù)焊層。
由于數(shù)據(jù)陣列根據(jù)理論間隙在車間產(chǎn)生，數(shù)據(jù)陣列的每個步驟中的位置信息與“用戶幀”或基準(zhǔn)平面相關(guān)而不是與機(jī)器人的起始位置或起始點(diǎn)相關(guān)。后臺計(jì)算程序用于現(xiàn)場以產(chǎn)生“用戶幀”或基準(zhǔn)平面，從而提供焊槍在實(shí)際間隙中的定位。在本發(fā)明中，焊槍的定位不是關(guān)于機(jī)器人的起始位置或起始點(diǎn)。本發(fā)明采用在所焊接間隔導(dǎo)軌的實(shí)際端壁上預(yù)期的基準(zhǔn)平面。為此，后臺程序記錄第一導(dǎo)軌內(nèi)壁上第一點(diǎn)的特定位置。然后記錄第一導(dǎo)軌端壁上的第二點(diǎn)。接著，在同一端壁上記錄第三點(diǎn)。通過提供端壁表面上所有三個點(diǎn)的x、y和z坐標(biāo)，計(jì)算基準(zhǔn)平面。對另一端壁采用同一過程。在執(zhí)行焊接過程之前，產(chǎn)生兩基準(zhǔn)平面。這些平面或“用戶幀”總是不平行的。如果用戶幀之間的間隙超過一定量，如0.250英寸，停止焊接過程。實(shí)際基準(zhǔn)平面或用戶幀是數(shù)據(jù)陣列的每個位置的起始位置。這些平面用于在焊接過程的每個步驟開始時為焊槍的x、y、z軸確定平面取向。x、y、z軸和這三個軸的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)標(biāo)志焊槍在開始焊接循環(huán)時的位置。該循環(huán)接著沿預(yù)選路徑進(jìn)行到下一位置，該位置是由數(shù)據(jù)陣列限定的。接著執(zhí)行新的循環(huán)。
總之，以固定數(shù)據(jù)陣列或文本文件形成焊接過程。從焊槍關(guān)于用戶幀的位置開始每個焊接位置。在現(xiàn)場，在焊接過程前通過采用后臺程序產(chǎn)生用戶幀。這些平面用于實(shí)現(xiàn)焊槍的位置控制。在該方式下，填充一系列垂直金屬層。實(shí)際金屬沉積在構(gòu)成軌底區(qū)域的焊層中。在軌腰區(qū)域中沉積非常少的金屬。如果沒有填充，則重復(fù)這些軌腰焊層。軌頂包括一系列垂直焊層，如通過參考而結(jié)合的各個專利中所清楚說明的那樣。當(dāng)一組位置的處理形成特定焊層的焊接路徑時，如果沒有填充焊層，則重復(fù)這些焊層的填充。
本發(fā)明的首要目的在于提供自動填充相鄰第一和第二鐵路導(dǎo)軌的相對端壁之間窄間隙的方法和系統(tǒng)，該方法和系統(tǒng)利用一系列焊接步驟的電子表格原理，可以修正或改寫這些步驟以形成特別間隙的特定焊接步驟。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種系統(tǒng)和方法，如上所述，該系統(tǒng)和方法可以用于該區(qū)域以適應(yīng)間隙中對理想間隙幾何形狀的各種偏移。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種系統(tǒng)和方法，如上所述，該系統(tǒng)和方法采用機(jī)器人控制程序和后臺計(jì)算程序以實(shí)現(xiàn)電弧焊槍在預(yù)選路徑中的移動和根據(jù)用于填充間隙的焊接過程中的變化來修正該路徑。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種系統(tǒng)和方法，如上所述，該系統(tǒng)和方法實(shí)現(xiàn)在填充鐵路導(dǎo)軌端部之間間隙的電弧焊接過程中焊槍的機(jī)器人控制，預(yù)選固定焊接過程和交互式計(jì)算過程正確實(shí)現(xiàn)焊接過程而與該焊接過程中的變化無關(guān)。
參照結(jié)合附圖的下述說明可以清楚理解這些和其它的目的和優(yōu)點(diǎn)。


圖1是采用本發(fā)明所要填充的間隙的側(cè)視圖和顯示采用本發(fā)明機(jī)器人控制焊接系統(tǒng)的組成的方框圖；圖2是沿圖1中線2-2的放大橫截面圖；圖3是由合并到機(jī)器人控制機(jī)構(gòu)中的微處理器或計(jì)算機(jī)構(gòu)成本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的軟件程序流程圖；圖4是說明本發(fā)明中使用的文本文件原理的表；圖4A-圖4D是構(gòu)成本發(fā)明實(shí)際使用的實(shí)際的文本文件或數(shù)據(jù)陣列的表；圖5是根據(jù)本發(fā)明一方面在產(chǎn)生用戶幀或參考平面中使用的正交布局或平面的空間表示；圖6和圖7是兩導(dǎo)軌端部和如圖5所示的原始點(diǎn)方位的視圖，其中通過使用本發(fā)明要將兩導(dǎo)軌連接在一起；圖8是顯示具有在構(gòu)成用戶幀中使用的點(diǎn)的導(dǎo)軌端壁和用于識別和控制焊接過程以填充兩鐵路軌枕之間間隙的垂直間隔金屬焊層的放大視圖；圖9是類似于圖1下部的側(cè)剖視圖，顯示了通過圖11公開的計(jì)算機(jī)軟件程序產(chǎn)生用戶幀所使用的觸針(stylus)；圖10是類似于圖8的端視圖，顯示了確定由本發(fā)明處理的導(dǎo)軌的偏移尺寸所使用的觸針；以及圖11是根據(jù)本發(fā)明的一方面用于產(chǎn)生用戶幀和偏移的軟件程序執(zhí)行流程圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參照附圖，這些附圖只用于說明本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例而不是為了對其進(jìn)行限定，圖1和2顯示鐵路導(dǎo)軌A、B，每個具有標(biāo)準(zhǔn)軌底10、軌腰12、軌頂14和上冠部16。為產(chǎn)生電弧焊接過程的電連續(xù)性，間隔導(dǎo)軌通過底板20靠在一起，底板20封閉垂直延伸間隙g的下部。