[發(fā)明專利]一種復雜管路智能裝配與焊接一體化裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011463758.0
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112719702B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發(fā)明（設計）人: 明少航;裴定坤;李強;崔書榮;李鵬;林芳有;閆迪;徐明
• 申請（專利權）人: 渤海造船廠集團有限公司
• 主分類號: B23K37/00
• 分類號: B23K37/00;B23K37/02;B23K37/04
• 代理公司: 葫蘆島天開專利商標代理事務所(特殊普通合伙) 21230
• 代理人: 魏勇

1.一種復雜管路智能裝配與焊接一體化裝置，其特征是：包括六自由度平臺（8）、裝配在六自由度平臺（8）上的定位夾具（7）、籠罩六自由度平臺（8）的桁架（1）、非接觸式在線測量系統(tǒng)（2）、法蘭抓取機器人（3）、焊接機器人（4）和上位機系統(tǒng)；在六自由度平臺（8）上設置有用于限位固定待焊接管路（6）和待焊接法蘭（5）的定位夾具（7），六自由度平臺（8）一端設置有焊接機器人（4），焊接機器人（4）的側(cè)部設有法蘭抓取機器人（3）；桁架（1）上部設置有非接觸式在線測量系統(tǒng)（2），非接觸式在線測量系統(tǒng)（2）依次掃描待焊接管路（6）及待焊接法蘭（5），并將管路三維信息將傳送至上位機系統(tǒng)數(shù)模解析軟件，上位機系統(tǒng)反饋信息與三維數(shù)模信息比對后，控制六自由度平臺（8）管路裝配，焊接機器人（4）完成待焊接管路（6）與待焊接法蘭（5）的焊接；

應用一種復雜管路智能裝配與焊接一體化裝置的方法，包括以下步驟：

1).上位機系統(tǒng)基于待裝配、焊接管路的三維數(shù)模信息，數(shù)模解析軟件自動進行復雜彎管組件的裝配位姿、在線檢測及焊接路徑規(guī)劃；

2).法蘭抓取機器人（3）根據(jù)數(shù)模解析軟件規(guī)劃的對中路徑，從法蘭螺孔定位工裝上抓取待焊接法蘭（5），并與固定在六自由度平臺（8）上待焊接管路（6）的法蘭裝配管路端面進行首次粗略位置對中；

3).裝配于桁架（1）上的非接觸式在線測量系統(tǒng)（2），按照上位機系統(tǒng)的規(guī)劃路徑，依次掃描首次粗略位置對中、裝配后的待焊接法蘭（5）、待焊接管路（6），掃描結(jié)果上傳至上位機系統(tǒng)；

4).數(shù)模解析軟件將掃描的管路組件形位及接口處偏差，與三維數(shù)模進行比對，自動計算管路的位姿調(diào)整數(shù)據(jù)，上傳至控制系統(tǒng)，六自由度運動平臺（8）接收控制系統(tǒng)指令，進行管路位姿精確微調(diào)，完成管路組件精準對中，并在線檢測確認對中結(jié)果；

5).焊接機器人（4）的視覺自動識別系統(tǒng)，自動捕捉精準對中后的待焊接管路（6）與法蘭抓取機器人（3）機械抓手中的待焊接法蘭（5）之間的焊縫位置，并對焊縫進行點焊，以此固定待焊接法蘭（5）；

6).點焊工序完成后，法蘭抓取機器人（3）脫離待焊接法蘭（5），自動復位至初始工位；焊接機器人（4）將繼續(xù)對未焊接焊縫進行焊接，焊接機器人（4）聯(lián)動六自由度平臺（8），同步完成管道環(huán)焊縫的360度旋轉(zhuǎn)焊接，焊接完成后非接觸式在線測量系統(tǒng)（2）檢測焊后成型組件精度；

7).對于焊接機器人（4）局部不可達的焊縫位置，六自由度平臺（8）將根據(jù)焊接機器人（4）反饋的無法焊接焊縫位置信息，實時調(diào)整空間姿態(tài)，進而改變焊縫的空間位置，輔助焊接機器人（4）完成所有焊口的焊接工作，焊接完成后非接觸式在線測量系統(tǒng)（2）檢測焊后成型組件精度，重復上述步驟直至符合焊接要求。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種復雜管路智能裝配與焊接一體化裝置，其特征是：

所述六自由度平臺（8）設有定位夾具（7）和滑動夾具，可對不同形狀的復雜管路實現(xiàn)快速、準確固定；由定位夾具（7）固定其上的待焊接管路，提供沿x軸方向平移與旋轉(zhuǎn)、沿y軸方向平移與旋轉(zhuǎn)、沿z軸方向平移與旋轉(zhuǎn)的六個自由度。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種復雜管路智能裝配與焊接一體化裝置，其特征是：

所述非接觸式在線測量系統(tǒng)（2）可通過其本體豎直滑軌、桁架（1）上的水平滑軌以及掃描頭處兩臺伺服電機相互配合，共同實現(xiàn)沿x軸方向平移與旋轉(zhuǎn)、沿y軸方向平移、沿z軸方向平移與旋轉(zhuǎn)五個自由度運動。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種復雜管路智能裝配與焊接一體化裝置，其特征是：

所述上位機系統(tǒng)的數(shù)模解析軟件提取管件三維數(shù)模信息，為管件在六自由度平臺（8）上的定位提供坐標信息，并根據(jù)解析數(shù)據(jù)自動規(guī)劃非接觸式在線測量系統(tǒng)（2）的掃描路徑，以及管路與法蘭的裝配路徑。