一種基于可移動(dòng)式厚板的自動(dòng)焊接系統(tǒng)及其焊接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及厚板的焊接機(jī)器人智能控制技術(shù)領(lǐng)域，具體地是設(shè)及一種基于可移動(dòng) 式厚板的自動(dòng)焊接系統(tǒng)及其焊接方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著船舶、道路交通、海洋工程等重型工業(yè)領(lǐng)域的快速發(fā)展，我國(guó)對(duì)厚板焊接的需 求也越來(lái)越大。在厚板焊接中，多層多道是常用的焊接方法之一。目前國(guó)內(nèi)厚板焊接中自動(dòng) 化程度較低，大部分焊接工作都是人工焊接完成，造成質(zhì)量穩(wěn)定性不足、產(chǎn)能不足等現(xiàn)象。 焊接機(jī)器人由于具有通用性強(qiáng)、工作可靠的優(yōu)點(diǎn)，采用機(jī)器人焊接已成為焊接自動(dòng)化技術(shù) 現(xiàn)代化的主要標(biāo)志。
[0003] 目前，國(guó)內(nèi)外大量應(yīng)用的弧焊機(jī)器人系統(tǒng)由于焊接路徑和焊接參數(shù)是根據(jù)實(shí)際作 業(yè)條件預(yù)先設(shè)置的，運(yùn)類(lèi)弧焊機(jī)器人對(duì)焊接作業(yè)條件的穩(wěn)定性要求嚴(yán)格，焊接時(shí)缺乏"柔 性"，表現(xiàn)出明顯的缺點(diǎn)。在實(shí)際弧焊過(guò)程中，焊接條件是經(jīng)常變化的，如工件尺寸較大，工 件規(guī)格不一致、加工和裝配上的誤差等。因此，本發(fā)明的發(fā)明人亟需構(gòu)思一種新技術(shù)W改善 其問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明旨在提供一種基于可移動(dòng)式厚板的自動(dòng)焊接系統(tǒng)及其焊接方法，其可W實(shí) 現(xiàn)自動(dòng)適應(yīng)工件差異性的厚板開(kāi)坡口多層多道的自動(dòng)焊接。 陽(yáng)0化]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0006] 一種基于可移動(dòng)式厚板的自動(dòng)焊接系統(tǒng)，包括底座和設(shè)置在所述底座上的工業(yè)機(jī) 器人、焊機(jī)W及工控機(jī)，其中所述工業(yè)機(jī)器人包括機(jī)器人控制柜、移動(dòng)手臂和設(shè)置在所述移 動(dòng)手臂上的送絲機(jī)和焊槍?zhuān)鏊徒z機(jī)將焊絲送入所述焊槍?zhuān)龊笜屔习惭b有用于獲取 焊縫檢測(cè)信息的激光傳感器；所述焊機(jī)上設(shè)有用于將工業(yè)機(jī)器人工具坐標(biāo)系與激光傳感器 坐標(biāo)系做關(guān)聯(lián)配置的激光傳感器控制器和用于將焊絲送入所述送絲機(jī)的送絲盤(pán)，所述焊機(jī) 和所述激光傳感器控制器均與所述機(jī)器人控制柜連接；所述工控機(jī)與所述機(jī)器人控制柜連 接，其內(nèi)置有焊接工藝數(shù)據(jù)卡。
[0007] 優(yōu)選地，還包括清槍器，所述清槍器設(shè)置在所述底盤(pán)上并與所述工業(yè)機(jī)器人相鄰， 其高度與焊槍所在的高度相匹配。
[0008] 優(yōu)選地，所述工控機(jī)上端設(shè)有一用于供用戶(hù)輸入工件特征信息W及在焊接過(guò)程中 顯示焊接狀態(tài)及設(shè)備狀態(tài)信息的觸摸屏。
[0009] 優(yōu)選地，所述底座為移動(dòng)底座，所述底座上安裝有若干個(gè)用于挪位的吊環(huán)。
[0010] 優(yōu)選地，所述焊機(jī)和所述激光傳感器控制器均與所述機(jī)器人控制柜通過(guò)總線連 接，所述觸摸屏與所述工控機(jī)通過(guò)總線連接。
[0011] 一種基于可移動(dòng)式厚板的自動(dòng)焊接方法，包括如下步驟：
[0012] Sl:獲取工件特征信息W及焊縫檢測(cè)信息，并將其傳送到工控機(jī)中；
[0013] S2:工控機(jī)通過(guò)對(duì)工件特征信息W及焊縫檢測(cè)信息進(jìn)行處理，計(jì)算并確定出焊接 層道分布及每層道的焊接工藝參數(shù)；
[0014] S3:工控機(jī)將焊接層道分布信息、焊接工藝參數(shù)傳送給工業(yè)機(jī)器人，工業(yè)機(jī)器人自 動(dòng)生成焊接軌跡程序；
