CN113020792B - 骨架多蒙皮类构件机器人激光焊接方法 - Google Patents

Abstract

一种骨架多蒙皮类构件机器人激光焊接方法，包括下列步骤，步骤一、将待焊骨架安装在操作台指定位置，并固定；将焊接机器人移动至待焊骨架旁，使焊接机器人与待焊骨架保持设定距离；步骤二、将此时待焊骨架上表面设为第一表面，在第一表面上选一条焊缝，移动焊接机器人使激光焊枪头调整到第一表面选定焊缝起点处，工作人员从第一表面选定焊缝起点处开始对焊接机器人在该条焊缝上需要定位焊的点进行示教，使焊接机器人采集到所有待焊骨架第一表面上选定焊缝需定位焊的点的位置信息；本发明设计巧妙，防止焊接时由于焊缝位置的不可见引发的产品质量问题，在生产中，缩短了工作人员工作的时间，也缩短了整个工作时间，提高了工作效率。

Description

骨架多蒙皮类构件机器人激光焊接方法

技术领域

本发明是骨架多蒙皮类构件机器人激光焊接方法，涉及一种骨架蒙皮类构件产品激光焊接，尤其是蒙皮厚度在2mm以下的薄壁蒙皮类产品的激光焊接方法。

背景技术

现有技术一般先将所有蒙皮通过定位焊的方式固定在骨架上，然后再进行整体焊接。当有多个蒙皮时，这种焊接会使骨架变形不均，而造成产品的缺陷。

如先完成两侧蒙皮定位焊，当一侧蒙皮定位焊完成后，需要将骨架翻转，进行另一侧蒙皮的定位焊。两侧蒙皮点固完成后，再进行蒙皮焊接。在这一过程中骨架需要重新装卡。而机器人记录的焊接位置，是骨架重新装卡前的位置。由于蒙皮覆盖在骨架上面，除蒙皮边缘处，骨架上的其它焊接路径在焊接过程中由于已经被蒙皮覆盖，处于不可见状态，因此无法判断机器人记录的焊接位置与重新装卡后的骨架上的焊接位置是否有偏差。

发明内容

本发明提出了骨架多蒙皮类构件机器人激光焊接方法，以防止焊接时由于焊缝位置的不可见引发的产品质量问题。

一种骨架多蒙皮类构件机器人激光焊接方法，包括下列步骤，

步骤一、将待焊骨架安装在操作台指定位置，并固定；将焊接机器人移动至待焊骨架旁，使焊接机器人与待焊骨架保持设定距离；

步骤二、将此时待焊骨架上表面设为第一表面，在第一表面上选一条焊缝，移动焊接机器人使激光焊枪头调整到第一表面选定焊缝起点处，工作人员从第一表面选定焊缝起点处开始对焊接机器人在该条焊缝上需要定位焊的点进行示教，使焊接机器人采集到所有待焊骨架第一表面上选定焊缝需定位焊的点的位置信息；

步骤三、重复步骤二，完成第一表面所有需要示教的焊缝的定位焊点的位置信息。

步骤四、将第一蒙皮覆盖在待焊骨架第一表面上，调整好第一蒙皮与待焊骨架的位置；

步骤五、焊接机器人从第一表面焊缝起点处开始在蒙皮上进行激光定位焊，激光定位焊的点的位置是步骤二采集到所有待焊骨架第一表面上需定位焊的点的位置信息；完成第一块蒙皮上所有的点的激光定位焊之后，移动焊接机器人将激光焊枪头调整到焊缝起点处；

步骤六、对第一表面所有已经激光定位焊的焊缝，移动焊接机器人使激光焊枪头对需焊接的焊缝进行激光刻线；

步骤七、完成第一表面所有需焊接的焊缝的激光刻线后，将待焊骨架翻转，将待焊骨架需覆盖第二块蒙皮的面转到上表面，设该表面为第二表面，这时，将待焊骨架安装在操作台指定位置，并固定；使焊接机器人与待焊骨架保持设定距离；

