CN108480826A - 一种复杂中组立机器人压缩电弧mag焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复杂中组立机器人压缩电弧MAG焊接装置，该装置包括：倒立于龙门上的压缩MAG焊接机器人，机器人视觉定位装置，移动式龙门系统，机器人倒挂于龙门上，随龙门移动，实现同时装配及焊接，还包括工装平台，焊接电源，用于发送指令给机器人进行焊接操作；计算机控制系统，用于存储及反馈视觉定位装置扫描的焊缝轮廓图像。本发明提供的装置及方法用于复杂中组立件焊接，可兼容中组立件尺寸和重量较大。龙门地轨方向与车间长度方向平行，可实现物料的自由移动和输送，配合双工作平台；双机器人配合进行筋板对称焊，可最大限度减少焊接接头和焊接变形。

Description

一种复杂中组立机器人压缩电弧MAG焊接装置

技术领域

本发明涉及弧焊机器人焊接领域，更特别地，涉及复杂中组立机器人压缩电弧MAG焊装配与焊接过程的装置。

背景技术

现代造船模式突出了船体份分道作业，船体分道作业法的工程分解从中间产品的角度出发，将船体结构分解成一个个分段，而分段制作则分为零件装配、部件装配、分段装配等阶段后，按照成组技术相似性原理，将其分类成组，以组为单位安排人员、设备和场地，组成分道生产线，船体分道作业模式可以显著提高生产效率。

中间产品是由零件以各种方法组装而成，然后再用它们装配成现代化的船舶。这些船体中间产品即可称之为组立。而中组立最为船舶分段焊接中的一部分，一般来说重量较大，体积也较大，装配起来耗时耗力，焊接起来精度较。因此，船舶中组立件焊接中旨在实现搬运—装配—下料—焊接一体化的自动装配及焊接过程。仍存在的一个问题就是，由于一般的定位夹具难以固定较大的中组立件，而不适用夹具则会降低焊接精度。

为了解决类似的问题，专利号201510900027.0提出了一种机器人视觉定位方法和装置，该方法通过自动调整分割参数,使得分割后的轮廓符合初始设置条件,适应光照条件不同的图像检测。此外，还提出了一种视觉标定方法和装置。

专利号201710797405.6公开了一种视觉定位智能精密装配机器人，至少包括视觉定位系统,所述视觉定位系统包括对待装配零件和装配位进行视觉定位的随动相机,以及对己加持在夹头上的装配零件进行定位的固定相机，每个摄像机由高清工业相机、高清工业镜头和光源组成。摄像机视觉标定方法包括图像采集、图像分割、轮廓提取、目标物对象缺陷检测、目标物位姿参数计算。

专利号201710724210.9公开了一种基于红外线灯立体阵列的机器人定位方法，在环境中布置排列方式互不相同的若干红外线灯立体阵列，在机器人行进过程中，安装在所述的机器人上的红外线成像设备拍摄机器人行进路线上经过的红外线灯立体阵列的图像，基于所述的红外线灯立体阵列图像确定红外线灯立体阵列所处区域并获取所述的机器人的绝对位置和绝对方向角,利用设置在机器人上的编码器和惯性传感器确定机器人相对于机器人起始点的相对位置和机器人相对于机器人起始点的相对方向角，校验机器人的绝对位置和绝对方向角。

目前，大多数中组立弧焊机器人焊接工装还停留在手动、单个零件生产中，上下料都需要人工搬运定位，焊缝定位不精确，生产效率和产品精度都不能得到保障。

发明内容

基于以上不足，根据中组立件电弧焊接的现状，本发明的发明目的在于提供一种复杂中组立机器人压缩电弧MAG焊接装置，能够更加高效的完成高精度的批量中组立件焊接。

一种用于焊接复杂中组立件机器人压缩电弧MAG焊接装置，包括以下：压缩MAG焊接机器人，机器人视觉定位装置，移动式龙门系统，工装平台，机器人控制柜，焊接电源，计算机控制系统，除尘装置；

所述的压缩MAG焊接机器人倒挂于移动式龙门系统中龙门上；压缩MAG焊接机器人分别机器人控制柜及焊接电源相连，并受控于控制柜；所述的机器人视觉定位装置安装于弧焊机器人上，并与机器人控制柜及计算机控制系统相连；

计算机控制系统用于将机器人视觉定位装置采集到的图片与计算机中数据库图片进行对比，得到压缩MAG焊接机器人焊接焊缝的最佳位置；

移动式龙门系统上对称设有滑轨将MAG焊接机器人移至待焊位置；

除尘装置设置在机器人视觉定位装置上，用于去除复杂中组立件焊接过程中的粉尘。

进一步的，机器人视觉定位装置采用激光焊缝定位跟踪装置。

进一步的，移动式龙门系统中通过设有天轨移动龙门。

进一步的，该装置还设有地轨用于移动放置复杂中组立件的工作平台。

进一步的，工作平台数量为两个，两个工作平台用于焊接一块中组立件时，同时装配另一块中组立件。

一种用于焊接复杂中组立件机器人压缩电弧MAG焊接方法，该方法包括：

1)利用行车将中组立件运至工作平台，机器人随龙门移动到工件正上方，装配工件，并将中组立件在工装平台相应位置固定进行一次定位，建立复杂中组立件焊缝的预设的模板轮廓线和起始点坐标库；

