本實(shí)用信息涉及船舶設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種用于船舶板架結(jié)構(gòu)機(jī)器人的智能焊接系統(tǒng)，尤其涉及一種用于船舶中組立板架結(jié)構(gòu)格子間的焊接機(jī)器人智能焊接系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

作為世界造船大國，中國目前的船舶產(chǎn)量穩(wěn)居世界前三，但是從造船技術(shù)上，還落后于西方發(fā)達(dá)國家，絕大部分工序需要大量的勞動(dòng)力。隨著工業(yè)4.0和中國制造2025的提出，造船業(yè)要大力向自動(dòng)化、智能化方面發(fā)展。

在船舶制造中，焊接占據(jù)著重要位置，工作量及成本均占到船體建造的30%-40%。針對(duì)長直焊縫，比如在一些拼板、小組立等工序，大量船廠已經(jīng)采用焊接專機(jī)等自動(dòng)化設(shè)備，但對(duì)于分段艙室等中組立結(jié)構(gòu)，存在著焊縫短、結(jié)構(gòu)形式多樣等特點(diǎn)，不適合采用焊接專機(jī)等自動(dòng)化設(shè)備，目前還是全部采用手工焊的方式進(jìn)行。西方發(fā)達(dá)造船國家，針對(duì)船舶艙室等復(fù)雜結(jié)構(gòu)，已經(jīng)采用焊接機(jī)器人等智能化設(shè)備，國內(nèi)船廠在此方向，還處于研發(fā)階段，沒有應(yīng)用實(shí)際案例。

機(jī)器人由于其節(jié)約成本、提高效率、保證質(zhì)量、可重復(fù)性高等特點(diǎn)，已在制造業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)機(jī)器人采用示教、離線編程等方式進(jìn)行焊接路徑的確定，適用于產(chǎn)品較小、批量大、裝配精準(zhǔn)等行業(yè)，例如汽車、零部件等，但船舶行業(yè)有自己的特點(diǎn)。以本實(shí)用信息為例，船舶板架結(jié)構(gòu)是船舶艙室的典型結(jié)構(gòu)，其中焊縫結(jié)構(gòu)形式多樣，量小品多，焊縫短小，且船廠裝配精度不高，即使相同結(jié)構(gòu)也有偏差，所以傳統(tǒng)機(jī)器人的示教方式不僅操作工作量巨大，且效率低下，顯然不適合船舶行業(yè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用信息的目的在于提供一種改進(jìn)的用于船舶板架結(jié)構(gòu)機(jī)器人的智能焊接系統(tǒng)，它可克服現(xiàn)有技術(shù)中精度差、效率低下的一些不足。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用信息的技術(shù)方案是：用于船舶板架結(jié)構(gòu)機(jī)器人的智能焊接系統(tǒng)，其特征在于：所述的智能焊接系統(tǒng)包括焊接裝置、與焊接裝置相連的數(shù)字化焊接電源和控制系統(tǒng)；所述的焊接裝置包括導(dǎo)軌，和設(shè)在導(dǎo)軌上的焊接機(jī)器人系統(tǒng)，控制系統(tǒng)連接有一人機(jī)交互系統(tǒng)，所述的人機(jī)交互系統(tǒng)對(duì)焊接機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行控制；所述的焊接機(jī)器人系統(tǒng)包括機(jī)械手臂，機(jī)械手臂連接有激光掃面件和焊槍裝置。

進(jìn)一步，所述的導(dǎo)軌設(shè)置于導(dǎo)軌機(jī)架上，導(dǎo)軌機(jī)架上設(shè)有焊接裝置底座，焊接裝置底座設(shè)有導(dǎo)向輪，焊接裝置通過導(dǎo)向輪可在導(dǎo)軌機(jī)架上滑動(dòng)；焊接裝置底座上設(shè)有焊接送絲裝置和清槍剪絲設(shè)備。

