[0001] 本发明涉及气刨机器人控制技术领域，具体为一种维修气刨机器人的控制方法。

[0002] 碳弧气刨是一种金属切割技术，它使用碳棒作为电极，在碳棒和工件之间产生电弧来熔化金属。然后，利用压缩空气将熔化的金属吹走，从而在金属表面上刨出沟槽。这种方法适用于多种金属，包括难以用传统氧‑乙炔切割的金属，如铸铁、不锈钢和有色金属等。

[0003] 气刨机器人通常指的是通过自动控制技术进行刨削作业的自动化机器人。这类机器人可以在各种工业应用中用于去除金属的多余材料，产生刨沟。气刨机器人能够在复杂环境中执行任务，同时减少人工劳动和提高安全性。

[0004] 公告号为CN107398623A公开了一种气刨机自动控制系统，该案包括经气刨电缆连接的气刨机和气刨钳，所述气刨钳经供气胶管连接有压缩空气风包，所述供气胶管上连接有电磁阀，所述气刨机内还设有程序控制板，所述程序控制板用于监控气刨电缆的电流，并控制电磁阀的通断。该气刨机自动控制系统，在气刨机、气刨钳和压缩空气风包基础上增设程序控制板，用于监测和控制气刨钳工作，并通过控制电磁阀的通断和流量提供适当压缩空气量和吹气时间，解决了压缩空气的自动通断控制，减少压缩气体的浪费，减轻操作者的劳动强度，提高气刨工作效率。

[0005] 气刨主要用于：清除焊缝中的缺陷，逐层刨削直至无缺陷；开坡口，特别是U形坡口；清理铸件的毛边、飞刺、浇铸口及铸件缺陷；切割难以用传统方法切割的金属，如铸铁、不锈钢和有色金属等；在板材工件上打孔或刨削焊缝表面的余高。

[0006] 在现有的气刨控制系统中，通过设置电流、气压和碳棒的进给速度来进行刨沟状态的控制，但由于材料内部缺陷的存在，相同的电流、气压和碳棒进给速度会导致刨沟产生不同的深度，影响到气刨精度。

[0025] 以下将以附图揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。且若实施上为可能，不同实施例的特征是可以交互应用。

[0026] 除非另有定义，本文所使用的所有词汇（包括技术和科学术语）具有其通常的意涵，其意涵能够被熟悉此领域者所理解。更进一步的说，上述的词汇在普遍常用的字典中的定义，在本说明书的内容中应被解读为与本发明相关领域一致的意涵。除非有特别明确定义，这些词汇将不被解释为理想化的或过于正式的意涵。

[0027] 请参阅图1，图1示出了本发明所提供的维修气刨机器人控制方法。在一种实施例中，控制方法包括以下步骤：步骤一、获取维修气刨机器人所加工材料信息，启动维修气刨机器人控制系统；
步骤二、调取数据库材料信息，并校对数据库材料信息与加工材料信息是否一致；
步骤三、对加工材料进行固定夹持；
步骤四、启动传感器矩阵，检测加工材料状态，形成对传感器矩阵的校准；
步骤五、设定刨沟深度、宽度和精度参数，进行刨沟初始位置的校准；
步骤六、刨沟加工过程中获取刨沟位置热传导状态，根据刨沟位置热传导状态的变化对维修气刨机器人的电流、气压和碳棒进给速度进行调整。

[0028] 传感器矩阵获取刨沟位置热传导温度变化，并标记热传导温度出现差异化的位置，判断差异化位置缺陷类型，基于缺陷类型进行电流、气压和碳棒进给速度的调整。

[0029] 在本实施例中，通过温度热传导的状态来分析材料内部的状态，而由于材料的热传导状态受到内部结构的影响，因此，在材料内部的状态出现差异化时能够直接体现在热传导上，根据热传导位置的变化能够分析材料内部存在的缺陷类型，根据缺陷类型进行调整能够精准改变电流、气压和碳棒进给速度数据。

[0030] 可选的，传感器矩阵设置为直接检测刨沟内侧及周围的温度变化，而在加工材料内部存在结构缺陷时，加工材料热传导受影响，会出现温度变化不均匀的现象，而通过这一现象能够分析加工材料内部结构缺陷的位置，判断其是否会影响到刨沟加工的精度。

[0031] 另一可选的，钢结构的内部缺陷，如带状组织、非金属夹杂物、白点、缩孔、疏松、偏析等，都会对其热传导性能产生影响。

[0032] 示例性的，带状组织会使金属的力学性能呈各向异性，沿带状组织的方向热传导性能可能优于其垂直方向；此外，非金属夹杂物和其他缺陷如白点、缩孔等，会扰乱热流路径，降低热传导率。

