[發(fā)明專利]基于線激光與攝像頭協(xié)同的曲面拼板焊接裝置及焊接方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211531752.1
• 申請(qǐng)日: 2022-12-01
• 公開（公告）號(hào): CN115846817A
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜軍;陳好楠;牛延丹;馬秋杰;沈文軒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海船舶工藝研究所（中國(guó)船舶集團(tuán)有限公司第十一研究所）
• 主分類號(hào): B23K9/16
• 分類號(hào): B23K9/16;B23K9/00;B23K9/32
• 代理公司: 上海世圓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31320
• 代理人: 王佳妮

本發(fā)明涉及基于線激光與攝像頭協(xié)同的曲面拼板焊接裝置，焊接裝置包括可移動(dòng)門架和與可移動(dòng)門架相配合的焊接機(jī)器人，焊接機(jī)器人上設(shè)有三絲氣體保護(hù)焊槍，三絲氣體保護(hù)焊槍上設(shè)有線激光傳感器；可移動(dòng)門架包括X軸、Y軸和Z軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)，X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)有雙直線導(dǎo)軌，X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)的雙直線導(dǎo)軌之間布設(shè)有多個(gè)活絡(luò)胎架構(gòu)成的胎架陣列。使用時(shí)，船舶曲面分段拼板一般為厚板焊接，本方案設(shè)計(jì)了合理高效的三絲氣體保護(hù)焊接系統(tǒng)，可一次實(shí)現(xiàn)對(duì)三道焊縫焊接，大大減少了焊接作業(yè)時(shí)間，提升了焊接效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及船舶建造裝備的技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種基于線激光與攝像頭協(xié)同的曲面拼板焊接裝置及焊接方法，尤其涉及基于線激光與攝像頭協(xié)同焊縫檢測(cè)與跟蹤的曲面拼板焊接裝置及焊接方法。

背景技術(shù)

船舶工業(yè)是勞動(dòng)力密集型產(chǎn)業(yè)，針對(duì)招工難、用工荒的情況，船廠不斷深入推進(jìn)智能制造，圍繞船舶焊接技術(shù)智能化轉(zhuǎn)型，先后研究突破了小組立、中組立、二維弧線焊縫這些智能化焊接共性技術(shù)，解決了船舶平面分段智能化焊接技術(shù)難題，部分智能化焊接裝備在骨干船廠實(shí)現(xiàn)了示范應(yīng)用，提升了船舶建造質(zhì)量與效率。船舶曲面分段的智能化焊接相比平面分段技術(shù)難度更高，且被國(guó)外技術(shù)壟斷。

基于已有的基礎(chǔ)條件，結(jié)合技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，開展船舶舷側(cè)、底部位置曲面分段開展智能化焊接關(guān)鍵技術(shù)研究和智能焊接裝備研制，攻克船舶行業(yè)多年存在技術(shù)瓶頸，提升船舶曲面分段建造質(zhì)量和效率。船舶曲面拼板焊接作為曲面分段關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)之一，目前主要以人工或半自動(dòng)化焊接為主，存在焊接效率低、施工難度高、質(zhì)量不穩(wěn)定的問題，且焊接產(chǎn)生的煙塵和弧光影響職業(yè)健康。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種改進(jìn)的基于線激光與攝像頭協(xié)同的曲面拼板焊接裝置及焊接方法，通過可移動(dòng)門架、焊接機(jī)器人互相配合，可一次實(shí)現(xiàn)多條焊縫焊接，大大減少了焊接作業(yè)時(shí)間，提升焊接效率和焊接質(zhì)量。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：基于線激光與攝像頭協(xié)同的曲面拼板焊接裝置，其特征在于：焊接裝置包括可移動(dòng)門架和與可移動(dòng)門架相配合的焊接機(jī)器人，焊接機(jī)器人上設(shè)有三絲氣體保護(hù)焊槍，三絲氣體保護(hù)焊槍上設(shè)有線激光傳感器；可移動(dòng)門架包括X軸、Y軸和Z軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)，X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)有雙直線導(dǎo)軌，X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)的雙直線導(dǎo)軌之間布設(shè)有多個(gè)活絡(luò)胎架構(gòu)成的胎架陣列。

優(yōu)選的，X軸、Y軸和Z軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)均設(shè)有基體、直線導(dǎo)軌、滑座、齒條、伺服減速電機(jī)和齒輪，其中，直線導(dǎo)軌和齒條均安裝于基體上，齒條沿直線導(dǎo)軌設(shè)置，伺服減速電機(jī)安裝于滑座上且其輸出軸連接有齒輪，齒輪與齒條相嚙合；Y軸、Z軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)的基體均安裝于X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)的雙直線導(dǎo)軌的滑座上，焊接機(jī)器人安裝于Z軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)的滑座上。

進(jìn)一步，X軸、Y軸和Z軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)還設(shè)有拖鏈槽、與拖鏈槽相配合的拖鏈，以及與拖鏈相連的拖鏈支架，拖鏈槽設(shè)置于基體上且平行于直線導(dǎo)軌，拖鏈支架設(shè)置于滑座的一端，拖鏈設(shè)置于拖鏈槽內(nèi)且一端與拖鏈支架相連。

更進(jìn)一步，三絲氣體保護(hù)焊槍共有三把槍，分別為基準(zhǔn)槍和兩把保護(hù)焊槍，三把槍設(shè)置于焊接機(jī)器人的T軸上，基準(zhǔn)槍上設(shè)有線激光傳感器與攝像頭配合的傳感單元。

基于線激光與攝像頭協(xié)同的曲面拼板焊接裝置的焊接方法，其特征在于：所述的焊接方法包括如下步驟：

S1、調(diào)整三絲氣體保護(hù)焊槍的基準(zhǔn)槍與另兩把保護(hù)焊槍的相對(duì)位置；

S2、將待焊接的兩塊曲面拼板放置在活絡(luò)胎架上，并完成裝配；

S3、將可移動(dòng)門架移動(dòng)至兩塊曲面拼板間焊縫的位置處；

S4、通過線激光傳感器對(duì)焊縫進(jìn)行識(shí)別，獲取焊縫起始點(diǎn)數(shù)據(jù)，并上傳至上位機(jī)；

S5、上位機(jī)根據(jù)曲面拼板的板厚和坡口數(shù)據(jù)，利用焊接工藝數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)匹配焊接工藝數(shù)據(jù)；

S6、上位機(jī)將焊接指令下發(fā)給焊接機(jī)器人，焊接機(jī)器人進(jìn)行曲面拼板焊接作業(yè)；