該間隙由Morlock 5,773,779和Morlock 5,877,468中描述的電弧焊接過程填充，由此通過焊槍30將熔融金屬沉積在間隙g中，通過焊槍送進(jìn)焊條或焊極32。標(biāo)準(zhǔn)電源40具有導(dǎo)線42，該導(dǎo)線42電連接到焊槍30上以在焊極32和熔融金屬熔潭或焊道M之間產(chǎn)生電壓。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)焊接技術(shù)，焊極32和金屬M(fèi)之間的電壓產(chǎn)生電弧a，當(dāng)焊極32送進(jìn)到金屬M(fèi)以沉積更多金屬時，電弧熔化焊極32。根據(jù)已知作業(yè)，焊槍30通過標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器人機(jī)構(gòu)50在穿過間隙g的位置之間移動以形成垂直間隔金屬焊層，如圖8中的1a焊層所示。這些焊層還公開在Morlock 5,773,779和Morlock5,877,468中。
當(dāng)焊槍30從這點(diǎn)移動到那點(diǎn)而穿過間隙g時，熔融金屬焊層沉積在金屬M(fèi)上。采用為沉積每個特別焊層而設(shè)計(jì)的不同類型焊接過程重復(fù)一個接一個的焊層。在以前的Morlock專利中公開的焊接過程不構(gòu)成本發(fā)明的組成部分，因而不需要作進(jìn)一步說明。機(jī)器人50來回移動焊槍30穿過間隙g以逐漸地在間隙中累積金屬焊層。焊槍移動的路徑實(shí)際由機(jī)器人機(jī)構(gòu)50控制；但是，沿路徑構(gòu)成一系列位置的路徑的細(xì)節(jié)由執(zhí)行移動程序來確定。移動程序是機(jī)器人機(jī)構(gòu)的組成部分并由合適的單板計(jì)算機(jī)如微處理器52來執(zhí)行。這樣的裝置具有現(xiàn)代機(jī)器人機(jī)構(gòu)。實(shí)際上，機(jī)器人50根據(jù)具有機(jī)器人的標(biāo)準(zhǔn)低級移動執(zhí)行程序來回地移動焊槍30。為生成移動程序，焊槍30從這個位置移動到那個位置。由執(zhí)行程序記錄和存儲位置的空間定位。為完成焊接過程，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器人技術(shù)重復(fù)存儲或記錄的位置。在標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器人機(jī)構(gòu)中，通過低級移動執(zhí)行程序先記錄移動然后重復(fù)。機(jī)器人在每個焊接過程中進(jìn)行相同的移動。本發(fā)明采用KAREL后臺程序，該后臺程序是與標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器人程序一起完成和執(zhí)行的高級語言。本發(fā)明提供計(jì)算和檢測程序以檢測機(jī)器人程序移動焊槍30時的焊接狀態(tài)，以及如下所述，根據(jù)填充間隙時g時到達(dá)的各種位置來修改生成的移動程序。在現(xiàn)場，導(dǎo)軌A、B以精確間隔定位從而形成間隙g。因此，銅箍體60、62向內(nèi)移動以靠近間隙g的側(cè)邊，如圖2所示。在封閉箍體60、62前，通過根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)焊接技術(shù)在導(dǎo)軌的軌底部之間來回地移動焊槍30而焊接軌底10。金屬M(fèi)逐漸沉積在軌底區(qū)域。當(dāng)焊接過程向上進(jìn)行到軌腰12時，通過來回地移動焊槍30將箍體封閉并且在填充間隙的軌腰部時使其保持封閉。如上所述，除了Morlock不教導(dǎo)使用后臺高級程序以與機(jī)器人裝置的低級移動程序相互聯(lián)系外，焊接過程不同于在Morlock專利中說明的現(xiàn)有過程。
本發(fā)明涉及控制焊槍30的移動以填充間隙的程序，其中后臺高級邏輯程序如KAREL用于修改或改變預(yù)先裝入的數(shù)據(jù)以采用標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器人程序來移動焊槍。根據(jù)本發(fā)明，提供文本文件或數(shù)據(jù)陣列100，該陣列顯示為公開在圖3中的一部分程序。顯示在圖4中的電子表格格式用于數(shù)據(jù)。為特定間隙而形成的詳細(xì)數(shù)據(jù)顯示在分成如4A-4D所示分段的表中。本發(fā)明包括在表示為“位置”的焊接步驟開始時固定存儲焊槍30的確切方向。一個接一個的位置構(gòu)成了間隙g的填充步驟，如圖4A和4B所示。將焊槍的位置存儲為一組坐標(biāo)。實(shí)際上，這些坐標(biāo)是x、y和z以及點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)。旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)分別是W、P和R。每個位置具有用于焊槍開始點(diǎn)的精確方向以及用于從該位置向下一個位置焊接的存儲焊接參數(shù)。存儲的數(shù)據(jù)還包括用戶幀，通過該用戶幀在實(shí)際間隙中對坐標(biāo)定向。如下所述，參考平面或“用戶幀”是前導(dǎo)軌A或后導(dǎo)軌B的端部的實(shí)際表面并且在焊接過程開始前產(chǎn)生。通過關(guān)于用戶幀對在開始位置的焊槍定位，加工實(shí)際間隙而不是對應(yīng)存儲數(shù)據(jù)的一些理論的或理想的間隙。存儲在文本文件或數(shù)據(jù)陣列100中的數(shù)據(jù)包括焊層1a，位置是焊層的一部分。簡單說來，存儲文本文件100的一系列步驟中的每條線或焊接步驟包括根據(jù)在現(xiàn)場產(chǎn)生的參考平面或用戶幀的焊槍確切方向。實(shí)際上，用戶幀3是一個導(dǎo)軌端部，用戶幀4是另一個導(dǎo)軌的端部。