[發(fā)明專利]螺旋板式換熱器端面焊縫自動引導(dǎo)焊接的焊接裝置和方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810040157.5
• 申請日: 2018-01-16
• 公開（公告）號: CN108127217A
• 公開（公告）日: 2018-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫堅;陸城煒;徐紅偉;鐘邵俊;王凱;張海波;倪鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 中國計量大學(xué);溫嶺市風(fēng)云機器人有限公司
• 主分類號: B23K9/032
• 分類號: B23K9/032;B23K9/095;B23K9/127;B23K9/32
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發(fā)明公開了一種螺旋板式換熱器端面焊縫自動引導(dǎo)焊接的焊接裝置和方法。包括Y軸直線模組、Z軸直線模組和X軸直線模組，三個直線模組均主要由導(dǎo)軌塊和滑塊組成，三軸機器人Z軸直線模組上裝有焊槍和光視覺探測器，Z軸直線模組的底端有可旋轉(zhuǎn)圓臺，可旋轉(zhuǎn)圓臺置待焊接零件；方法是建立三維測量數(shù)學(xué)模型，獲得映射關(guān)系；將螺旋板式換熱器端面焊縫朝上置于可旋轉(zhuǎn)圓臺上；通過CCD相機采集圖片，通過圖像處理算法獲得當(dāng)前檢測到的焊縫特征點，記錄當(dāng)前時刻；通過預(yù)測算法得到焊縫特征點在經(jīng)歷時間后實際焊接的焊接點位置。本發(fā)明實現(xiàn)了螺旋板式換熱器端面焊縫的自動跟蹤及焊接，取代費時費力的人工焊接，降低成本，提高工藝穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及焊縫自動跟蹤領(lǐng)域，尤其涉及了一種螺旋板式換熱器端面焊縫自動引導(dǎo)焊接的焊接裝置和方法。

背景技術(shù)

螺旋板式換熱器是一種新型換熱器，傳熱效率好，運行穩(wěn)定性高，適用于汽－汽、汽－液、液－液傳熱，并廣泛應(yīng)用于化學(xué)、石油、醫(yī)藥、輕工、軋鋼等行業(yè)。按結(jié)構(gòu)形式可以分為不可拆卸式(I型)螺旋板式及可拆卸式(Ⅱ型、Ⅲ型)螺旋板式換熱器，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)為JB/T4751-2003《螺旋板式換熱器》。其中I型不可拆式螺旋板式換熱器螺旋通道的端面采用焊接密封，因為具有較高密封性。在生產(chǎn)I型螺旋板式換熱器過程中，需要對端面進行焊接密封。螺旋板式換熱器由兩塊相互平行的鋼板張卷制而成，形成了兩個相互隔開的均勻螺旋通道，其端面的焊縫亦是同樣軌跡的焊縫。傳統(tǒng)的手工焊接費時費力，成本頗高且焊接效果會因為工人技術(shù)差異較大而難以保持穩(wěn)定的工藝技術(shù)水平。由于螺旋焊縫的復(fù)雜性，一般的焊縫跟蹤技術(shù)目前無法實現(xiàn)螺旋焊縫自動化焊接。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種螺旋板式換熱器端面焊縫自動引導(dǎo)焊接的焊接裝置和方法，解決了螺旋焊縫的自動跟蹤焊接問題，替代了傳統(tǒng)的手工焊接，使得焊接產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，焊接效率提高。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括：

一、一種螺旋板式換熱器端面焊縫自動引導(dǎo)焊接的焊接裝置：

包括Y軸直線模組、Z軸直線模組和X軸直線模組，三個直線模組均主要由導(dǎo)軌塊和嵌裝在導(dǎo)軌塊的條形槽上的滑塊組成，Y軸直線模組和X軸直線模組水平相垂直地布置安裝，X軸直線模組固定連接Y軸直線模組的滑塊，Z軸直線模組豎直地布置安裝，Z軸直線模組固定連接X軸直線模組的滑塊；三軸機器人Z軸直線模組的滑塊上安裝有焊槍和光視覺探測器，Z軸直線模組的底端下方設(shè)有可旋轉(zhuǎn)圓臺，可旋轉(zhuǎn)圓臺上放置待焊接零件。

所述的待焊接零件為螺旋板式換熱器，上設(shè)有平面螺紋式的焊縫。

由Y軸直線模組帶動X軸直線模組沿Y軸方向水平移動，由X軸直線模組帶動Z軸直線模組沿X軸方向水平移動，由Z軸直線模組帶動焊槍和光視覺探測器沿Z軸方向豎直移動。

所述焊槍末端和光視覺探測器末端的連線與Y軸直線模組平行。

所述光視覺探測器包括外殼以及安裝在外殼內(nèi)的激光發(fā)射器、鮑威爾棱鏡、反光鏡、CCD相機、光學(xué)鏡頭和帶通濾波片；激光發(fā)射器和CCD相機朝下，激光發(fā)射器下方依次布置有鮑威爾棱鏡和反光鏡，CCD相機下方依次布置有光學(xué)鏡頭和帶通濾波片；激光發(fā)射器產(chǎn)生點狀激光束，依次經(jīng)鮑威爾棱鏡和反光鏡后照射到待焊接零件，經(jīng)待焊接零件表面反射的光束依次經(jīng)帶通濾波片、光學(xué)鏡頭后入射到CCD相機被接收。

所述的鮑威爾棱鏡下方安裝兩片可調(diào)角度的反光鏡，調(diào)整兩片反光鏡的角度和位置使得線結(jié)構(gòu)激光經(jīng)兩片反光鏡依次反射后照射到CCD相機正下方的待焊接零件表面。

所述的可旋轉(zhuǎn)圓臺和三個直線模組均連接伺服電機，由伺服電機驅(qū)動，伺服電機連接機器人控制柜。