2)机器人通过滑轨移动到预设的模板轮廓线位置，机器人视觉定位装置扫描中组立件焊缝，实现焊缝二次定位，校准起始点，开始进行焊接；

3)完成一个中组立件，即焊接下一个，循环上述操作，完成中组立的批量焊接。

进一步的，中组立件的尺寸范围：14000*5000*2000mm至15000*8000*2000mm。

进一步的，建立复杂中组立件焊缝的预设的模板轮廓线和起始点坐标库具体步骤为：

视觉定位装置预先扫描中组立件焊缝，获取目标图像；计算机控制系统对采集到的目标图像进行特征分割、滤波处理、过滤处理图像处理，识别出所述焊缝的轮廓线，从而确定焊缝的起始点，并将这些轮廓图像，焊缝起始点坐标存储于计算机控制系统中，形成预设的模板轮廓线和起始点坐标库。

进一步的，焊缝二次定位具体步骤为：

驱动视觉定位系统扫描焊缝，识别出焊缝轮廓图像及起始点坐标，计算机控制系统判断这些识别出的轮廓线和起始坐标点与预设的模板轮廓线和起始点坐标库是否匹配；若匹配，则发出指令给机器人控制柜，使其驱动机器人达到焊接位置进行焊接；若不匹配，计算机控制系统则将校准指令反馈给机器人控制柜，控制柜驱动机器人自动校准焊接起始点，完成二次定位。

进一步的，计算机控制系统判断这些识别出的轮廓线和起始坐标点与预设的模板轮廓线和起始点坐标库重合率若处于95％以上则视为匹配。

本发明与现有技术相比，其显著优点：

(1)该装置适应有一定批量的中组立件焊接，可兼容中组立件尺寸范围：14000*5000*2000mm至15000*8000*2000mm，重量承受范围较大。

(2)视觉定位装置9与计算机控制系统相连，形成机器人视觉定位系统，可实现焊缝精准定位，提高中组立件的焊接精准度。

(3)移动龙门系统3，机器人1,2及其视觉定位系统倒挂于龙门上，随龙门移动，到达焊接位置后，龙门停止，机器人视觉定位系统二次定位，重新校准焊缝起始点，开始焊接，实现一边装配、一边焊接；龙门地轨方向与车间长度方向平行，可实现物料的自由移动和输送，中组立件长度方向和车间长度方向垂直；形成搬运—装配—下料—焊接自动化生产线。

(4)所述双机器人焊接装置，双机器人配合进行板材对称焊，可最大限度减少焊接接头和焊接变形。

附图说明

图1是压缩电弧MAG焊接工艺装备的整体示意图。

图2是焊接工艺装备中龙门系统及机器人工作结构示意图。

图3是MAG焊接工艺装备中的机器人手臂和视觉定位装置安装示意图。

其中有：弧焊机器人1,2，移动龙门系统3，机器人控制柜4，天轨5，地轨6，工装平台7，中组立件8，视觉定位装置9，行车10，计算机控制系统11。

具体实施方式

为了使本发明的目的、方案及优点更加清晰明了，以下结合流程图、装置示意图以及具体实例，对本发明详细说明。下面讲述的具体实例仅仅用来解释本发明，本发明并不限定于该一种应用途径。

实施例：

一种复杂中组立机器人压缩电弧MAG焊接装置，其设备包括：

倒立于龙门上的焊接机器人1,2两个，按照预先编好的程序进行焊接，利用移动龙门系统3在X轴、Y轴方向自由移动，随龙门移动，实现一边装配、一边焊接。另外，两个机器人上各装有一个除尘装置，用来收集焊接过程中的粉尘。本实施例中，焊接机器人采用川崎RA10L机器人，拥有更加精确的轨迹控制和高速程序执行的高速CPU使得数据保存和载入快速完成，带有自动寻位功能；采用熔化极气体保护焊MAG，Φ1.2mm，实芯焊丝，保护气体为80％Ar+20％CO₂。

计算机控制系统11一个，该系统预先存入了中组立件8上所有焊缝的预设模板轮廓和起始点坐标数据库，分别与机器人控制柜4、机器人1,2、视觉传感装置9相连，用于存储及反馈视觉定位装置扫描的焊缝轮廓图像给机器人控制柜，驱动机器人校准起始点，完成二次定位。