這些用戶幀對于每個要加工的焊縫是唯一的。通過后臺程序在每個焊接操作之前對其進(jìn)行計(jì)算以填充間隙g。通過使用電子表格原理或類似數(shù)據(jù)陣列，只改變一個單獨(dú)焊接步驟就可修改焊接過程。對幾個位置加工以產(chǎn)生焊層1a。如圖4A所示，將14個分離的位置用于產(chǎn)生焊層3。在間隙的較小區(qū)域內(nèi)，如軌腰，焊層使用較少數(shù)量的位置。焊槍關(guān)于一個導(dǎo)軌(用戶幀3)定位，接著關(guān)于另一個導(dǎo)軌(用戶幀4)定位。該靈活性提高了焊接過程的精度。為改變數(shù)據(jù)陣列中幾個步驟或位置的任何一個，僅改變信息而不修改整個數(shù)據(jù)陣列。因此，為要焊接的每個間隙提供存儲的固定數(shù)據(jù)。如果間隙是指某個導(dǎo)軌具有一定間距，則文本文件100是指該特殊間隙的。
通過使用KAREL后臺程序，修改每個焊接步驟或位置以將焊接過程調(diào)整到該現(xiàn)場所處的狀態(tài)。如圖3所示，該程序通過來自“選擇下一位置”子程序102的命令使各種位置得以連續(xù)輸出，以便將信息存儲在控制正常機(jī)器人移動程序的機(jī)器邏輯寄存器110中，由在圖4中的電子表格格式表示的文本文件或數(shù)據(jù)陣列連續(xù)輸出各種位置。但是，根據(jù)本發(fā)明一方面，在間隙填充操作之前使用后臺程序。如圖10所示，該程序確定了軌頂14和軌腰12在x、y方向的橫向偏置。由軌底10的中心橫向測量該偏置。如程序塊120所示，在焊接過程開始前存儲所測的每層1a的偏置量。在接下來的焊接過程中，后臺KAREL程序讀取存儲的x、y坐標(biāo)，如線122所示。在程序的程序塊124，由存儲的偏置對這些距離進(jìn)行修改。處理包括特定導(dǎo)軌的附加偏置的新x、y坐標(biāo)值。新x、y坐標(biāo)值再裝入寄存器110，如線126所示。因此，將位置信息裝入寄存器110以便通過圖1所示的機(jī)器人機(jī)構(gòu)50進(jìn)行正常處理。x、y坐標(biāo)受到橫向偏置，在焊接過程開始前在程序塊120中測量和存儲該橫向偏置。這些偏置尺寸用于修改x、y坐標(biāo)，以便供采用大多數(shù)機(jī)器人具有的標(biāo)準(zhǔn)Teach Pandent程序TP的機(jī)器人最后使用。偏置在間隙g的整個焊接過程是固定的。在整個焊接過程中，采用測量的偏置使焊槍在x、y方向的移動保持固定。表示金屬M(fèi)垂直高度和焊槍30的垂直高度的z坐標(biāo)對各種位置發(fā)生變化。優(yōu)于熔融金屬不以一致的方式在垂直方向堆積，因此z坐標(biāo)出現(xiàn)困難。不采用后臺程序補(bǔ)償焊槍垂直高度中的變化的話，在填充間隙g中會出現(xiàn)某些缺陷。根據(jù)本發(fā)明，如果不是每個位置如由圖3中的軟件程序單元所示，則至多檢測z坐標(biāo)。標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器人程序?qū)?shí)際的z坐標(biāo)Za裝入寄存器130。對該寄存器進(jìn)行集成以在程序中的任何時候檢測金屬M(fèi)的垂直高度。通過使用本發(fā)明，由KAREL程序檢測垂直寄存器130中的坐標(biāo)或z坐標(biāo)，使得將由程序塊132表示的實(shí)際垂直高度以KAREL變量的形式輸出到子例程134中。新z坐標(biāo)用于替換文本文件中的坐標(biāo)，如線136所示。KAREL變量形式的新坐標(biāo)轉(zhuǎn)變成Teach Pendant變量的形式，然后存儲在寄存器110中。因此，要由標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器人執(zhí)行程序處理的位置具有x、y和z坐標(biāo)，包括單個導(dǎo)軌形狀的偏置和表示間隙g中金屬M(fèi)實(shí)際高度的垂直坐標(biāo)或z坐標(biāo)?，F(xiàn)在寄存器110裝入TP語言，用于移動采用機(jī)器人機(jī)構(gòu)50的焊槍30。通過附加x、y偏置并替換z坐標(biāo)來連續(xù)修改每個位置。步驟的處理由程序塊150表示。根據(jù)本發(fā)明，標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器人運(yùn)動程序用于執(zhí)行每個連續(xù)位置。根據(jù)本發(fā)明，后臺程序修改x位置的x、y和z坐標(biāo)。機(jī)器人僅響應(yīng)其標(biāo)準(zhǔn)位置。區(qū)別在于該程序處理位置X’的新坐標(biāo)不是處理存儲的位置X的坐標(biāo)。所有步驟由標(biāo)準(zhǔn)TP程序處理，直到填充完整個間隙。采用不同的程序步驟以確定最后焊接步驟或位置。在所示的實(shí)施例中，由TP程序處理的位置的識別通過線152傳遞到判定例程154。如果處理了最終位置，如程序塊156所示，圖3的程序結(jié)束。否則，線158是處理或軟件程序繼續(xù)，如線160上的數(shù)據(jù)所示。
