一種機(jī)器人管板焊接方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種機(jī)器人管板焊接方法，將機(jī)器人用于壓力容器管板焊接領(lǐng)域，具體包括以下步驟：將管板焊接頭與檢測(cè)單元集成安裝于機(jī)器人末端；根據(jù)管板焊接工藝要求，依據(jù)待焊接管板三維模型規(guī)劃焊接路徑并編寫(xiě)焊接程序?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)焊接；采用視覺(jué)檢測(cè)的方法對(duì)焊接質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。本發(fā)明將焊接檢測(cè)單元與機(jī)器人組合運(yùn)用，提高了焊接加工效率，焊接方法智能化程度高，可對(duì)多種尺寸的工件進(jìn)行加工，并保證了產(chǎn)品的焊接質(zhì)量。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種機(jī)器人管板焊接方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機(jī)器人壓力容器管板焊接方法，屬于壓力容器焊接領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]管板是換熱器、反應(yīng)器、儲(chǔ)存器等壓力容器中常用的構(gòu)件，在石油、化工、電力、冶金、輕工、核電等行業(yè)的應(yīng)用極其廣泛。2011年中國(guó)壓力容器規(guī)模以上企業(yè)419家，行業(yè)產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值為707億元，預(yù)計(jì)至2017年我國(guó)金屬壓力容器行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將突破1200億元。但我國(guó)壓力容器的焊接制造過(guò)程長(zhǎng)期存在自動(dòng)化程度低、效率低、需要大量技術(shù)工人重復(fù)勞動(dòng)等問(wèn)題，提高成本的同時(shí)，質(zhì)量也難以保證。目前我國(guó)的壓力容器制造行業(yè)與世界工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比，無(wú)論在產(chǎn)能、生產(chǎn)效率、技術(shù)裝備的先進(jìn)性還是產(chǎn)品質(zhì)量控制與管理、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和信息化技術(shù)的應(yīng)用方面都存在較大差距。
[0003]目前，雖然壓力容器的焊接已開(kāi)始采用焊接操作架、自動(dòng)化焊接小車(chē)等半自動(dòng)化、專(zhuān)用化的焊接裝備，但這些裝置的使用和安裝過(guò)程復(fù)雜，自動(dòng)化程度不高。由于壓力容器的體積和重量通常都較大、運(yùn)輸?shù)跹b困難，且焊接回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的體積龐大、成本較高，不易進(jìn)行變位操作。急需開(kāi)發(fā)一種既能保證產(chǎn)品質(zhì)量，又能提高焊接效率的自動(dòng)化焊接方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種機(jī)器人管板焊接方法，該焊接方法智能化程度高、操作簡(jiǎn)便、并且能保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高加工效率。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0006]一種機(jī)器人管板焊接方法，包括以下步驟:
[0007]A.將需要焊接的管板組裝好，并固定在焊接夾具上；
[0008]B.將焊接檢測(cè)單元安裝到機(jī)器人末端，對(duì)管板組裝質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)；
[0009]C.啟動(dòng)預(yù)先設(shè)定的機(jī)器人示教程序，對(duì)管板進(jìn)行定位；
[0010]D.待管板定位完成后，啟動(dòng)預(yù)先設(shè)定的定位焊焊接程序，對(duì)每一個(gè)管口進(jìn)行定位焊;
[0011]E.待定位焊焊接完成后，對(duì)定位焊焊接質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)；
[0012]F.啟動(dòng)打底焊焊接程序，對(duì)管板進(jìn)行焊接；
[0013]G.待打底焊焊接完成后，對(duì)打底焊焊接質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)；
[0014]H.啟動(dòng)蓋面焊焊接程序，對(duì)管板進(jìn)行焊接；