机器人视觉定位装置9一个，采用激光焊缝定位跟踪装置，安装于弧焊机器人上，并与机器人控制柜4及计算机控制系统11相连：焊接前，视觉定位装置预先扫描中组立件焊缝，获取目标图像；计算机控制系统11对采集到的目标图像进行特征分割、滤波处理、过滤处理等一系列图像处理，识别出所述焊缝的轮廓线，从而确定焊缝的起始点，并将这些轮廓图像，焊缝起始点坐标存储于计算机控制系统中，形成预设的模板轮廓线和起始点坐标库。在正式焊接时，中组立件初步固定于工装平台后，驱动视觉定位系统扫描焊缝，识别出焊缝轮廓图像及起始点坐标，计算机控制系统11判断这些识别出的轮廓线和起始坐标点与预设的模板轮廓线和起始点坐标库重合率若处于95％以上则视为匹配，若匹配，则发出指令给机器人控制柜，使其驱动机器人达到焊接位置进行焊接；若不匹配，计算机控制系统则将校准指令反馈给机器人控制柜，控制柜驱动机器人自动校准焊接起始点，完成二次定位。

移动式龙门系统3一个，其为6m滑轨，机器人可沿滑轨自由滑动，以满足不同长度的工件的焊接，且龙门地轨6方向与车间长度方向平行，可实现物料的自由移动和输送。

工装平台7两个，工装平台上设置孔，用于放置和装配中组立件，为焊接的主要平台，由于中组立件体积重量较大，因此设计的工装平台承重能力在可承范围之内，且平台面积较大。

机器人控制柜4一个，控制系统为E20机器人控制柜，可有效协同控制焊机和外部行进轴的动作，配置焊缝检出功能。

米加尼克SIGMA500A焊接电源一个，机器人控制柜用于接受焊接电源以及计算机控制系统指令，从而驱动机器人到达准确焊接位置，调用合适焊接工艺参数，完成中组立件8焊接过程。该机额定电流500安培，暂载率60％，本实施例中焊接电流设置为为250A，电压自动匹配为45V。

搬运行车10一架，置于整个生产车间顶部，用于运送中组立件，使其初步固定于工装平台上。

实现本发明目的的技术解决方法，其步骤包括：

(1)利用行车10将中组立件8运至工作平台7，机器人随龙门3移动到工件正上方，装配工件，并将中组立件8在工装平台相应位置固定进行一次定位，建立复杂中组立件焊缝的预设的模板轮廓线和起始点坐标库；本实施例中组立为材料为Q235钢。

(2)机器人1，2通过滑轨3移动到预设的模板轮廓线位置，机器人激光焊缝定位和跟踪装置9扫描中组立件角焊缝，实现焊缝二次定位，校准起始点，计算机控制系统判断这些识别出的轮廓线和起始坐标点与预设的模板轮廓线和起始点坐标库重合率若处于95％-以上则视为匹配，匹配后，机器人1，2开始按照预先编好的程序进行焊接；本实施例中焊接电流设置为为250A，电压为45V，焊接速度为200-500mm/min,焊接速度为350mm/min。

(3)完成一个中组立件8之时，另一工作台已经装配好另一个中组立件，二次校准后，即可开始焊接下一个，循环上述操作，完成中组立的一定批量焊接。

本领域的普通技术人员可以理解，上述发明实例仅为本发明较好的实例之一而已，并不限制本发明的扩展应用；凡在本发明精神和原则之内所作的任何修改、替换和改进等，均在本发明保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于焊接复杂中组立件机器人压缩电弧MAG焊接装置，其特征在于，包括以下：压缩MAG焊接机器人，机器人视觉定位装置，移动式龙门系统，工装平台，机器人控制柜，焊接电源，计算机控制系统，除尘装置；

所述的压缩MAG焊接机器人倒挂于移动式龙门系统中龙门上；压缩MAG焊接机器人分别机器人控制柜及焊接电源相连，并受控于控制柜；所述的机器人视觉定位装置安装于弧焊机器人上，并与机器人控制柜及计算机控制系统相连；

计算机控制系统用于将机器人视觉定位装置采集到的图片与计算机中数据库图片进行对比，得到压缩MAG焊接机器人焊接焊缝的最佳位置；

移动式龙门系统上对称设有滑轨将MAG焊接机器人移至待焊位置；

除尘装置设置在机器人视觉定位装置上，用于去除复杂中组立件焊接过程中的粉尘。

2.根据权利要求1所述的用于焊接复杂中组立件机器人压缩电弧MAG焊接装置，其特征在于，所述的机器人视觉定位装置。

3.根据权利要求1所述的用于焊接复杂中组立件机器人压缩电弧MAG焊接装置，其特征在于，移动式龙门系统中通过设有天轨移动龙门。

4.根据权利要求1所述的用于焊接复杂中组立件机器人压缩电弧MAG焊接装置，该装置还设有地轨用于移动放置复杂中组立件的工作平台。

5.根据权利要求1所述的用于焊接复杂中组立件机器人压缩电弧MAG焊接装置，所述的工作平台数量为两个，两个工作平台用于焊接一块中组立件时，同时装配另一块中组立件。