[0015] S4:工業(yè)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)焊槍開(kāi)始對(duì)工件進(jìn)行焊接。
[0016] 優(yōu)選地，所述步驟S2具體包括：
[0017] S21:工控機(jī)內(nèi)的焊接專(zhuān)家?guī)煜到y(tǒng)通過(guò)獲取的工件特征信息W及焊縫檢測(cè)信息，對(duì) 焊縫層道分布進(jìn)行規(guī)劃，并計(jì)算出每層層道的橫截面積；
[0018] S22:根據(jù)焊接工藝數(shù)據(jù)卡中記載的不同特征變量下對(duì)應(yīng)的插值對(duì)每一層道的橫 截面積進(jìn)行修正；
[0019] S23:根據(jù)每層層道的橫截面積計(jì)算焊接工藝參數(shù)，所述焊接工藝參數(shù)包括焊接速 度、電流、電壓、焊槍擺動(dòng)數(shù)據(jù)；
[0020] S24:將計(jì)算的焊接工藝參數(shù)W特定格式添加到焊接工藝數(shù)據(jù)卡中。
[0021] 優(yōu)選地，所述步驟Sl具體包括：
[0022]Sll :通過(guò)觸摸屏將工件特征信息手動(dòng)輸入到工控機(jī)中，所述工件特征信息包括厚 度、長(zhǎng)度、坡口角度、坡口根部間隙；
[0023] S12:通過(guò)激光傳感器捜尋被焊工件的焊縫檢測(cè)信息并將其傳送到工控機(jī)中，所述 焊縫檢測(cè)信息包括被焊工件焊縫的起始點(diǎn)終點(diǎn)位置和焊縫坡口的尺寸信息。
[0024] 優(yōu)選地，所述步驟S3具體包括：
[00巧]S31 :工控機(jī)將焊接層道分布信息、焊縫的起始點(diǎn)終點(diǎn)位置信息傳送給工業(yè)機(jī)器 人，工業(yè)機(jī)器人通過(guò)起始點(diǎn)終點(diǎn)平移自動(dòng)生成焊接軌跡程序；
[00%] S32 :工控機(jī)將每層道的焊接工藝參數(shù)傳送給工業(yè)機(jī)器人。
[0027] 優(yōu)選地，所述焊接工藝數(shù)據(jù)卡W工件特征信息W及焊縫檢測(cè)信息為特征變量，通 過(guò)焊接工藝試驗(yàn)或收集行業(yè)內(nèi)積累的工藝數(shù)據(jù)，獲取不同特征變量下的層道分布、電流、電 壓、焊槍擺動(dòng)數(shù)據(jù)。
[0028] 采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明至少包括如下有益效果：
[0029] 本發(fā)明所述的基于可移動(dòng)式厚板的自動(dòng)焊接系統(tǒng)及其焊接方法，W填充量模型和 焊接工藝數(shù)據(jù)卡為依據(jù)，形成一套焊接專(zhuān)家?guī)煜到y(tǒng)，通過(guò)獲取焊接板材及裝配情況信息，對(duì) 焊縫層道分布進(jìn)行規(guī)劃，并計(jì)算每層道的焊接工藝參數(shù)。并使用激光傳感技術(shù)獲取焊縫起 始點(diǎn)終點(diǎn)位置數(shù)據(jù)，根據(jù)焊縫層道分布情況，計(jì)算各層道起始點(diǎn)終點(diǎn)位置數(shù)據(jù)。從而實(shí)現(xiàn)了 自動(dòng)適應(yīng)工件差異性的厚板開(kāi)坡口多層多道自動(dòng)焊接。
【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1為本發(fā)明所述的基于可移動(dòng)式厚板的自動(dòng)焊接系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031] 圖2為本發(fā)明所述的基于可移動(dòng)式厚板的自動(dòng)焊接方法流程圖；
[0032] 圖3為焊接層道分布示意圖；
[0033] 圖4為圖3的局部修正示意圖。 W34] 其中：1.工業(yè)機(jī)器人，2.焊機(jī)，3.工控機(jī)，4.送絲機(jī)，5.焊槍?zhuān)?.激光傳感器， 7.激光傳感器控制器，8.送絲盤(pán)，9.清槍器，10.觸摸屏，11.底座。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。 陽(yáng)的6] 連施倆I1
