CN104384763A - 一种机器人管板焊接方法 - Google Patents

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平雪良
田媛
白亮亮
蒋毅
李朝阳
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    • B23K2101/04—Tubular or hollow articles
    • B23K2101/12—Vessels

Abstract

本发明涉及一种机器人管板焊接方法，将机器人用于压力容器管板焊接领域，具体包括以下步骤：将管板焊接头与检测单元集成安装于机器人末端；根据管板焊接工艺要求，依据待焊接管板三维模型规划焊接路径并编写焊接程序实现自动焊接；采用视觉检测的方法对焊接质量进行检测。本发明将焊接检测单元与机器人组合运用，提高了焊接加工效率，焊接方法智能化程度高，可对多种尺寸的工件进行加工，并保证了产品的焊接质量。

Description

一种机器人管板焊接方法
技术领域
本发明涉及一种机器人压力容器管板焊接方法，属于压力容器焊接领域。
背景技术
管板是换热器、反应器、储存器等压力容器中常用的构件，在石油、化工、电力、冶金、轻工、核电等行业的应用极其广泛。2011年中国压力容器规模以上企业419家，行业产业总产值为707亿元，预计至2017年我国金属压力容器行业市场规模预计将突破1200亿元。但我国压力容器的焊接制造过程长期存在自动化程度低、效率低、需要大量技术工人重复劳动等问题，提高成本的同时，质量也难以保证。目前我国的压力容器制造行业与世界工业发达国家相比，无论在产能、生产效率、技术装备的先进性还是产品质量控制与管理、技术标准和信息化技术的应用方面都存在较大差距。
目前，虽然压力容器的焊接已开始采用焊接操作架、自动化焊接小车等半自动化、专用化的焊接装备，但这些装置的使用和安装过程复杂，自动化程度不高。由于压力容器的体积和重量通常都较大、运输吊装困难，且焊接回转工作台的体积庞大、成本较高，不易进行变位操作。急需开发一种既能保证产品质量,又能提高焊接效率的自动化焊接方法。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足，本发明提供一种机器人管板焊接方法，该焊接方法智能化程度高、操作简便、并且能保证产品质量,提高加工效率。
本发明的技术方案是：
一种机器人管板焊接方法,包括以下步骤:
A.将需要焊接的管板组装好，并固定在焊接夹具上；
B.将焊接检测单元安装到机器人末端，对管板组装质量进行检测；
C.启动预先设定的机器人示教程序，对管板进行定位；
D.待管板定位完成后，启动预先设定的定位焊焊接程序，对每一个管口进行定位焊；
E.待定位焊焊接完成后，对定位焊焊接质量进行检测；
F.启动打底焊焊接程序，对管板进行焊接；
G.待打底焊焊接完成后，对打底焊焊接质量进行检测；
H.启动盖面焊焊接程序，对管板进行焊接；
I.待盖面焊焊接完成后，机器人返回初始位置，完成管板的自动焊接。
所述焊接检测单元为将视觉检测设备与管板焊接头集成的功能单元；
所述焊接质量检测方法，为机器人视觉法，通过CCD图像采集、焊缝图像处理对焊接缺陷进行自动检测；
所述定位焊焊接程序、打底焊焊接程序及盖面焊焊接程序均可根据焊接质量检测反馈的结果对焊接路径进行自动选择。
本发明的有益效果是：本发明一种机器人管板焊接方法，将管板焊接检测单元与机器人组合运用，提高了焊接加工效率，焊接方法智能化程度高，可对多种尺寸的工件进行加工，并保证了产品的焊接质量。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
图1是本发明管板焊接中板料结构图；
图2是本发明一种机器人管板焊接方法的步骤流程图。
具体实施方式
参照图1和图2，一种机器人管板焊接方法，包括以下步骤：
A.将需要焊接的管板组装好，并固定在焊接夹具上；
这时，焊接操作人员将管板组装好，确定符合标准后，将其夹紧固定好。
B.将焊接检测单元安装到机器人末端，对管板组装质量进行检测；
在步骤B中，将焊接检测单元安装到机器人末端后，需对板组装质量进行检测，所述管板组装质量检测方法，为机器人视觉法，通过CCD图像采集、图像处理对管板的外形尺寸、组装钢板的板厚和材质、待焊接区的清理状况、焊缝加工坡口的尺寸及待使用的焊接材料等进行检测，并将其位置信息标记反馈给焊接控制器，合格则留待定位焊接，否则将该管口记录入库以便在下一个工艺中剔除。
C.启动预先设定的示教程序，对管板进行定位；
在步骤C中，焊接操作人员对管板进行定位，确定机器人与管板之间的相对位置关系，并将数据记录到示教程序中，以便后续焊接程序的使用。
D.待管板定位完成后，启动预先设定的定位焊焊接程序，对每一个管口进行定位焊；
在步骤D中预先设定的定位焊焊接程序为保证管材焊件的外形尺寸和焊缝坡口间隙而设计的焊接程序，用来驱动机器人完成管板的定位焊接。定位焊焊接材料应与正式焊接的焊接材料相同，定位焊焊缝两端应尽可能焊出斜坡，以方便焊缝的接头。
E.待定位焊焊接完成后，对定位焊焊接质量进行检测；
在步骤E中，待管板冷却后，需对管子定位焊焊接质量进行检测，所述定位焊焊接质量检测方法，为机器人视觉法，通过CCD图像采集、焊缝图像处理对漏焊、裂纹、未焊透、夹渣、气孔等缺陷进行检测，并将其位置信息标记反馈给焊接控制器，合格则定位焊接，否则将该管口记录入库以便在下一个工艺中剔除。
F.启动打底焊焊接程序，对管板进行焊接；
在步骤F中，所述打底焊焊接程序为考虑焊接应力和变形而设计的焊接程序，用来驱动机器人完成管板的打底焊接，同时尽量减小焊接件的热变形，保证焊接质量；在打底焊焊接程序运行过程中，控制器会将待焊管孔的位置信息与视觉检测装置反馈的具有缺陷的焊缝位置信息进行对比判断，以便机器人跳过有缺陷的焊缝进行后续焊接。
G.待打底焊焊接完成后，对打底焊焊接质量进行检测；
在步骤G中，待机器人焊接完成后，需对打底焊焊接质量进行检测，所述打底焊焊接质量检测方法，为机器人视觉法，通过CCD图像采集、焊缝图像处理对焊缝外形尺寸、焊缝表面缺陷、焊件变形等宏观缺陷进行检测，并将其位置信息标记反馈给焊接控制器，合格则进行焊接，否则将该管口记录入库以便在下一个工艺中剔除。
H.启动盖面焊焊接程序，对管板进行焊接；
在步骤H中，所述的盖面焊焊接程序为考虑焊接应力和变形而设计的焊接程序，用来驱动机器人完成管板的盖面焊接，同时尽量减小焊接件的热变形，保证焊接质量；在盖面焊焊接程序运行过程中，控制器会将待焊管孔的位置信息与视觉检测装置反馈的具有缺陷的焊缝位置信息进行对比判断，以便机器人跳过有缺陷的焊缝进行后续焊接。
I.待盖面焊焊接完成后，机器人返回初始位置，完成管板的自动焊接。
在实际应用中,焊接机器人系统采用瑞士ABB公司生产的机器人系统,焊接电源为全数字焊接电源,并采用管板焊接专用焊枪。本发明焊接机器人系统将焊接检测单元与焊接机器人组合运用，提高了焊接加工效率，焊接方法智能化程度高，可对多种尺寸的工件进行加工，并保证了产品的焊接质量。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明,但本发明并不限于所述实施例,熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可以作出各种的等同变形或替换,这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (4)