[0015]1.待蓋面焊焊接完成后，機(jī)器人返回初始位置，完成管板的自動(dòng)焊接。
[0016]所述焊接檢測(cè)單元為將視覺(jué)檢測(cè)設(shè)備與管板焊接頭集成的功能單元；
[0017]所述焊接質(zhì)量檢測(cè)方法，為機(jī)器人視覺(jué)法，通過(guò)C⑶圖像采集、焊縫圖像處理對(duì)焊接缺陷進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)；
[0018]所述定位焊焊接程序、打底焊焊接程序及蓋面焊焊接程序均可根據(jù)焊接質(zhì)量檢測(cè)反饋的結(jié)果對(duì)焊接路徑進(jìn)行自動(dòng)選擇。
[0019]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明一種機(jī)器人管板焊接方法，將管板焊接檢測(cè)單元與機(jī)器人組合運(yùn)用，提高了焊接加工效率，焊接方法智能化程度高，可對(duì)多種尺寸的工件進(jìn)行加工，并保證了產(chǎn)品的焊接質(zhì)量。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0021]圖1是本發(fā)明管板焊接中板料結(jié)構(gòu)圖；
[0022]圖2是本發(fā)明一種機(jī)器人管板焊接方法的步驟流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]參照?qǐng)D1和圖2，一種機(jī)器人管板焊接方法，包括以下步驟:
[0024]A.將需要焊接的管板組裝好，并固定在焊接夾具上；
[0025]這時(shí)，焊接操作人員將管板組裝好，確定符合標(biāo)準(zhǔn)后，將其夾緊固定好。
[0026]B.將焊接檢測(cè)單元安裝到機(jī)器人末端，對(duì)管板組裝質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)；
[0027]在步驟B中，將焊接檢測(cè)單元安裝到機(jī)器人末端后，需對(duì)板組裝質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，所述管板組裝質(zhì)量檢測(cè)方法，為機(jī)器人視覺(jué)法，通過(guò)CXD圖像采集、圖像處理對(duì)管板的外形尺寸、組裝鋼板的板厚和材質(zhì)、待焊接區(qū)的清理狀況、焊縫加工坡口的尺寸及待使用的焊接材料等進(jìn)行檢測(cè)，并將其位置信息標(biāo)記反饋給焊接控制器，合格則留待定位焊接，否則將該管口記錄入庫(kù)以便在下一個(gè)工藝中剔除。
[0028]C.啟動(dòng)預(yù)先設(shè)定的示教程序，對(duì)管板進(jìn)行定位；
[0029]在步驟C中，焊接操作人員對(duì)管板進(jìn)行定位，確定機(jī)器人與管板之間的相對(duì)位置關(guān)系，并將數(shù)據(jù)記錄到示教程序中，以便后續(xù)焊接程序的使用。
[0030]D.待管板定位完成后，啟動(dòng)預(yù)先設(shè)定的定位焊焊接程序，對(duì)每一個(gè)管口進(jìn)行定位焊;
[0031]在步驟D中預(yù)先設(shè)定的定位焊焊接程序?yàn)楸ＷC管材焊件的外形尺寸和焊縫坡口間隙而設(shè)計(jì)的焊接程序，用來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人完成管板的定位焊接。定位焊焊接材料應(yīng)與正式焊接的焊接材料相同，定位焊焊縫兩端應(yīng)盡可能焊出斜坡，以方便焊縫的接頭。
[0032]E.待定位焊焊接完成后，對(duì)定位焊焊接質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)；
[0033]在步驟E中，待管板冷卻后，需對(duì)管子定位焊焊接質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，所述定位焊焊接質(zhì)量檢測(cè)方法，為機(jī)器人視覺(jué)法，通過(guò)C⑶圖像采集、焊縫圖像處理對(duì)漏焊、裂紋、未焊透、夾渣、氣孔等缺陷進(jìn)行檢測(cè)，并將其位置信息標(biāo)記反饋給焊接控制器，合格則定位焊接，否則將該管口記錄入庫(kù)以便在下一個(gè)工藝中剔除。
[0034]F.啟動(dòng)打底焊焊接程序，對(duì)管板進(jìn)行焊接；
[0035]在步驟F中，所述打底焊焊接程序?yàn)榭紤]焊接應(yīng)力和變形而設(shè)計(jì)的焊接程序，用來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人完成管板的打底焊接，同時(shí)盡量減小焊接件的熱變形，保證焊接質(zhì)量；在打底焊焊接程序運(yùn)行過(guò)程中，控制器會(huì)將待焊管孔的位置信息與視覺(jué)檢測(cè)裝置反饋的具有缺陷的焊縫位置信息進(jìn)行對(duì)比判斷，以便機(jī)器人跳過(guò)有缺陷的焊縫進(jìn)行后續(xù)焊接。