[0033] 参阅图2，图2为维修气刨机器人的控制系统，在一种实施例中，维修气刨机器人控制系统包括：处理设备，用于对传感器矩阵所采集加工材料表面温度数据进行处理，可选的，处理设备可以为微处理器，另外，处理设备还能够设置为电脑主机等任意具备通信功能的处理设备。

[0034] 进给组件，控制维修气刨机器人的碳棒进给速度；电流控制组件，控制气刨机器人的电流大小；
气压控制组件，控制气刨机器人的气压大小；
调度模型，处理设备处理加工材料表面温度数据输入至调度模型中，由调度模型改变电流大小、气压大小以及碳棒进给速度。

[0035] 在本实施例中，调度模型的设置能够根据加工材料表面温度数据来还原加工材料状态，而由于传感器矩阵采集加工材料表面温度状态，在进行气刨的过程中会出现温度变化，因为，多点之间的温度变化能够范围加工材料内部缺陷，从而便于对电流、气压和碳棒进给速度进行调整。

[0036] 参阅图3，图3公开了气刨作业中的多次气刨顺序，在一种实施例中，由于所设定的气刨深度、宽度和精度无法通过单次气刨完成，因此，需要对刨沟进行多次加工，来达到所需的刨沟状态。

[0037] 因此，通过设定所需加工的刨沟数据来对气刨次数进行调整，设定单次气刨的最大气刨尺寸，根据所需气刨加工尺寸计算刨沟中最大气刨尺寸的次数，并调整最后两次气刨加工的尺寸，使最后两次气刨加工尺寸一致。

[0038] 示例性的，气刨加工尺寸为11mm，最大气刨尺寸为3mm，则最大气刨尺寸次数为3，而加工至11mm需要四次气刨，调整最后两次气刨加工的尺寸，四次气刨的尺寸分别为3mm、3mm、2.5mm、2.5mm。

[0039] 在本实施例中，设置多次加工能够便于对刨沟状态进行修整，在气刨加工的过程中，单次加工达到刨沟尺寸的加工方式会导致刨沟的精度无法保证，会导致加工材料局部过热，而通过多次加工的方式不仅能够保证刨沟精度，还能够多次根据加工材料内部缺陷来对气刨加工进行调整。

[0040] 另外的，由于传感器矩阵通过加工材料表面温度来实现对加工材料内部的缺陷分析，因此，在温度出现较为明显的变化时更能够精准的进行缺陷分析，而通过多次气刨加工的方式，能够避免刨沟整体温度过高，导致无法分析缺陷的问题。

[0041] 在一种实施例中，通过材料信息数据建立数据库，数据库包括不同材料进行气刨加工时气刨机器人的电流、气压以及碳棒进给速度随对应的加工深度，以及所对应材料的热传导变化，进行加工材料加工时，通过调取数据库中对应加工材料的数据库材料信息作为基准来进行加工材料的加工，而数据库调取数据库材料信息后人工对加工材料信息和数据库材料信息进行核验。

[0042] 在本实施例中，通过建立材料数据库，在进行气刨加工时，能够直接利用数据库内部所对应的加工参数据来对加工材料进行加工，加工多种不同类型的材料时，只需要检索对应加工材料的数据库材料信息就能够快速完成对加工材料气刨加工电流、气压和碳棒进给速度的设定。

[0043] 可选的，数据库能够设定材料对应不同的编号，在加工相应材料时，只需要调出对应的编号即能够完成对加工材料的便捷设定。

[0044] 在一种实施例中，传感器矩阵对刨沟进行检测，对传感器采集点进行标记，采集点均匀分布于刨沟内部以及边缘位置，其中采集点以刨沟所覆盖采集点的边角位置为原点。

[0045] 可选的，如图5所示，原点坐标点（x.y）为（0.0），该原点的位置位于刨沟所覆盖采集点的左下角，原点坐标向右延伸则y增大，原点坐标向左延伸则x增大。

[0046] 另一可选的，传感器矩阵设置于刨沟加工的一侧，且传感器矩阵的位置固定，不会随着气刨机器人的运动产生变化，而气刨加工的中心位置通过多个采集点的温度以及碳棒进给速度来确定。

[0047] 另外可选的，传感器矩阵设置于加工材料的两侧，形成对刨沟加工一侧以及材料背侧的温度检测，通过材料背侧的温度检测能够更好的反映加工材料内部缺陷，且减少气刨加工电流对采集点采集温度精准性的影响。

[0048] 参阅图4，图4为一种实施例中温度变化曲线。在一种实施例中，采集点气刨加工时间内的温度变化绘制为温度变化曲线，基于采集点温度变化曲线分析加工材料内部缺陷，通过热传导方程计算单位时间内通过加工材料截面的热量，根据热传导方程计算生成的温度曲线来与温度变化曲线对比，确定缺陷位置及状态。