由執(zhí)行程序50處理幾個位置以形成焊層1a。在由焊層表示或與焊層相關(guān)的每個步驟結(jié)束時，已經(jīng)處理焊接參數(shù)并將位置數(shù)由線160輸送到KAREL語言的判定例程170。如果該位置不是給定焊層的最終步驟或位置，“選擇下一位置”的例程102由線172中的信息來實(shí)現(xiàn)。如果位置是給定焊層的最終位置，這樣的信息則在線174上輸出到判定例程180。啟動例程180以判定完成的焊層是否是沒有被填充而應(yīng)該被重復(fù)的一個焊層。在焊接過程中，如果沒有完全填充，則重復(fù)軌腰末端之前的軌腰12中的焊層。在軌腰和軌頂之間的區(qū)域內(nèi)，不重復(fù)焊層。這些具有相當(dāng)大的沉積金屬量，而且高度不是決定性的。軌頂填充非常重要。如果焊層沒有到達(dá)由構(gòu)成軌頂填充的焊層的最終位置確定的垂直高度，重復(fù)在該區(qū)域內(nèi)的各層。相同標(biāo)準(zhǔn)適合于軌冠焊道。在現(xiàn)場，幾個焊層沉積在軌頂?shù)捻敳恳孕纬珊缚p的最上部輪廓。必須獲得該垂直高度，以便將導(dǎo)軌磨削到理想尺寸而不留下氣穴或缺陷。如果焊層是不要重復(fù)的一個焊層，則線182上的數(shù)據(jù)啟動用于下一焊接步驟的“選擇下一位置”例程102。如果剛處理的焊層是在垂直高度不合適的情況下應(yīng)該重復(fù)的一個焊層，則輸出線184上的信息以便在程序塊192檢查線190上的實(shí)際z坐標(biāo)Za。由程序塊132的后臺程序所檢測的實(shí)際z坐標(biāo)Za與剛剛被處理的位置X’的z坐標(biāo)比較。由判定例程200形成該比較。如果實(shí)際z坐標(biāo)過低，由命令程序塊210所示，重復(fù)構(gòu)成未填充層的所有位置。如果金屬M(fèi)的水平面合適，在線202上提供該信息以啟動“選擇下一位置”例程102。本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例利用圖3所示的程序以在程序塊156結(jié)束該程序。這是本發(fā)明最主要的方面。根據(jù)本發(fā)明的有限方面，進(jìn)一步處理線160上的信息。采用用于檢測金屬M(fèi)的垂直高度的后臺程序來確保該金屬到達(dá)填充過程的某些區(qū)域。實(shí)際上，在程序塊150，即使已經(jīng)采用程序而沒有超出TP移動的軟件處理，也要采用整個程序處理間隙。
如上所述，本發(fā)明的基本方面是文本文件10的使用，如圖4中的電子表格格式4A-4D所示。在圖4中，存儲每個焊接步驟或位置的坐標(biāo)x、y和z與坐標(biāo)W、P和R。由一個位置到下一個位置的處理參數(shù)也存儲在數(shù)據(jù)陣列100中，如a、b和c項(xiàng)所示。用于特定間隙的實(shí)際數(shù)據(jù)陣列的更詳細(xì)表示顯示在4A-4D中所示的單個表格中。根部焊道是焊層1。它由執(zhí)行位置1-4構(gòu)成。在根部焊道之上是焊層2，當(dāng)處理這些位置時，該焊層由焊接過程16變化到焊接過程6，然后回到焊接過程9。焊接過程是用于設(shè)定電壓和電流的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器人表。僅在位置8完成“橫擺運(yùn)動”。在焊槍移動以沉積金屬時，接著最后垂直列的是焊槍的速度。在數(shù)據(jù)陣列中的最后焊接參數(shù)是末端延遲。這是按計(jì)算的在一個位置執(zhí)行的焊接過程結(jié)束和下一位置焊接過程開始之間的時間。由于焊接過程繼續(xù)，延遲只是直到下一位置的暫停。在根部焊道上沉積第一焊層之后，軌底由作為單個焊層3的處理點(diǎn)11-24填充。為焊層4重復(fù)該焊層，因此在所示表中沒有重復(fù)焊層4。在軌底填充完成后，采用幾個焊層填充軌底的減縮部。軌腰填充是由處理位置76-81構(gòu)成的單個焊層11，如圖4C所示。在該過程中，用戶幀2使焊槍在某些位置定位。該平面是在分別標(biāo)定為“用戶幀”3和4的導(dǎo)軌兩端壁之間的假想中心平面。因此，如果兩平面(UF3，UF4)相距1.2英寸，中心平面或用戶幀2平分該距離并與每個端壁相距0.6英寸。在有些情況下，當(dāng)與間隔端壁之一相對時，關(guān)于間隙中心來確定焊槍位置更為實(shí)用。以圖4A-4D的表中所示的數(shù)據(jù)陣列存儲各種位置。該表數(shù)據(jù)控制焊槍30由這個位置移動到那個位置的移動順序。如果需要改變?nèi)魏螀?shù)，則只改變參數(shù)而不重寫整個數(shù)據(jù)陣列。數(shù)據(jù)陣列100通過執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)TP機(jī)器人程序控制焊槍的移動。根據(jù)本發(fā)明第一方面，后臺程序用于在執(zhí)行特定位置或焊接步驟前修改存在的數(shù)據(jù)陣列。在現(xiàn)場不產(chǎn)生這樣的理想間隙。因此本發(fā)明將理想焊接過程轉(zhuǎn)變成使用理想化系統(tǒng)原理的現(xiàn)場執(zhí)行焊接過程。
在根據(jù)圖3所示的軟件程序處理間隙前，通過后臺程序在現(xiàn)場確定用戶幀或參考平面。圖5-9顯示了本發(fā)明的這一情況。如圖5所示，通過在分析的軌底產(chǎn)生原始點(diǎn)200而建立用戶幀。這樣提供了點(diǎn)220的x、y和z坐標(biāo)。為確定點(diǎn)220的一個方向，通過記錄第二點(diǎn)的x、y和z坐標(biāo)檢測x軸222。通過選擇點(diǎn)以檢測x、y平面224而最終確定平面。在圖8中，三點(diǎn)通常顯示為PT1、PT2和PT3。為產(chǎn)生與導(dǎo)軌之一的端壁相關(guān)的用戶幀，通過向圖8所示的點(diǎn)移動如圖9所示的觸針250來檢測點(diǎn)PT1、PT2和PT3。與焊槍相連的電檢測252顯示三點(diǎn)位置以產(chǎn)生用戶幀。已知觸針252的半徑和觸針下部的位置，通過向著點(diǎn)移動觸針來讀取每個點(diǎn)PT1、PT2、PT3。后臺或KAREL程序讀取關(guān)于起始點(diǎn)或機(jī)器人的位置的點(diǎn)。至此僅采用后臺程序。設(shè)定寄存器以顯示關(guān)于機(jī)器人起始位置的點(diǎn)PT1、PT2和PT3的精確位置。這些點(diǎn)限定表示被處理間隙的實(shí)際端壁的平面。該定位是距離端壁而不是距離機(jī)器人起始點(diǎn)的。在焊接過程前對另一導(dǎo)軌重復(fù)確定用戶幀的過程。軌頂14和軌腰12通常關(guān)于中心軌底10橫向偏置。后臺程序通過采用觸針250測量軌頂?shù)钠谩Ｓ|針移動到軌頂?shù)膫?cè)部14a然后移動到14b，如圖10所示。這些側(cè)部之間的距離由后臺程序計(jì)算以便確定軌頂偏置軌底中心10多遠(yuǎn)。使銅箍體60、62封閉，觸針250也如箭頭260所指向下移動以便確定箍體之一的位置。檢測兩套箍體，對該距離進(jìn)行平均以確定橫向偏置。這是對應(yīng)軌腰12的橫向偏置的測量。計(jì)算并存儲該偏置信息以便將其用于圖3顯示的程序塊120中。