[0036]G.待打底焊焊接完成后，對(duì)打底焊焊接質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)；
[0037]在步驟G中，待機(jī)器人焊接完成后，需對(duì)打底焊焊接質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，所述打底焊焊接質(zhì)量檢測(cè)方法，為機(jī)器人視覺(jué)法，通過(guò)CXD圖像采集、焊縫圖像處理對(duì)焊縫外形尺寸、焊縫表面缺陷、焊件變形等宏觀缺陷進(jìn)行檢測(cè)，并將其位置信息標(biāo)記反饋給焊接控制器，合格則進(jìn)行焊接，否則將該管口記錄入庫(kù)以便在下一個(gè)工藝中剔除。
[0038]H.啟動(dòng)蓋面焊焊接程序，對(duì)管板進(jìn)行焊接；
[0039]在步驟H中，所述的蓋面焊焊接程序?yàn)榭紤]焊接應(yīng)力和變形而設(shè)計(jì)的焊接程序，用來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人完成管板的蓋面焊接，同時(shí)盡量減小焊接件的熱變形，保證焊接質(zhì)量；在蓋面焊焊接程序運(yùn)行過(guò)程中，控制器會(huì)將待焊管孔的位置信息與視覺(jué)檢測(cè)裝置反饋的具有缺陷的焊縫位置信息進(jìn)行對(duì)比判斷，以便機(jī)器人跳過(guò)有缺陷的焊縫進(jìn)行后續(xù)焊接。
[0040]1.待蓋面焊焊接完成后，機(jī)器人返回初始位置，完成管板的自動(dòng)焊接。
[0041]在實(shí)際應(yīng)用中，焊接機(jī)器人系統(tǒng)采用瑞士 ABB公司生產(chǎn)的機(jī)器人系統(tǒng)，焊接電源為全數(shù)字焊接電源，并采用管板焊接專(zhuān)用焊槍。本發(fā)明焊接機(jī)器人系統(tǒng)將焊接檢測(cè)單元與焊接機(jī)器人組合運(yùn)用，提高了焊接加工效率，焊接方法智能化程度高，可對(duì)多種尺寸的工件進(jìn)行加工，并保證了產(chǎn)品的焊接質(zhì)量。
[0042]以上是對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施進(jìn)行了具體說(shuō)明，但本發(fā)明并不限于所述實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可以作出各種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請(qǐng)權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種機(jī)器人管板焊接方法，其特征在于:包括以下步驟: A.將需要焊接的管板組裝好，并固定在焊接夾具上； B.將焊接檢測(cè)單元安裝到機(jī)器人末端，對(duì)管板組裝質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)； C.啟動(dòng)預(yù)先設(shè)定的機(jī)器人示教程序，對(duì)管板進(jìn)行定位； D.待管板定位完成后，啟動(dòng)預(yù)先設(shè)定的定位焊焊接程序，對(duì)每一個(gè)管口進(jìn)行定位焊； E.待定位焊焊接完成后，對(duì)定位焊焊接質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)； F.啟動(dòng)打底焊焊接程序，對(duì)管板進(jìn)行焊接； G.待打底焊焊接完成后，對(duì)打底焊焊接質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)； H.啟動(dòng)蓋面焊焊接程序，對(duì)管板進(jìn)行焊接； 1.待蓋面焊焊接完成后，機(jī)器人返回初始位置，完成管板的自動(dòng)焊接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)器人管板焊接方法，其特征在于:所述焊接檢測(cè)單元為將視覺(jué)檢測(cè)設(shè)備與管板焊接頭集成的功能單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)器人管板焊接方法，其特征在于:所述焊接質(zhì)量檢測(cè)方法，為機(jī)器人視覺(jué)法，通過(guò)CCD圖像采集、焊縫圖像處理對(duì)焊接缺陷進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)器人管板焊接方法，其特征在于:所述定位焊焊接程序、打底焊焊接程序及蓋面焊焊接程序均可根據(jù)焊接質(zhì)量檢測(cè)反饋結(jié)果自動(dòng)修正焊接路徑。
【文檔編號(hào)】B23K37/00GK104384763SQ201410495815
【公開(kāi)日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月24日
【發(fā)明者】平雪良, 田媛, 白亮亮, 蔣毅, 李朝陽(yáng) 申請(qǐng)人:江南大學(xué)