[發明專利]一種復雜管路智能裝配與焊接一體化裝置及方法

有效

• 申請號: 202011463758.0
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112719702B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（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

本發明提出的是一種復雜管路智能裝配與焊接一體化裝置及方法。基于管路三維數模，由數模解析軟件開展裝配位姿、在線檢測及焊接路徑規劃，由機器人抓取法蘭，并與六自由度平臺上的管路進行粗略對中。非接觸式在線測量系統依次掃描法蘭及管路，并將數據反饋至數模解析軟件，控制六自由度平臺進行管路與法蘭精準對中；焊接機器人的視覺系統自動捕捉焊縫位置，并實施點焊，點焊完成后，法蘭抓取機器人脫離法蘭。焊接機器人再次實施裝配焊接，對于局部不可達的焊縫位置，六自由度平臺根據焊接機器人反饋的無法焊接焊縫位置信息，自動調姿，輔助焊接機器人完成焊接工作。適宜作為一種復雜管路智能裝配與焊接一體化裝置及方法應用。

技術領域

本發明屬于船舶智能制造技術領域，涉及到數模驅動的復雜管路智能裝配與焊接，特別涉及一種復雜管路智能裝配與焊接一體化裝置及方法。

背景技術

目前，復雜管路裝配與焊接主要通過人工搭建管路與待焊接附件的限、定位工裝，依靠測量器具人為約束待焊接件位置，并進行手工焊接。此種方法效率低、勞動強度大、裝焊質量不可控，加工完畢的管路缺乏有效測量。

此外，在某些場合的案例中，有利用人工將管路與待焊接附件固定于旋轉工裝上，焊口隨著焊接機器人邊焊接邊旋轉，但此種方法的缺點在于：旋轉對管路的彎曲路徑及尺寸限制較大、通用化程度低，只適用于一些空間姿態簡單的小管路。其次，管路與待焊接附件的對中工作還需人為干預，這便削減了管路裝配、焊接的制作精度及智能化程度。

發明內容

本發明的目的在于提供一種復雜管路智能裝配與焊接一體化裝置及方法，本發明通過人機交互自動實現管路與待焊接附件的精準對中，六自由度平臺將根據焊接機器人視覺系統實時在線調整姿態，以此輔助焊接，克服管路裝配精確度不足、效率低、待焊接管路外觀形狀、尺寸受焊接工裝限制等缺點。通過非接觸式在線測量系統可及時、準確測量焊后成型組件精度，解決復雜管路智能裝配與焊接的技術問題。

本發明解決技術問題所采用的技術方案是：

一種復雜管路智能裝配與焊接一體化裝置包括六自由度平臺、裝配在六自由度平臺上的定位夾具、籠罩六自由度平臺的桁架、非接觸式在線測量系統、法蘭抓取機器人、焊接機器人和上位機系統；在六自由度平臺上設置有用于限位固定待焊接管路和待焊接法蘭的定位夾具，六自由度平臺一端設置有焊接機器人，焊接機器人的側部設有法蘭抓取機器人；桁架上部設置有非接觸式在線測量系統，非接觸式在線測量系統依次掃描待焊接管路及待焊接法蘭，并將管路三維信息將傳送至上位機系統數模解析軟件，上位機系統反饋信息與三維數模信息比對后，控制六自由度平臺管路裝配，焊接機器人完成待焊接管路與待焊接法蘭的焊接。

為了進一步的解決本發明所要解決的技術問題，在本發明的焊接機器人中，所述焊接機器人設有視覺識別系統，自動捕捉焊縫位置，進行組件點焊固定，抓取機器人脫離，焊接機器人聯動六自由度平臺，同步完成管道環焊縫的360度旋轉焊接，焊接安成后非接觸式在線測量系統檢測焊后成型組件精度；

進一步的，對于焊接機器人局部不可達的焊縫位置，其可聯動六自由度平臺實時在線調整焊縫空間姿態，進而完成全焊縫的焊接工作。

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)上位機系統基于待裝配、焊接管路的三維數模信息，數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劃。

2)法蘭抓取機器人根據數模解析軟件規劃的對中路徑，從法蘭螺孔定位工裝上抓取待焊接法蘭，并與固定在六自由度平臺上待焊接管路的法蘭裝配管路端面進行首次粗略位置對中。

3)裝配于桁架上的非接觸式在線測量系統，按照上位機系統的規劃路徑，依次掃描首次粗略位置對中、裝配后的待焊接法蘭、待焊接管路，掃描結果上傳至上位機系統。