根據(jù)本發(fā)明，構(gòu)成在現(xiàn)場要填充的幾個標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌和間隙中每個導(dǎo)軌和間隙的特定數(shù)據(jù)陣列10。根據(jù)要連接的特定導(dǎo)軌，在供選擇的現(xiàn)場提供文本文件100中的固定數(shù)據(jù)。過去，僅對機(jī)器人機(jī)構(gòu)50進(jìn)行定向，使焊槍根據(jù)實(shí)現(xiàn)生成的圖形移動。該預(yù)先移動程序包括從在記錄機(jī)器人單元的TP執(zhí)行程序中這個位置向那個位置移動。該實(shí)際作業(yè)僅采用現(xiàn)有機(jī)器人的低級程序語言。根據(jù)本發(fā)明，產(chǎn)生焊縫的標(biāo)準(zhǔn)文本文件；但是，以搶先(proactive)方式完成焊接，以便后臺程序計(jì)算、檢測和調(diào)節(jié)各種過程從而由TP機(jī)器人程序來執(zhí)行該過程。為定制所執(zhí)行的實(shí)際焊接過程，由后臺程序產(chǎn)生用戶幀以顯示端壁表面偏離用于裝載文本文件的理想間隙表面。此外，在填充過程之前要確定軌頂和軌腰橫向偏置。在焊接過程中將這些偏置加上x和y位置或從x、y位置中減去。圖11公開了開始焊接過程前在現(xiàn)場使用的程序。通過開始例程300而啟動焊接過程。后臺程序?qū)⒂|針250定位在點(diǎn)PT1，如方框302所示。然后記錄該點(diǎn)，后臺程序沿x軸向著點(diǎn)PT3移動觸針250。然后記錄x軸信息和位置，如方框304所示。因此，通過記錄點(diǎn)PT2的位置，后臺程序移動觸針250以產(chǎn)生x、y平面，如程序塊306所示。在記錄了給定基準(zhǔn)面的所有這些點(diǎn)后，端面導(dǎo)軌的相應(yīng)點(diǎn)也被確定。這些點(diǎn)對計(jì)算用戶幀之間的間距是必須的，向判定例程310提供間距信息。如果間距小于用于產(chǎn)生理想間隙的間距，則不執(zhí)行焊接過程。如果間距比該間隙大1/4英寸，不執(zhí)行該過程。在結(jié)束該過程的線312中，記錄這些狀態(tài)中的每個狀態(tài)。必須圍繞該區(qū)域重定該序列，使得可以形成新焊縫以將導(dǎo)軌段焊接在一起。如果判定例程310判定該間隙不比理想間隙大1/4英寸，在線314中向程序塊320提供該信息。后臺程序計(jì)算對應(yīng)相鄰導(dǎo)軌端壁的平面的用戶幀(UF)3和4。由于具有作為用戶幀3和4的端壁，通過平分兩端壁幀而計(jì)算中用戶幀。這樣提供了中心平面，該中心平面與用于對焊槍定位的兩端壁等距，如數(shù)據(jù)陣列的某些步驟或位置所示。程序塊322表示該過程。后臺程序接著計(jì)算軌頂偏置，如程序塊330所示。這些偏置儲存在程序塊120中，程序塊120是向圖3中所公開新程序的一個數(shù)據(jù)輸入。機(jī)器人程序記錄點(diǎn)PT1、PT2、PT3。后臺KAREL高級程序采用點(diǎn)定位和偏置一位置計(jì)算添加到數(shù)據(jù)陣列的數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)圖3的計(jì)算機(jī)程序中所示的方法。
在實(shí)施本發(fā)明中，采用Teach Pendant語言的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器人運(yùn)動程序?qū)⒑笜審倪@個點(diǎn)移動到那個點(diǎn)。該標(biāo)準(zhǔn)程序可以關(guān)于起始位置或其它手動定位用戶幀來對焊槍定位。使用戶幀對導(dǎo)軌面自動定位是本發(fā)明的新原理，需要執(zhí)行與機(jī)器人程序相連的該后臺程序并與其同時操作。處理后臺程序和計(jì)算機(jī)程序的計(jì)算機(jī)或微處理器可以被分開或結(jié)合。計(jì)算和位置信息的處理是計(jì)算機(jī)程序技術(shù)中的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，采用幾個程序或原理來實(shí)現(xiàn)這些功能?？梢愿淖冊诒景l(fā)明中實(shí)現(xiàn)這些目的和編程步驟的細(xì)節(jié)和過程。本發(fā)明的基本原理是提供與理想間隙相關(guān)的數(shù)據(jù)陣列和后臺程序以修正焊槍的定位，從而開始每個焊接步驟以提供沒有理想間隙幾何形狀的理想焊接。此外，本發(fā)明采用焊層原理，用幾個位置或步驟產(chǎn)生單焊層。
權(quán)利要求
1.一種通過采用具有機(jī)器人機(jī)構(gòu)的電弧焊槍在相鄰第一和第二鐵路導(dǎo)軌的相對端壁之間窄間隙中沉積熔融金屬垂直間隔焊層而自動填充所述間隙的方法，所述機(jī)器人機(jī)構(gòu)以由低級機(jī)器人執(zhí)行程序控制的模式從一個空間位置向下一空間位置移動所述焊槍，所述方法包括(a)構(gòu)成特定間隙的數(shù)據(jù)陣列，所述陣列組成一系列形成所述焊槍的理想化前進(jìn)的位置以便以由多個位置構(gòu)成的垂直間隔焊層填充所述間隙，所述的每個固定位置至少由4個坐標(biāo)識別，包括(1)至少x、y和z、(2)焊層，而所述位置是其一部分以及(3)當(dāng)所述焊槍向著下一個位置移動時要執(zhí)行的焊接參數(shù)；(b)由所述數(shù)據(jù)陣列輸出關(guān)于特定位置的數(shù)據(jù)；(c)采用所述機(jī)器人執(zhí)行程序處理與所述輸出數(shù)據(jù)相關(guān)的所述焊接參數(shù)；(d)接著，輸出關(guān)于在所述一系列點(diǎn)中下一個位置的新固定數(shù)據(jù)；(e)采用所述所述機(jī)器人執(zhí)行程序處理與所述新數(shù)據(jù)相關(guān)的所述焊接參數(shù)；以及(f)重復(fù)所述輸出和處理動作直到處理了關(guān)于特定焊層的所述數(shù)據(jù)陣列中的所述位置。