步骤八、在第二表面上选一条焊缝，移动焊接机器人使激光焊枪头调整到第二表面选定焊缝起点处。工作人员从第二表面选定焊缝起点处开始对焊接机器人需要定位焊的点进行示教，使焊接机器人采集到所有待焊骨架第二表面上需定位焊的点的位置信息；

步骤九、将第二蒙皮覆盖在待焊骨架第二表面上，调整好第二蒙皮与待焊骨架的位置；

步骤十、焊接机器人从第二表面焊缝起点处开始在蒙皮上需定位焊的位置进行激光定位焊，激光定位焊的点的位置是步骤七采集到所有待焊骨架上需要定位焊的点的位置信息；完成第二块蒙皮上所有的点的激光定位焊之后，移动焊接机器人将激光焊枪头调整到焊缝起点处；

步骤十一、对第二表面所有已经激光定位焊的焊缝，移动焊接机器人使激光焊枪头对需焊接的焊缝进行激光刻线；

步骤十二、以此类推，如待焊骨架还有其它表面需要蒙皮，参照步骤七至步骤十；

步骤十三、当待焊骨架最后一个需蒙皮的表面完成需焊接的激光刻线后，对该待焊骨架上的蒙皮的激光刻线位置进行激光焊接，直到完成最后一个表面所有的激光焊接；

步骤十四、对待焊骨架进行翻转，使任一个需要激光焊接的待焊骨架表面向上，安装待焊骨架到设定位置，使焊接机器人与待焊骨架保持设定距离；然后，移动焊接机器人将激光焊枪头调整到该表面焊缝起点处，再通过焊缝位置的激光刻线对焊接机器人采集该表面需焊缝位置点的位置信息进行校正，使焊接机器人在该表面的运动轨迹与激光刻线的轨迹吻合；当确定使焊接机器人在该表面的运动轨迹与激光刻线的轨迹吻合后，焊接机器人进行激光焊接，直到该表面所有需激光焊接的都焊完；

步骤十五、当该表面所有需激光焊接的都焊完后，重复步骤十四，直到所有待焊骨架需焊接的表面都完成焊接，本次工作结束。

本发明设计巧妙，防止焊接时由于焊缝位置的不可见引发的产品质量问题，在生产中，缩短了工作人员工作的时间，也缩短了整个工作时间，提高了工作效率。

附图说明

图1、本发明激光焊接程序流程图；

图2、本发明骨架蒙皮结构分解示意图；

图3、本发明骨架蒙皮局部剖视

1为蒙皮，2为骨架，3为激光定位焊的点，4为激光刻线处，5为激光焊接处

具体实施方式

一种骨架多蒙皮类构件机器人激光焊接方法，包括下列步骤，

步骤一、将待焊骨架安装在操作台指定位置，并固定；将焊接机器人移动至待焊骨架旁，使焊接机器人与待焊骨架保持设定距离；

步骤二、将此时待焊骨架上表面设为第一表面，在第一表面上选一条焊缝，移动焊接机器人使激光焊枪头调整到第一表面选定焊缝起点处，工作人员从第一表面选定焊缝起点处开始对焊接机器人在该条焊缝上需要定位焊的点进行示教，使焊接机器人采集到所有待焊骨架第一表面上选定焊缝需定位焊的点的位置信息；

步骤三、重复步骤二，完成第一表面所有需要示教的焊缝的定位焊点的位置信息。

步骤四、将第一蒙皮覆盖在待焊骨架第一表面上，调整好第一蒙皮与待焊骨架的位置；

步骤五、焊接机器人从第一表面焊缝起点处开始在蒙皮上进行激光定位焊，激光定位焊的点的位置是步骤二采集到所有待焊骨架第一表面上需定位焊的点的位置信息；完成第一块蒙皮上所有的点的激光定位焊之后，移动焊接机器人将激光焊枪头调整到焊缝起点处；