[0049] 在本实施例中，热传导方程如下：；
其中：q是单位时间内通过材料截面的热量（热流量）；k是钢材的导热系数；A是截面的横截面积； 是温度梯度，表示单位长度内的温度变化。

[0050] 通过温度变化曲线与温度曲线进行对比，能够根据温度变化曲线来进行缺陷的分析，在出现温度变化曲线幅度与温度曲线不一致时，表示该位置存在相应的缺陷。

[0051] 可选的，根据温度变化曲线与温度曲线的变化状态来分析缺陷状态，在加工材料内部出现缺陷孔洞时，对应位置的采集点温度变化曲线出现波动变化，根据波动变化分析缺陷状态。

[0052] 在一种实施例中，缺陷状态根据温度变化曲线来进行分析，通过收集不同缺陷状态所对应的温度变化曲线来进行深度学习，通过识别温度变化曲线变形状态匹配相应的缺陷，并根据温度变化曲线变形状态调整电流、气压以及碳棒进给速度。

[0053] 在本实施例中，分析温度变化曲线变形状态所对应的缺陷能够更好的对刨沟进行气刨处理，而由于缺陷位置与非缺陷位置的强度和厚度均不一致，因此，相同的电流、气压和碳棒进给速度会导致刨沟出现变化，较容易出现刨沟过深的问题。

[0054] 在一种实施例中，采集点温度变化曲线确定缺陷大小，采集点温度变化曲线出现偏离温度曲线时，对出现偏离温度变化曲线所对应的采集点进行标记，获取该缺陷覆盖范围内的采集点温度变化曲线对应温度变化，根据温度变化位置对电流、气压和碳棒进给速度进行调整。

[0055] 在本实施例中，通过出现偏离温度曲线的温度变化曲线，来确定缺陷所覆盖的大小，进而能够便于对缺陷处气刨作业的电流、气压以及碳棒进给速度进行调整。

[0056] 在一种实施例中，根据电流、气压以及碳棒进给速度对权值进行计算，分别改变电流、气压以及碳棒进给速度来计算对材料的影响：；
其中，Td、Tq、Tf分别为电流影响值、气压影响值以及碳棒进给速度影响值，Da为标准电流值、D1为变化电流值、Qa为标准气压值、Q1为变化气压值、Fa为标准碳棒进给速度、F1为变化碳棒进给速度、Ba、B1、B2、B3分别为标准值下材料气刨量、变化电流值下材料气刨量、变化气压值下材料气刨量以及变化碳棒进给速度下材料气刨量。

[0057] 在本实施例中，通过计算不同电流、气压以及碳棒进给速度对气刨量所产生的影响，在出现缺陷时，能够修改对应的参数来改变气刨量，从而完成对缺陷位置的气刨加工。

[0058] 在一种实施例中，根据缺陷类型将缺陷位置分为缺失缺陷以及压缩缺陷，缺失缺陷对应加工材料内部出现孔洞的情况，压缩缺陷对应加工材料内部出现高于加工材料强度的情况。

[0059] 在本实施例中，针对缺陷类型对缺陷位置进行区分，能够判断该位置缺陷应该增加气刨强度还是减少气刨强度，进一步的保证气刨精度。

[0060] 综上所述，本发明上述实施方式所揭露的技术方案至少具有以下优点：1、本发明通过对刨沟位置进行检测，获取材料的传导状态并根据材料的传导状态来对参数进行相应的调整，保证刨沟的精度，而根据材料传导状态的变化能够获取参数调整的状态，以保证刨沟位置的精确，减少因材料内部问题而导致的刨沟精度受影响。

[0061] 2、在进行气刨的过程中，刨沟周围位置会产生温度变化，而温度变化的状态会因材料内部结构而产生影响，在材料内部的结构稳定时，温度的传导变化较为稳定，能够较为稳定的进行传导扩散，而在材料内部的结构存在缺陷时，温度的传导会产生变化。

[0062] 3、控制系统在进行气刨工作的过程中，根据材料信息的不同，来自动对电流、气压和碳棒进给速度进行调整，而相对于普通的控制系统而言，本系统通过设定刨沟深度、宽度和精度来进行维修气刨机器人的控制，而非固定电流、气压和碳棒进给速度。

[0063] 4、设定固定值的刨沟深度、宽度和精度，能够根据材料特性来进行电流、气压和碳棒进给速度的调整，而通过传感器矩阵来形成对刨沟状态的监测，获取材料刨沟位置所存在的缺陷，在刨沟位置自动改变电流、气压和碳棒进给速度，来保证刨沟的精度。

[0064] 虽然结合以上实施方式公开了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以所附的权利要求所界定的为准。