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括步驟(g)在所述處理之前檢測所述焊槍的實(shí)際z坐標(biāo)；(h)通過檢測z位置修正所述輸出數(shù)據(jù)的所述z坐標(biāo)；以及(i)接著用修正的z坐標(biāo)處理所述焊接參數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述的修正用所述檢測的實(shí)際z坐標(biāo)替換所述數(shù)據(jù)陣列的所述z坐標(biāo)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中由KAREL程序完成所述檢測。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其中由KAREL程序完成所述檢測。
6.如權(quán)利要求2所述的方法，進(jìn)一步包括(j)在所述處理動作到構(gòu)成特定焊層的系列點(diǎn)端點(diǎn)之后，檢測所述焊槍的實(shí)際z坐標(biāo)；(k)如果可以重復(fù)所述特定焊層，則將所述實(shí)際z坐標(biāo)與表示所述特定焊層的焊層高度的值相比較；以及(l)如果所述比較顯示實(shí)際z坐標(biāo)低于所述特定焊層的所需高度，則重復(fù)構(gòu)成所述特定焊層的位置處理。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中由KAREL程序完成所述檢測。
8.如權(quán)利要1所述的方法，進(jìn)一步包括步驟(g)在所述處理動作到構(gòu)成特定焊層的系列點(diǎn)端點(diǎn)之后，檢測所述焊槍的實(shí)際z坐標(biāo)；(h)如果可以重復(fù)所述特定焊層，則將所述實(shí)際z坐標(biāo)與表示所述特定焊層的焊層高度的值相比較；以及(i)如果所述比較顯示實(shí)際z坐標(biāo)低于所述特定焊層的所需高度，則重復(fù)構(gòu)成所述特定焊層的位置處理。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中由KAREL程序完成所述檢測。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括(j)記錄所述第一導(dǎo)軌端壁上的第一點(diǎn)的空間位置；(k)記錄所述第一導(dǎo)軌端壁上的第二點(diǎn)的空間位置；(l)記錄所述第一導(dǎo)軌端壁上的第三點(diǎn)的空間位置；(m)計(jì)算采用所述第一導(dǎo)軌上的第一、第二和第三點(diǎn)的第一基準(zhǔn)平面；(n)記錄所述第二導(dǎo)軌端壁上的第一點(diǎn)的空間位置；(o)記錄所述第二導(dǎo)軌端壁上的第二點(diǎn)的空間位置；(p)記錄所述第二導(dǎo)軌端壁上的第三點(diǎn)的空間位置；(q)計(jì)算采用所述第二導(dǎo)軌上的第一、第二和第三點(diǎn)的第一基準(zhǔn)平面；以及(r)在與所述位置相關(guān)的數(shù)據(jù)的所述處理中，采用所述平面之一作為所述坐標(biāo)的基準(zhǔn)。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，進(jìn)一步包括(j)記錄所述第一導(dǎo)軌端壁上的第一點(diǎn)的空間位置；(k)記錄所述第一導(dǎo)軌端壁上的第二點(diǎn)的空間位置；(l)記錄所述第一導(dǎo)軌端壁上的第三點(diǎn)的空間位置；(m)計(jì)算采用所述第一導(dǎo)軌上的第一、第二和第三點(diǎn)的第一基準(zhǔn)平面；(n)記錄所述第二導(dǎo)軌端壁上的第一點(diǎn)的空間位置；(o)記錄所述第二導(dǎo)軌端壁上的第二點(diǎn)的空間位置；(p)記錄所述第二導(dǎo)軌端壁上的第三點(diǎn)的空間位置；(q)計(jì)算采用所述第二導(dǎo)軌上的第一、第二和第三點(diǎn)的第一基準(zhǔn)平面；以及(r)在與所述位置相關(guān)的數(shù)據(jù)的所述處理中，采用所述平面之一作為所述坐標(biāo)的基準(zhǔn)。
12.如權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)一步包括步驟(m)記錄所述第一導(dǎo)軌端壁上的第一點(diǎn)的空間位置；(n)記錄所述第一導(dǎo)軌端壁上的第二點(diǎn)的空間位置；(o)記錄所述第一導(dǎo)軌端壁上的第三點(diǎn)的空間位置；(p)計(jì)算采用所述第一導(dǎo)軌上的第一、第二和第三點(diǎn)的第一基準(zhǔn)平面；(q)記錄所述第二導(dǎo)軌端壁上的第一點(diǎn)的空間位置；(r)記錄所述第二導(dǎo)軌端壁上的第二點(diǎn)的空間位置；(s)記錄所述第二導(dǎo)軌端壁上的第三點(diǎn)的空間位置；(t)計(jì)算采用所述第二導(dǎo)軌上的第一、第二和第三點(diǎn)的第一基準(zhǔn)平面；以及(u)在與所述位置相關(guān)的數(shù)據(jù)的所述處理中，采用所述平面之一作為所述坐標(biāo)的基準(zhǔn)。