步骤六、对第一表面所有已经激光定位焊的焊缝，移动焊接机器人使激光焊枪头对需焊接的焊缝进行激光刻线；

步骤七、完成第一表面所有需焊接的焊缝的激光刻线后，将待焊骨架翻转，将待焊骨架需覆盖第二块蒙皮的面转到上表面，设该表面为第二表面，这时，将待焊骨架安装在操作台指定位置，并固定；使焊接机器人与待焊骨架保持设定距离；

步骤八、在第二表面上选一条焊缝，移动焊接机器人使激光焊枪头调整到第二表面选定焊缝起点处。工作人员从第二表面选定焊缝起点处开始对焊接机器人需要定位焊的点进行示教，使焊接机器人采集到所有待焊骨架第二表面上需定位焊的点的位置信息；

步骤九、将第二蒙皮覆盖在待焊骨架第二表面上，调整好第二蒙皮与待焊骨架的位置；

步骤十、焊接机器人从第二表面焊缝起点处开始在蒙皮上需定位焊的位置进行激光定位焊，激光定位焊的点的位置是步骤七采集到所有待焊骨架上需要定位焊的点的位置信息；完成第二块蒙皮上所有的点的激光定位焊之后，移动焊接机器人将激光焊枪头调整到焊缝起点处；

步骤十一、对第二表面所有已经激光定位焊的焊缝，移动焊接机器人使激光焊枪头对需焊接的焊缝进行激光刻线；

步骤十二、以此类推，如待焊骨架还有其它表面需要蒙皮，参照步骤七至步骤十；

步骤十三、当待焊骨架最后一个需蒙皮的表面完成需焊接的激光刻线后，对该待焊骨架上的蒙皮的激光刻线位置进行激光焊接，直到完成最后一个表面所有的激光焊接；

步骤十四、对待焊骨架进行翻转，使任一个需要激光焊接的待焊骨架表面向上，安装待焊骨架到设定位置，使焊接机器人与待焊骨架保持设定距离；然后，移动焊接机器人将激光焊枪头调整到该表面焊缝起点处，再通过焊缝位置的激光刻线对焊接机器人采集该表面需焊缝位置点的位置信息进行校正，使焊接机器人在该表面的运动轨迹与激光刻线的轨迹吻合；当确定使焊接机器人在该表面的运动轨迹与激光刻线的轨迹吻合后，焊接机器人进行激光焊接，直到该表面所有需激光焊接的都焊完；

步骤十五、当该表面所有需激光焊接的都焊完后，重复步骤十四，直到所有待焊骨架需焊接的表面都完成焊接，本次工作结束。

所选激光输出能量为焊接时激光输出能量的1/10。

实施例一：

本方法在蒙皮骨架焊接时，按照安装骨架、骨架上焊缝位置示教、安装蒙皮、蒙皮上焊接路径激光刻线、蒙皮定位焊、焊接五道工序完成。其中使用小功率激光将焊接路径刻蚀在蒙皮上，可在骨架被蒙皮覆盖后，能够根据刻蚀痕迹确定焊接位置，防止在操作过程中由于产品的移动而导致无法确定程序记录的焊接位置与产品实际焊接位置是否一致而带来的质量隐患。一般情况下，骨架上所有蒙皮均点固完成后，再进行蒙皮焊接。

