[發明專利]基于線激光焊縫檢測與跟蹤的曲面拼板焊接裝置及方法

在審

• 申請號: 202011493035.5
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112809129A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 姜軍;儲云澤;王旭;周文鑫;牛延丹
• 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: B23K9/127
• 分類號: B23K9/127;B23K9/16;B23K9/32
• 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

1.一種基于線激光焊縫檢測與跟蹤的曲面拼板焊接裝置，其特征在于，包括機器人焊接門架、三絲氣體保護焊接系統、線激光傳感器、活絡胎架；

所述機器人焊接門架包括3自由度可移動門架、6自由度焊接機器人，所述3自由度可移動門架包括X軸移動機構、Y軸移動機構、Z軸移動機構，所述X軸移動機構為雙直線導軌結構，所述Y軸移動機構安裝于X軸移動機構上且由X軸移動機構帶動沿X軸移動，所述Z軸移動機構安裝于Y軸移動機構上且由Y軸移動機構帶動沿X軸移動，所述6自由度焊接機器人安裝于Z軸移動機構上且由Z軸移動機構帶動沿X軸移動；

所述三絲氣體保護焊接系統包括三絲氣體保護焊槍，所述三絲氣體保護焊槍安裝于6自由度焊接機器人的T軸上，三絲氣體保護焊槍包括基準焊槍和另兩把焊槍；

所述線激光傳感器安裝于三絲氣體保護焊槍的基準焊槍上；

多個所述活絡胎架呈陣列狀排布地安裝于X軸移動機構的雙直線導軌之間。

2.根據權利要求1所述的基于線激光焊縫檢測與跟蹤的曲面拼板焊接裝置，其特征在于，所述3自由度可移動門架的X軸移動機構、Y軸移動機構、Z軸移動機構均包括基體、直線導軌、滑座、齒條、伺服減速電機、齒輪，所述直線導軌和齒條均安裝于基體上，所述齒條沿直線導軌設置，所述伺服減速電機安裝于滑座上且其輸出軸連接有齒輪，所述齒輪與齒條嚙合實現傳動；所述Y軸移動機構的基體安裝于X軸移動機構的雙直線導軌的滑座上，所述Z軸移動機構的基體安裝于Y軸移動機構的滑座上，所述6自由度焊接機器人安裝于Z軸移動機構的滑座上。

3.根據權利要求2所述的基于線激光焊縫檢測與跟蹤的曲面拼板焊接裝置，其特征在于，所述3自由度可移動門架的X軸移動機構、Y軸移動機構、Z軸移動機構均還包括拖鏈槽、拖鏈支架、拖鏈，所述拖鏈槽安裝于基體上且平行于直線導軌，所述拖鏈支架安裝于滑座的一端，所述拖鏈設置于拖鏈槽內且其一端與拖鏈支架連接。

4.根據權利要求1所述的基于線激光焊縫檢測與跟蹤的曲面拼板焊接裝置，其特征在于，所述三絲氣體保護焊接系統還包括焊接操作平臺，所述焊接操作平臺設置于機器人焊接門架的旁側。

5.根據權利要求1~4任一項所述的基于線激光焊縫檢測與跟蹤的曲面拼板焊接裝置，其特征在于，還包括上位機，所述上位機具有控制系統，所述控制系統與機器人焊接門架、三絲氣體保護焊接系統、線激光傳感器連接。

6.一種基于線激光焊縫檢測與跟蹤的曲面拼板焊接方法，其特征在于，采用權利要求1~5任一項所述基于線激光焊縫檢測與跟蹤的曲面拼板焊接裝置，包括以下步驟：

S1、調整三絲氣體保護焊槍的基準槍與另兩把槍的相對位置；

S2、將待焊接的兩塊曲面拼板放置在活絡胎架上，并完成裝配；

S3、3自由度可移動門架移動至兩塊曲面拼板間焊縫的大致位置；

S4、通過線激光傳感器對焊縫識別，獲取焊縫起始點數據，并上至上位機；

S5、上位機根據曲面拼板的板厚和坡口數據，利用焊接工藝數據庫自動匹配焊接工藝數據；

S6、上位機將焊接指令下發給6自由度焊接機器人，6自由度焊接機器人進行曲面拼板焊接作業；

S7、在曲面拼板焊接過程中，通過線激光傳感器進行焊縫跟蹤，識別曲面拼板的間隙，獲得間隙數據；

S8、上位機依據間隙數據自動調整6自由度焊接機器人的焊接工藝和動作，保證曲面拼板的焊接質量。

7.根據權利要求6所述的基于線激光焊縫檢測與跟蹤的曲面拼板焊接方法，還包括以下步驟：

S9、重復S4~S8動作，完成下兩塊曲面拼板的智能焊接作業。