[發(fā)明專利]一種小組立機器人在線自動焊接設(shè)備及焊接作業(yè)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811269594.0
• 申請日: 2018-10-29
• 公開（公告）號: CN109352217B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周文鑫;王旭;儲云澤;邢宏巖;于航;姜軍
• 申請（專利權(quán)）人: 上海船舶工藝研究所(中國船舶工業(yè)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(chǎn)權(quán)代理有限公司 31320
• 代理人: 王佳妮

本發(fā)明是一種小組立機器人在線自動焊接設(shè)備，包括焊接門架、直線導(dǎo)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；焊接門架上固定連接有機器人和傳感器固定支架，傳感器固定支架水平設(shè)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3D線激光掃描傳感器。通過焊接門架移動帶動3D線激光掃描傳感器掃描焊接區(qū)域得到點云數(shù)據(jù)，對點云數(shù)據(jù)進行模型重構(gòu)，生成機器人執(zhí)行程序，機器人進行焊接。還公開一種焊接作業(yè)方法。本發(fā)明能實現(xiàn)任意形狀的小組立工件模型的建立，提升了焊接作業(yè)生成的效率和機器人作業(yè)的效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機器人焊接，尤其涉及一種小組立機器人在線自動焊接設(shè)備及焊接作業(yè)方法。

背景技術(shù)

在船舶建造過程中，有大量的小組立工件的焊接作業(yè)，其作業(yè)量占整個船廠整體焊接作業(yè)量的15%以上，目前絕大部分船廠的小組立焊接仍然使用人工焊接，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機器人焊接技術(shù)已經(jīng)可完成自動焊接多規(guī)則、非標準形式的船舶構(gòu)件。

機器人自動焊接分為三個階段，第一階段為示教形式的機器人焊接，在這個階段，機器人使用固定的示教程序及進行固定作業(yè)，作業(yè)精度高但作業(yè)內(nèi)容不可變，適合汽車制造業(yè)中同型號大批量標準間的流水線生產(chǎn)；第二階段為離線編程機器人自動焊接，這種形式將被焊接件的模型導(dǎo)入離線編程軟件，技術(shù)人員在離線編程軟件上生成焊接程序，下發(fā)指導(dǎo)機器人作業(yè)，機器人可存儲多個作業(yè)，并根據(jù)需要調(diào)用對應(yīng)作業(yè)，這種方式即將示教作業(yè)轉(zhuǎn)移到上位機軟件上進行，可實現(xiàn)不停止焊接作業(yè)的情況下更新機器人作業(yè)程序；第三階段為在線編程機器人自動焊接，這種形式利用在線編程程序并借助三維成像技術(shù)，自動識別工件外形尺寸、工件類型，通過圖像處理算法提取工件數(shù)模，并通過工件特征點識別軟硬件系統(tǒng)自動規(guī)劃機器人焊接路徑，最終使用在線編程軟件自動生成帶機器人運動位姿的焊接作業(yè)程序，通過3D掃描設(shè)備和焊接路徑規(guī)劃算法的開發(fā)在線自動生成焊接程序的方式，已達到無需技術(shù)人員后臺離線生成作業(yè)，機器人可根據(jù)工件特征在線自動作業(yè)。

根據(jù)現(xiàn)階段機器人發(fā)展及船舶行業(yè)小組立焊接的實際要求，示教形式的機器人焊接無法完成小組立自動焊接，國內(nèi)已有部分船廠完成了船舶小組立機器人自動焊接生產(chǎn)線建造并投產(chǎn)，但需要配備專業(yè)編程人員進行實時程序更新，目前船舶行業(yè)的用于小組立機器人自動焊接相關(guān)技術(shù)尚屬空白，本發(fā)明可為機器人在線編程提供數(shù)據(jù)模型，并根據(jù)模型自動規(guī)劃焊接路徑和機器人位姿。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對上述問題，提供一種小組立機器人在線自動焊接設(shè)備及焊接作業(yè)方法。

本發(fā)明的目的可以通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種小組立機器人在線自動焊接設(shè)備，包括焊接門架、直線導(dǎo)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(dǎo)軌的滑塊上，所述直線導(dǎo)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(shè)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(shè)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(guī)定焊接門架在直線導(dǎo)軌的帶動下移動的一段區(qū)域為焊接區(qū)域，控制輥道的電機工作，輥道將工件傳輸至焊接區(qū)域；控制伺服電機工作，直線導(dǎo)軌帶動焊接門架移動至焊接區(qū)域的起始端；直線導(dǎo)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(qū)域，3D線激光掃描傳感器關(guān)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(shù)據(jù)進行模型重構(gòu)，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(fù)位至焊接區(qū)域的起始端；機器人根據(jù)焊接程序執(zhí)行焊接作業(yè)。

進一步地，所述直線導(dǎo)軌的兩端均安裝有限位器。