13.如權(quán)利要求7所述的方法，進(jìn)一步包括步驟(m)記錄所述第一導(dǎo)軌端壁上的第一點(diǎn)的空間位置；(n)記錄所述第一導(dǎo)軌端壁上的第二點(diǎn)的空間位置；(o)記錄所述第一導(dǎo)軌端壁上的第三點(diǎn)的空間位置；(p)計(jì)算采用所述第一導(dǎo)軌上的第一、第二和第三點(diǎn)的第一基準(zhǔn)平面；(q)記錄所述第二導(dǎo)軌端壁上的第一點(diǎn)的空間位置；(r)記錄所述第二導(dǎo)軌端壁上的第二點(diǎn)的空間位置；(s)記錄所述第二導(dǎo)軌端壁上的第三點(diǎn)的空間位置；(t)計(jì)算采用所述第二導(dǎo)軌上的第一、第二和第三點(diǎn)的第一基準(zhǔn)平面；以及(u)在與所述位置相關(guān)的數(shù)據(jù)的所述處理中，采用所述平面之一作為所述坐標(biāo)的基準(zhǔn)。
14.如權(quán)利要求2所述的方法，進(jìn)一步包括(j)記錄所述第一導(dǎo)軌端壁上的第一點(diǎn)的空間位置；(k)記錄所述第一導(dǎo)軌端壁上的第二點(diǎn)的空間位置；(l)記錄所述第一導(dǎo)軌端壁上的第三點(diǎn)的空間位置；(m)計(jì)算采用所述第一導(dǎo)軌上的第一、第二和第三點(diǎn)的第一基準(zhǔn)平面；(n)記錄所述第二導(dǎo)軌端壁上的第一點(diǎn)的空間位置；(o)記錄所述第二導(dǎo)軌端壁上的第二點(diǎn)的空間位置；(p)記錄所述第二導(dǎo)軌端壁上的第三點(diǎn)的空間位置；(q)計(jì)算采用所述第二導(dǎo)軌上的第一、第二和第三點(diǎn)的第一基準(zhǔn)平面；以及(r)在與所述位置相關(guān)的數(shù)據(jù)的所述處理中，采用所述平面之一作為所述坐標(biāo)的基準(zhǔn)。
15.如權(quán)利要求3所述的方法，進(jìn)一步包括(j)記錄所述第一導(dǎo)軌端壁上的第一點(diǎn)的空間位置；(k)記錄所述第一導(dǎo)軌端壁上的第二點(diǎn)的空間位置；(l)記錄所述第一導(dǎo)軌端壁上的第三點(diǎn)的空間位置；(m)計(jì)算采用所述第一導(dǎo)軌上的第一、第二和第三點(diǎn)的第一基準(zhǔn)平面；(n)記錄所述第二導(dǎo)軌端壁上的第一點(diǎn)的空間位置；(o)記錄所述第二導(dǎo)軌端壁上的第二點(diǎn)的空間位置；(p)記錄所述第二導(dǎo)軌端壁上的第三點(diǎn)的空間位置；(q)計(jì)算采用所述第二導(dǎo)軌上的第一、第二和第三點(diǎn)的第一基準(zhǔn)平面；以及(r)在與所述位置相關(guān)的數(shù)據(jù)的所述處理中，采用所述平面之一作為所述坐標(biāo)的基準(zhǔn)。
16.如權(quán)利要求4所述的方法，進(jìn)一步(j)記錄所述第一導(dǎo)軌端壁上的第一點(diǎn)的空間位置；(k)記錄所述第一導(dǎo)軌端壁上的第二點(diǎn)的空間位置；(l)記錄所述第一導(dǎo)軌端壁上的第三點(diǎn)的空間位置；(m)計(jì)算采用所述第一導(dǎo)軌上的第一、第二和第三點(diǎn)的第一基準(zhǔn)平面；(n)記錄所述第二導(dǎo)軌端壁上的第一點(diǎn)的空間位置；(o)記錄所述第二導(dǎo)軌端壁上的第二點(diǎn)的空間位置；(p)記錄所述第二導(dǎo)軌端壁上的第三點(diǎn)的空間位置；(q)計(jì)算采用所述第二導(dǎo)軌上的第一、第二和第三點(diǎn)的第一基準(zhǔn)平面；以及(r)在與所述位置相關(guān)的數(shù)據(jù)的所述處理中，采用所述平面之一作為所述坐標(biāo)的基準(zhǔn)。
17.如權(quán)利要求5所述的方法，進(jìn)一步包括(j)記錄所述第一導(dǎo)軌端壁上的第一點(diǎn)的空間位置；(k)記錄所述第一導(dǎo)軌端壁上的第二點(diǎn)的空間位置；(l)記錄所述第一導(dǎo)軌端壁上的第三點(diǎn)的空間位置；(m)計(jì)算采用所述第一導(dǎo)軌上的第一、第二和第三點(diǎn)的第一基準(zhǔn)平面；(n)記錄所述第二導(dǎo)軌端壁上的第一點(diǎn)的空間位置；(o)記錄所述第二導(dǎo)軌端壁上的第二點(diǎn)的空間位置；(p)記錄所述第二導(dǎo)軌端壁上的第三點(diǎn)的空間位置；(q)計(jì)算采用所述第二導(dǎo)軌上的第一、第二和第三點(diǎn)的第一基準(zhǔn)平面；以及(r)在與所述位置相關(guān)的數(shù)據(jù)的所述處理中，采用所述平面之一作為所述坐標(biāo)的基準(zhǔn)。
18.如權(quán)利要求1所述的方法，包括動作(g)記錄所述第一導(dǎo)軌端壁上的第一點(diǎn)的空間位置；(h)記錄所述第一導(dǎo)軌端壁上的第二點(diǎn)的空間位置；(i)記錄所述第一導(dǎo)軌端壁上的第三點(diǎn)的空間位置；(j)計(jì)算采用所述第一導(dǎo)軌上的第一、第二和第三點(diǎn)的第一基準(zhǔn)平面；(k)記錄所述第二導(dǎo)軌端壁上的第一點(diǎn)的空間位置；(l)記錄所述第二導(dǎo)軌端壁上的第二點(diǎn)的空間位置；(m)記錄所述第二導(dǎo)軌端壁上的第三點(diǎn)的空間位置；(n)計(jì)算采用所述第二導(dǎo)軌上的第一、第二和第三點(diǎn)的第一基準(zhǔn)平面；以及(o)在與所述位置相關(guān)的數(shù)據(jù)的所述處理中，采用所述平面之一作為所述坐標(biāo)的基準(zhǔn)。