1.一种机器人管板焊接方法,其特征在于：包括以下步骤:
A.将需要焊接的管板组装好，并固定在焊接夹具上；
B.将焊接检测单元安装到机器人末端，对管板组装质量进行检测；
C.启动预先设定的机器人示教程序，对管板进行定位；
D.待管板定位完成后，启动预先设定的定位焊焊接程序，对每一个管口进行定位焊；
E.待定位焊焊接完成后，对定位焊焊接质量进行检测；
F.启动打底焊焊接程序，对管板进行焊接；
G.待打底焊焊接完成后，对打底焊焊接质量进行检测；
H.启动盖面焊焊接程序，对管板进行焊接；
I.待盖面焊焊接完成后，机器人返回初始位置，完成管板的自动焊接。
2.根据权利要求1所述的一种机器人管板焊接方法,其特征在于：所述焊接检测单元为将视觉检测设备与管板焊接头集成的功能单元。
3.根据权利要求1所述的一种机器人管板焊接方法,其特征在于：所述焊接质量检测方法，为机器人视觉法，通过CCD图像采集、焊缝图像处理对焊接缺陷进行自动检测。
4.根据权利要求1所述的一种机器人管板焊接方法,其特征在于：所述定位焊焊接程序、打底焊焊接程序及盖面焊焊接程序均可根据焊接质量检测反馈结果自动修正焊接路径。
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