[发明专利]一种大型构件龙门式机器人焊接装备及焊接工艺

说明书

本发明公开了一种大型构件龙门式机器人焊接装备及焊接工艺，主要应用于大型构件的机器人自动焊接领域。包括一套柔性龙门式机器人焊接装备和一种多传感信息融合实时补偿焊缝偏差的焊接工艺。机器人安装在龙门架上，实现各焊接子区域的工件角焊缝焊接，焊接机器人末端通过法兰盘连接有视觉传感器和焊枪，焊枪上配备有触觉传感器。采用该机器人焊接工艺不用对焊缝遍历示教，能自动生成龙门架和机器人运动轨迹；在焊时触觉与视觉传感融合，能实现焊缝轨迹在线跟踪并进行实时误差补偿。本发明实现了对大型构件的自动化焊接，工作范围大，自动化水平和灵活性较高，能够提高生产效率为企业带来可观的效益。

技术领域

本发明涉及焊接机器人领域，具体涉及一种大型构件龙门式机器人焊接装备及焊接工艺。

背景技术

船舶、列车和工程机械等大型设备的制造涉及大量的大型构件焊接。大型构件结构复杂，焊接平面深，焊缝纵横交错且类型多样，空间异位、长度跨度大，且多呈现以角焊缝为主的“方格子”焊缝，这对焊接设备的自动化、柔性化和数字化提出了更高的要求。传统的手工焊接工作环境恶劣、劳动强度大、生产效率低、焊接质量不稳定，所以国内外一直致力于大型构件焊接制造自动化装备研发与相关工艺研究。

在大型构件焊接实际应用中，工件下料的尺寸误差、点焊拼装误差和焊接过程中产生的热变形会使预先设定的机器人焊接焊缝轨迹与实际焊缝轨迹产生较大偏差，当焊接进行到一定程度时，预先设定的焊接工艺不再适应工件的实际状态，导致焊接质量差。因此，有必要提出一种新的焊接工艺，在机器人沿着预先设定的焊接轨迹运动时进行传感器检测，对焊缝的实际位置在线跟踪并实时补偿焊缝偏差。

现有的技术中，针对大型构件的机器人焊接工作站主要存在以下问题：1、不能适应大型构件焊接时的复杂环境，仅能焊接中小尺寸的构件，工作范围窄。2、多采用在线示教的方法控制焊接机器人作业，柔性差、缺少外部信息传感，焊接质量受示教精度影响，且需遍历示教每条焊缝，工作效率低。3、多采用单一传感器辅助机器人对工件焊缝进行检测，缺乏信息融合技术，难以全面描述焊缝偏差信息，导致焊接质量仍有较大的提升空间。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种大型构件龙门式机器人焊接装备及焊接工艺，能适应各种半径和曲率的大型构件，使机器人能够完成复杂构件和各种焊缝的现场焊接作业；不需对焊缝遍历示教，在焊时触觉与视觉传感融合，自主识别和在线跟踪焊缝轨迹，并实时补偿工件下料的尺寸误差和点焊拼装误差，实现机器人焊接自动化装备的集成应用。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种大型构件龙门式机器人焊接装备，其特征在于：所述柔性龙门式机器人焊接装备适用于大型构件的角焊缝焊接，包括大型动梁式龙门架、ABB机器人、触觉传感器、激光视觉传感器、工控机、焊机。ABB机器人安装在龙门架上，末端通过法兰盘连接有激光视觉传感器和焊枪，焊机上配备有触觉传感器，工控机用于接收传感器信息并根据接收信息控制ABB机器人以及焊机。

在上述的一种大型构件龙门式机器人焊接装备，所述龙门架具有X方向和Y方向两个自由度，包括底座和横梁、设置在底座上用于控制横梁能够在Y方向移动的伺服电机，伺服电机输出轴通过减速机与齿轮齿条传动机构配接，导轨滑块运动机构与齿轮齿条传动机构连接，与横梁固定的传动支撑通过导轨滑块运动机构能够在底座上带动横梁移动，横梁上固定ABB机器人通过驱动机构以及滑块机构能够在X方向来回移动。X方向通过双边伺服电机进行驱动，采用电子齿轮位置同步进行同步控制；Y方向通过单伺服电机进行驱动。

一种大型构件龙门式机器人焊接装备的焊接工艺，其特征在于：焊接工艺是一种多传感信息融合实时补偿焊缝偏差的机器人焊接工艺，具体步骤如下：

步骤1.工件图纸输入，具体是将工件的CAD图纸导入焊接专用软件，构建工件图形环境的数据模型。