[0037] 如圖1所示，為符合本實(shí)施例的一種基于可移動(dòng)式厚板的自動(dòng)焊接系統(tǒng)，包括底 座11和設(shè)置在所述底座11上的工業(yè)機(jī)器人1、焊機(jī)2W及工控機(jī)3,其中所述工業(yè)機(jī)器人1 包括機(jī)器人控制柜、移動(dòng)手臂和設(shè)置在所述移動(dòng)手臂上的送絲機(jī)4和焊槍5,所述送絲機(jī)4 將焊絲送入所述焊槍5 (所述送絲機(jī)4將焊絲優(yōu)選通過(guò)送絲軟管送入所述焊槍5)，所述焊槍 5上安裝有用于獲取焊縫檢測(cè)信息的激光傳感器6 ;所述焊機(jī)2上設(shè)有用于將工業(yè)機(jī)器人1 工具坐標(biāo)系與激光傳感器6坐標(biāo)系做關(guān)聯(lián)配置的激光傳感器控制器7 (其可W在一定程度 上提高焊接的精確度）和用于將焊絲送入所述送絲機(jī)4的送絲盤(pán)8,所述焊機(jī)2和所述激光 傳感器控制器7均與所述機(jī)器人控制柜連接；所述工控機(jī)3與所述機(jī)器人控制柜連接，其內(nèi) 置有焊接工藝數(shù)據(jù)卡。激光傳感器6安裝在焊槍5上，激光傳感器控制器7與機(jī)器人控制 柜通過(guò)總線連接，并對(duì)機(jī)器人工具坐標(biāo)系與激光傳感器6坐標(biāo)系做關(guān)聯(lián)配置。激光傳感器 6用于焊前焊縫檢測(cè)，獲取打底層起始點(diǎn)、終點(diǎn)位置數(shù)據(jù)，W及焊縫坡口尺寸信息等，并將其 傳給工業(yè)機(jī)器人1，工業(yè)機(jī)器人1通過(guò)總線傳給工控機(jī)3。所述工控機(jī)3內(nèi)置的焊接工藝數(shù) 據(jù)卡和焊接專(zhuān)家?guī)煜到y(tǒng)，根據(jù)接收到的工件特征信息W及坡口尺寸信息，對(duì)焊縫層道分布 進(jìn)行規(guī)劃，并計(jì)算各層道的焊接參數(shù)，W及各層道起始點(diǎn)、終點(diǎn)位置數(shù)據(jù)，并將其傳給工業(yè) 機(jī)器人1。而后工業(yè)機(jī)器人1進(jìn)行焊接作業(yè)，對(duì)工件尺寸較大、規(guī)格不一致、加工和裝配上存 在較大誤差等的焊接工件有著很好的適應(yīng)性。
[0038] 優(yōu)選地，還包括清槍器9,所述清槍器9設(shè)置在所述底盤(pán)上并與所述工業(yè)機(jī)器人1 相鄰，其高度與焊槍5所在的高度相匹配。所述清槍器9用于焊槍5噴嘴的定期清理，使保 護(hù)氣順楊流出，保證焊接質(zhì)量。
[0039] 優(yōu)選地，所述工控機(jī)3上端設(shè)有一用于供用戶(hù)輸入工件特征信息W及在焊接過(guò)程 中顯示焊接狀態(tài)及設(shè)備狀態(tài)信息的觸摸屏10。
[0040] 優(yōu)選地，所述底座11為移動(dòng)底座11，所述底座11上安裝有若干個(gè)用于挪位的吊 環(huán)。
[0041] 優(yōu)選地，所述焊機(jī)2和所述激光傳感器控制器7均與所述機(jī)器人控制柜通過(guò)總線 連接，所述觸摸屏10與所述工控機(jī)3通過(guò)總線連接。
[0042] 本實(shí)施例所述的基于可移動(dòng)式厚板的自動(dòng)焊接系統(tǒng)，具有工件起始點(diǎn)檢測(cè)、焊縫 坡口尺寸自動(dòng)獲取、焊接參數(shù)自動(dòng)計(jì)算等功能，其對(duì)工件尺寸較大、規(guī)格不同、加工和裝配 誤差較大的工件焊接具有很好的適應(yīng)性。
[0043] 連施倆I2
[0044] 在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，如圖2所示，為符合本實(shí)施例的一種基于可移動(dòng)式厚板的自 動(dòng)焊接方法，包括如下步驟：
[0045]Sl:獲取工件特征信息W及焊縫檢測(cè)信息，并將其傳送到工控機(jī)中；
[0046] S2:工控機(jī)通過(guò)對(duì)工件特征信息W及焊縫檢測(cè)信息進(jìn)行處理，計(jì)算并確定出焊接 層道分布及每層道的焊接工藝參數(shù)；
[0047] S3:工控機(jī)將焊接層道分布信息、焊接工藝參數(shù)傳送給工業(yè)機(jī)器人，工業(yè)機(jī)器人自 動(dòng)生成焊接軌跡程序；
[0048] S4:工業(yè)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)焊槍開(kāi)始對(duì)工件進(jìn)行焊接。
[0049] 優(yōu)選地，所述步驟S2具體包括：
[0050] S21:工控機(jī)內(nèi)的焊接專(zhuān)家?guī)煜到y(tǒng)通過(guò)獲取的工件特征信息W及焊縫檢測(cè)信息，對(duì) 焊縫層道分布進(jìn)行規(guī)劃，并計(jì)算出每層層道的橫截面積；
[0051]