使用時(shí)本實(shí)用信息的焊接機(jī)器人系統(tǒng)是專門針對(duì)船舶中組立板架結(jié)構(gòu)，本實(shí)用信息的焊接機(jī)器人系統(tǒng)啟動(dòng)后，全程無需人工干預(yù)，在機(jī)器人結(jié)束一個(gè)單元的工作后，會(huì)通過導(dǎo)軌自動(dòng)移至下一個(gè)單元進(jìn)行工作。針對(duì)結(jié)構(gòu)的裝配精度、擺放位置要求較低，且整個(gè)系統(tǒng)拆裝、吊運(yùn)方便，可解決船廠工件較大、不易移動(dòng)的現(xiàn)狀。

附圖說明

圖1為本實(shí)用信息一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用信息的導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本實(shí)用信息的智能焊接系統(tǒng)所需要焊接板材的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用信息作進(jìn)一步的描述。

各附圖的標(biāo)示表示如下：

1焊槍裝置、2激光掃描件、3機(jī)械手臂、4清槍剪絲設(shè)備、5導(dǎo)軌、6焊接送絲裝置、7數(shù)字化焊接電源、8控制系統(tǒng)、9人機(jī)交互系統(tǒng)、10底板、11肋板、12補(bǔ)板、13過焊孔、14縱骨。

本實(shí)用信息所述的用于船舶板架結(jié)構(gòu)機(jī)器人的智能焊接系統(tǒng)，其與現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別在于：所述的智能焊接系統(tǒng)包括焊接裝置、與焊接裝置相連的數(shù)字化焊接電源和控制系統(tǒng)；所述的焊接裝置包括導(dǎo)軌，和設(shè)在導(dǎo)軌上的焊接機(jī)器人系統(tǒng)，控制系統(tǒng)連接有一人機(jī)交互系統(tǒng)，所述的人機(jī)交互系統(tǒng)對(duì)焊接機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行控制；

所述的焊接機(jī)器人系統(tǒng)包括機(jī)械手臂，機(jī)械手臂連接有激光掃面件和焊槍裝置。

可選的，所述的導(dǎo)軌設(shè)置于導(dǎo)軌機(jī)架上，導(dǎo)軌機(jī)架上設(shè)有焊接裝置底座，焊接裝置底座設(shè)有導(dǎo)向輪，焊接裝置通過導(dǎo)向輪可在導(dǎo)軌機(jī)架上滑動(dòng)；焊接裝置底座上設(shè)有焊接送絲裝置和清槍剪絲設(shè)備。

進(jìn)一步，所述的導(dǎo)軌由縱向?qū)к墬l和橫向?qū)к墬l連接而成，縱向?qū)к墬l與橫向?qū)к墬l的連接處設(shè)有凸起接觸條，所述的凸起接觸條為導(dǎo)軌限位裝置，整個(gè)軌道呈長方形，在軌道的兩端部和中部設(shè)有邊界卡位件，所述的邊界卡位件共有六塊，兩兩為一組，分別設(shè)置于軌道的兩端和中部，邊界卡位件設(shè)置于軌道的下方，每塊邊界卡位件由一塊底板和設(shè)在底板上的凸起的卡條構(gòu)成，卡條與導(dǎo)軌之間的距離為10-35mm，卡條為電磁鐵，上述結(jié)構(gòu)可以精確控制焊接機(jī)器人在導(dǎo)軌上的行走、停止和轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)。

在一個(gè)實(shí)施例中，焊接裝置底座上設(shè)有支撐臂，所述的機(jī)械手臂與支撐臂之間為可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，機(jī)械手臂上設(shè)有軸法蘭盤，所述的焊槍裝置和激光掃描件均設(shè)置在軸法蘭盤上，所述的激光掃描件設(shè)置于焊槍裝置的下方。

進(jìn)一步的，支撐臂上設(shè)有焊接送絲裝置，焊槍裝置與機(jī)械手臂之間也為可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，焊槍裝置上設(shè)有焊槍。

