[发明专利]一种机器人焊接系统及其焊接方法

说明书

本发明提供一种机器人焊接系统及其焊接方法，适用于核岛主设备蒸汽发生器管子‑管板焊接；本发明中由路径规划与离线编程模块对工业机器人进行焊接路径防碰撞的规划，并对规划的方案进行离线编程；由激光扫描定位模块根据激光扫描结果获得管孔的圆心坐标实现初始焊接位置识别与自主导引；通过中央控制模块控制的两台工业机器人配合相应的四把管子‑管板焊枪对一个管板上所有管子‑管板焊缝进行焊接；由焊缝质量在线检测模块根据焊缝激光扫描结果获得三维重建图像，并根据焊缝形貌对焊缝质量进行在线检测。本发明可以提高管子‑管板的焊接效率，保证焊缝质量的稳定性。

技术领域

本发明涉及的是机器人焊接智能化技术领域的自动化焊接系统及方法，具体涉及一种核岛主设备蒸汽发生器管子-管板焊接的机器人焊接系统及其焊接方法。

背景技术

核电由于具有清洁、持续供电能力强、受地理位置限制相对较少的优点，是未来能源发展的重要方向。《国家核电发展专题规划》提出到2020年，我国核电运行装机容量将达到4000万千瓦，核电占全部电力装机容量的比例提高到4%，年发电量达到2600~2800亿千瓦时。核电建设工期的长短对其经济性有显著的影响，蒸汽发生器作为核岛主设备，其制造过程中管子-管板的焊接是关键工序，管子-管板的焊接质量和焊接效率直接影响到管板一次侧的耐腐蚀性、密封性以及蒸汽发生器的制造进度。蒸汽发生器管子-管板焊缝数量巨大，以AP1000蒸汽发生器为例，有20050道管子-管板焊缝，目前主要采用人工手持管子-管板焊枪进行焊接，焊接效率低。

发明内容

本发明针对目前蒸汽发生器管子-管板主要采用人工进行焊接的现状，提出一种核岛主设备蒸汽发生器管子-管板焊接的机器人焊接系统及其焊接方法，实现管子-管板自动化焊接过程中的初始焊位识别与导引、路径规划与离线编程、管子-管板焊缝机器人自动化焊接、钨极自动检测与更换、焊缝质量在线检测等功能。

为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供一种机器人焊接系统，所述机器人焊接系统设有中央控制模块，以及与其信号连接并受其控制的以下设备：

至少一台六自由度的工业机器人，其工作范围叠加实现对工件管板上所有管子-管板焊缝的焊接位置的覆盖；

至少一把管子-管板焊枪；每个工业机器人分别抓持与之对应的至少一把管子-管板焊枪至相应的管孔处，由各管孔处的管子-管板焊枪对管子-管板焊缝进行焊接；

焊缝质量在线检测模块，根据焊缝形貌对焊缝质量进行在线检测。

优选地，所述机器人焊接系统还设有与中央控制模块信号连接并受其控制的路径规划与离线编程模块，对多个工业机器人进行焊接路径防碰撞的规划，并对规划的方案进行离线编程。

优选地，所述机器人焊接系统还设有与中央控制模块信号连接并受其控制的激光扫描定位模块，其根据激光传感器对管孔的扫描结果获得管孔的圆心坐标，作为初始焊接位置识别与自主导引的参考数值。

优选地，所述机器人焊接系统设有两台工业机器人，每台工业机器人分别抓持两把用来对管子-管板焊缝进行自动钨极氩弧焊的管子-管板焊枪。

优选地，各个所述工业机器人安装在与其对应的竖直支架上并能够随竖直支架进行水平移动；所述工业机器人能够在竖直支架上进行上下移动。

优选地，各个所述竖直支架安装在系统平台上并能够随系统平台水平移动；所述系统平台能够沿地面导轨分别移动至各个待焊接工件的管板前；

所述工件是放置在各自支承架上的蒸汽发生器。

优选地，所述系统平台上还设置有以下设备：

钨极自动更换平台，其位于相应工业机器人可操作的范围内，用于更换钨极；

焊接电源，为各把所述管子-管板焊枪供电；