19.一種通過采用具有機(jī)器人機(jī)構(gòu)的電弧焊槍在相鄰第一和第二鐵路導(dǎo)軌的相對端壁之間窄間隙中沉積熔融金屬垂直間隔焊層而自動填充所述間隙的方法，所述機(jī)器人機(jī)構(gòu)以由低級機(jī)器人執(zhí)行程序控制的模式在所述間隙內(nèi)的路徑中從一個空間位置向下一空間位置移動所述焊槍，所述方法包括(a)提供理想間隙結(jié)構(gòu)的主數(shù)據(jù)陣列，所述主數(shù)據(jù)陣列組成一系列形成所述焊槍的理想化前進(jìn)的位置以便以由多個位置構(gòu)成的垂直間隔焊層填充所述理想間隙，每個所述位置由(1)至少四個坐標(biāo)、(2)其中焊槍位置是一部分的焊層以及(3)要執(zhí)行到焊槍到達(dá)下一固定位置的焊接參數(shù)來標(biāo)志；(b)由所述數(shù)據(jù)陣列輸出所述一系列位置，用于啟動所述焊槍從這個位置向那個位置的運(yùn)動以便執(zhí)行所述焊接參數(shù)；(c)通過檢測所述第一導(dǎo)軌端壁上的點(diǎn)而構(gòu)成第一基準(zhǔn)平面；(d)通過檢測所述第二導(dǎo)軌端壁上的點(diǎn)而構(gòu)成第二基準(zhǔn)平面；(e)采用所述第一和第二基準(zhǔn)平面構(gòu)成對所填充的實(shí)際間隙的表示；(f)修正來自所述數(shù)據(jù)陣列的輸出位置，用于根據(jù)所述實(shí)際間隙對所述理想間隙的偏移控制所述焊槍的移動。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中由機(jī)器人程序進(jìn)行所述啟動，由后臺程序進(jìn)行所述修正。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中所述后臺程序是KAREL程序。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，進(jìn)一步包括(g)檢測所述焊槍的實(shí)際z坐標(biāo)；(h)在所述焊槍移動到特定焊層中的最終位置后，判定是否可以重復(fù)該焊層，如果是，則判定是否所述焊槍處于表示焊層正確完成的z坐標(biāo)；(i)如果所述判定為否，則重復(fù)處理構(gòu)成所述特定焊層的位置。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中由KAREL程序完成所述檢測。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中由KAREL程序完成所述檢測。
25.一種通過采用具有機(jī)器人機(jī)構(gòu)的電弧焊槍在相鄰第一和第二鐵路導(dǎo)軌的相對端壁之間窄間隙中沉積熔融金屬垂直間隔焊層而自動填充所述間隙的系統(tǒng)，所述機(jī)器人機(jī)構(gòu)以由低級機(jī)器人執(zhí)行程序控制的模式在所述間隙中的路徑上從一個空間位置向下一空間位置移動所述焊槍，所述系統(tǒng)包括一主數(shù)據(jù)陣列，用于理想間隙結(jié)構(gòu)，所述主數(shù)據(jù)陣列組成一系列形成所述焊槍的理想化前進(jìn)的位置以便以由多個位置構(gòu)成的垂直間隔焊層填充所述間隙，每個所述位置采用至少用(1)四個坐標(biāo)、(2)其中焊槍位置是一部分的焊層以及(3)要執(zhí)行到焊槍到達(dá)下一位置為止的焊接參數(shù)來標(biāo)志；一計(jì)算機(jī)，用于由所述數(shù)據(jù)陣列輸出所述位置系列，供所述機(jī)器人機(jī)構(gòu)使用以便啟動所述焊槍由這個位置向下一個固定位置的移動以執(zhí)行所述焊接參數(shù)；一程序，用于通過檢測所述第一導(dǎo)軌端壁上的點(diǎn)而構(gòu)成第一基準(zhǔn)平面和通過檢測第二導(dǎo)軌端壁上的點(diǎn)而構(gòu)成第二基準(zhǔn)平面；一基本后臺程序，采用所述第一和第二基準(zhǔn)平面構(gòu)成所填充的實(shí)際間隙的表示；一后臺程序，修正由所述數(shù)據(jù)陣列輸出的位置，以便用于根據(jù)所述實(shí)際間隙對所述理想間隙的偏移來控制所述焊槍的移動。
26.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中在使用所述機(jī)器人機(jī)構(gòu)填充所述間隙之前用由所述焊槍帶動的觸針檢測所述點(diǎn)。
27.如權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，包括用于檢測所述焊槍的實(shí)際z坐標(biāo)的裝置；用于判定是否所述焊槍處于表示特定焊層完成的z坐標(biāo)的裝置；通過構(gòu)成特定焊層判斷是否檢測的z坐標(biāo)顯示沒有完成所述特定焊層而重復(fù)移動的裝置。
28.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，包括用于檢測所述焊槍的實(shí)際z坐標(biāo)的裝置；用于判定所述焊槍是否處于表示特定焊層完成的z坐標(biāo)的裝置；通過構(gòu)成特定焊層判斷是否檢測的z坐標(biāo)顯示沒有完成所述特定焊層而重復(fù)移動的裝置。
全文摘要
通過采用具有機(jī)器人機(jī)構(gòu)的電弧焊槍,在相鄰第一和第二鐵路導(dǎo)軌的相對端壁之間窄間隙中沉積熔融金屬垂直間隔焊層而自動填充所述間隙的方法和系統(tǒng),包括:構(gòu)成特定間隙的數(shù)據(jù)陣列,所述陣列組成一系列形成所述焊槍的理想化前進(jìn)的位置以便以由多個位置構(gòu)成的垂直間隔焊層填充所述間隙,由所述數(shù)據(jù)陣列輸出關(guān)于特定位置的數(shù)據(jù);處理與采用所述機(jī)器人執(zhí)行程序的所述輸出數(shù)據(jù)相關(guān)的所述焊接參數(shù);接著,輸出關(guān)于在所述系列點(diǎn)中下一個位置的新固定數(shù)據(jù);處理與采用所述所述機(jī)器人執(zhí)行程序的所述新數(shù)據(jù)相關(guān)的所述焊接參數(shù);以及重復(fù)所述輸出和處理動作直到處理了關(guān)于特定焊層的所述數(shù)據(jù)陣列中的所述位置。
文檔編號E01B29/42GK1383463SQ01801874
公開日2002年12月4日 申請日期2001年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月28日
發(fā)明者邁克爾·J·莫羅克, 詹姆斯·W·穆馬 申請人:林肯環(huán)球公司