具體來說，將整個(gè)智能焊接系統(tǒng)落位至需要焊接的位置上，通過人機(jī)交互系統(tǒng)，采用一鍵式啟動(dòng)方式開始工作。機(jī)械手臂帶動(dòng)安裝在其靠前部位的激光掃描系統(tǒng)沿特定軌跡進(jìn)行運(yùn)動(dòng)并收集收據(jù)，激光掃描系統(tǒng)將收集到的數(shù)據(jù)（焊縫位置特征點(diǎn)）傳輸至控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)將得到的數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比、計(jì)算，得出差值（偏差量），隨即重新進(jìn)行焊接軌跡規(guī)劃并換算成機(jī)械手臂的移動(dòng)數(shù)據(jù)，且將數(shù)據(jù)反饋至機(jī)械手臂，機(jī)械手臂根據(jù)最終得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。焊接系統(tǒng)與機(jī)械手臂協(xié)同工作，當(dāng)機(jī)械手臂分別到達(dá)焊縫起止位置時(shí)，焊接系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行起收弧程序。當(dāng)一個(gè)焊接單元工作結(jié)束時(shí)，機(jī)械手臂自動(dòng)執(zhí)行清槍剪絲程序完成清槍剪絲，并通過導(dǎo)軌自動(dòng)移至下一個(gè)焊接單元繼續(xù)工作。

首先，根據(jù)焊接結(jié)構(gòu)形式，規(guī)劃焊縫信息采集位置，并根據(jù)激光掃描器的掃描范圍，編制相應(yīng)的機(jī)械手臂運(yùn)動(dòng)軌跡，使其帶動(dòng)激光掃描器掃描焊縫信息采集位置，同時(shí)，根據(jù)同樣的焊接結(jié)構(gòu)形式，編制相應(yīng)的機(jī)械手臂焊接軌跡。其次，激光掃描器固定在機(jī)械手臂軸法蘭盤上，與同樣固定在機(jī)械手臂軸法蘭盤上的焊槍形成固定空間幾何關(guān)系，并在控制系統(tǒng)中建立此關(guān)系模型。在工作過程中，激光掃描器完成掃描后，將焊縫實(shí)際位置信息傳輸至控制系統(tǒng)，根據(jù)激光掃描器與焊槍的空間位置關(guān)系模型，結(jié)合已編制好的機(jī)械手臂焊接軌跡，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整機(jī)械手臂實(shí)際焊接位置偏差量，并開始焊接。

因此，本實(shí)用信息具有如下優(yōu)點(diǎn)：

采用上述焊接機(jī)器人系統(tǒng)，所述激光掃描系統(tǒng)通過自動(dòng)掃描，能夠收集焊縫信息，并傳輸至控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)對(duì)收集到的信息進(jìn)行運(yùn)算，并傳輸至機(jī)器手臂，使其按照實(shí)際焊縫軌跡進(jìn)行焊接，全程無需人工干預(yù)。

采用上述焊接機(jī)器人系統(tǒng)，可通過人機(jī)交互系統(tǒng)對(duì)機(jī)器人進(jìn)行控制，包括啟動(dòng)、控制、參數(shù)調(diào)整、實(shí)時(shí)監(jiān)控。

采用上述焊接機(jī)器人系統(tǒng)，可根據(jù)實(shí)際情況，通過清槍剪絲設(shè)備，自動(dòng)或手動(dòng)進(jìn)行清槍剪絲。

采用上述焊接機(jī)器人系統(tǒng)，在機(jī)器人結(jié)束一個(gè)單元的工作后，會(huì)通過導(dǎo)軌自動(dòng)移至下一個(gè)單元進(jìn)行工作。

采用上述焊接機(jī)器人系統(tǒng)，工件擺放無需固定、機(jī)器人系統(tǒng)落位無需特別精準(zhǔn)、工件裝配精度需求不高。

本實(shí)用信息與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有明顯的優(yōu)勢。本實(shí)用信息的焊接機(jī)器人系統(tǒng)，啟動(dòng)后，全程無需人工干預(yù)，針對(duì)結(jié)構(gòu)的裝配精度、擺放位置要求較低，且整個(gè)系統(tǒng)拆裝、吊運(yùn)方便，可解決船廠工件較大、不易移動(dòng)的現(xiàn)狀。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用信息所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本實(shí)用信息具體實(shí)施只局限于上述這些說明。對(duì)于本實(shí)用信息所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用信息構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用信息的保護(hù)范圍。