[發明專利]一種小組立機器人在線自動焊接設備及焊接作業方法

有效

• 申請號: 201811269594.0
• 申請日: 2018-10-29
• 公開（公告）號: CN109352217B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 周文鑫;王旭;儲云澤;邢宏巖;于航;姜軍
• 申請（專利權）人: 上海船舶工藝研究所(中國船舶工業集團公司第十一研究所)
• 主分類號: B23K37/00
• 分類號: B23K37/00;B23K37/02;B63B73/43
• 代理公司: 上海世圓知識產權代理有限公司 31320
• 代理人: 王佳妮

1.一種小組立機器人在線自動焊接設備，其特征在于，包括焊接門架、直線導軌、伺服電機、機器人、傳感器固定支架、3D線激光掃描傳感器和上位機；所述焊接門架包括兩個豎直門架體和橫跨連接于兩個豎直門架體上面的水平門架體，兩個所述豎直門架體分別安裝于兩條相平行的直線導軌的滑塊上，所述直線導軌與伺服電機連接，所述水平門架體的下面固定連接有機器人和傳感器固定支架，所述傳感器固定支架水平設置且垂直于焊接門架的運動方向，傳感器固定支架上安裝有多個3D線激光掃描傳感器，所述3D線激光掃描傳感器朝下掃描設置，相鄰的兩個3D線激光掃描傳感器在水平方向上相間隔且掃描范圍相交；所述上位機控制并連接伺服電機、機器人和3D線激光掃描傳感器；所述直線導軌的兩端均安裝有限位器；兩條所述直線導軌之間設有輥道，所述輥道的運輸方向與焊接門架的運動方向相平行，輥道的起始段為上料區域，輥道連接有電機，所述電機與上位機連接，并由其控制；所述3D線激光掃描傳感器包括相連接的3D線激光掃描傳感器本體、電源模塊和通訊模塊，所述電源模塊連接有供電線路，所述通訊模塊通過通訊數據傳輸電纜與上位機連接；所述傳感器固定支架包括主體和高度調整連接支架；所述主體水平設置且垂直于焊接門架的運動方向，主體的橫截面呈開口朝下的U形，主體內安裝3D線激光掃描傳感器的3D線激光掃描傳感器本體，主體的外側表面安裝相對應的電源模塊和通訊模塊，主體內的側壁上設有線槽和蓋于線槽上的蓋板，所述線槽設置供電線路和通訊數據傳輸電纜；所述主體通過高度調整連接支架與焊接門架的水平門架體固定連接， 3D線激光掃描傳感器在傳感器固定支架的主體上呈水平走向的波浪狀分布，3D線激光掃描傳感器的測量最大范圍為3m，識別精度控制在1-5mm以內，激光點角度分辨率在0.1-0.5°以內，最大測量高度在0.7-2.5m之間，線激光掃描頻率在250Hz以上，掃描速度20～30mm/s，焊接門架的運動速度設定為20～30mm/s；所述高度調整連接支架呈倒置的L型，高度調整連接支架包括縱連接板、縱梁、橫梁和橫連接板，所述縱連接板上設有縱向走向的長條孔，所述縱梁的下端通過螺釘穿過縱連接板與主體連接，所述縱梁的上端與橫梁的一端連接，所述橫梁的另一端通過橫連接板與水平門架體固定連接; 所述上位機包括處理器和存儲器，所述存儲器中存儲有如下指令：規定焊接門架在直線導軌的帶動下移動的一段區域為焊接區域，控制輥道的電機工作，輥道將工件傳輸至焊接區域；控制伺服電機工作，直線導軌帶動焊接門架移動至焊接區域的起始端；直線導軌以指定速度帶動焊接門架移動，3D線激光掃描傳感器打開開始掃描，直至焊接門架移動完整個焊接區域，3D線激光掃描傳感器關閉掃描,焊接門架停止移動；對3D線激光掃描傳感器掃描得到的點云數據進行模型重構，生成帶有焊接路徑順序和焊接工藝的焊接程序；焊接門架復位至焊接區域的起始端；機器人根據焊接程序執行焊接作業。