每道工序完成工作如下：

1.安装骨架

将待焊骨架安装在操作台指定位置，并固定。

2.示教焊接程序中的运动点位置

移动激光头运动机构，对焊接路径上的各节点进行示教，记录焊缝位置。

3.安装蒙皮

将蒙皮安装到指定位置，并固定

4.激光刻线

运行程序，将示教的焊接路径用小功率激光刻蚀在蒙皮上

5.蒙皮定位焊

运行程序，在焊接路径上指定位置进行激光打点，将蒙皮定位焊接在骨架上

6.焊接

运行程序，执行焊接操作，实现蒙皮与骨架的焊接。

实施例二：

本发明的程序中采用同一组焊接路径位置坐标信息，完成蒙皮激光刻线、蒙皮定位焊和焊接三项内容。

为了实现上述目的，本发明的程序设计流程如下：

1.创建激光焊接程序，根据焊缝路径实际情况插入运动指令。

2.在焊缝起点处，插入判断语句，设置变量weld_var，该变量可赋值1、2、3，分别代表蒙皮激光刻线、蒙皮定位焊和焊接。当weld_var赋值为1时，调用蒙皮激光刻线模块，当weld_var赋值为2时，调用蒙皮定位焊模块，当weld_var赋值为3时，调用焊接模块。

3.在蒙皮激光刻线模块、蒙皮定位焊模块和焊接模块中，分别编制激光参数语句，确定此模块中激光的功率和激光输出时间。

其中蒙皮定位焊，激光输出模式为瞬间输出，一般激光输出功率与焊接功率相同，输出时长为50ms左右，在每个待点固位置完成一次激光输出；而激蒙皮光刻线，所选激光输出能量为焊接时激光输出能量的1/10，激光开启和关闭时间与焊接相同。若为焊接，在加工头运动到焊缝起始位置开启激光，运动至焊缝终点关闭激光。激光焊接能量需要根据工件材料和待焊厚度，通过焊接试验获得。

在本程序中，激光定位焊、激光刻线、激光焊接三个模块中仅涉及激光参数，而加工头运动坐标信息三种操作共用，因此在实际焊接过程中，程序位置示教时只需示教同名位置点一次，其它两模块的该点位置也将确定。如焊缝的启始位置点为Ps，则程序中所有的Ps位置点坐标均为焊缝起点。

实施例三：

下面通过实例对本方法做进一步的说明，如图2所示，骨架上横纵各两条筋，以焊接其中的一条筋为例，程序设计流程如下：

1.创建焊接程序，在程序中插入需要的运动点，包括焊缝的开始点、结束点、焊缝上的转折点等，以及要到达这些位置需要的辅助点。

2.判断是否执行定位焊；若结论为真，进入定位焊模块，结论为假，进入下一判断。

3.定位焊模块中，在每个需要点固的位置点后面，插入激光点固参数调用函数，一般焊接的起始点、终止点后也应插入激光点固调用函数。激光点固函数选择激光打点模式，激光器将按照程序设计输出指定时长的激光。

4.运动机构复位，程序结束

5.若激光点固判定为假，判断是否执行焊接，若结论为真，则在焊缝起始点处插入激光焊接参数调用函数。

6.若执行焊接判断结论为假，则执行激光刻线操作。在焊缝起始点出插入激光刻线参数调用函数。

7.在焊缝终止点处调用激光关闭函数

8.运动机构复位，程序结束。

焊接时具体操作实施方法如下：

1.将待焊骨架装卡到指定位置固定；

2.初步确定运动轨迹，及运动方式，即设置运动点，选择达到各点的运动方式是点对点运动、直线运动还是圆弧运动。

3.针对所选取的骨架上的焊接位置，对程序进行示教，让程序记录加工头运动所到达的各点位置。

4.将蒙皮装配至骨架上，用夹具固定。

5.在程序中选择执行激光刻线选项并执行，在蒙皮上完成激光刻线。

6.在程序中选择激光点固选项并执行，完成蒙皮定位焊。

7.在程序中选择激光焊接选项并执行，完成激光焊接。

说明，当骨架上有多个筋条需要焊接时，可在一个程序中完成所有焊缝的焊接路径设计，也可以根据需要设计多个程序，如一条焊缝一个程序。无论采用哪种方法，都需要完成骨架上所有筋条上焊缝位置示教后才可装配蒙皮。

Claims (1)

1.一种骨架多蒙皮类构件机器人激光焊接方法，包括下列步骤，

步骤一、将待焊骨架安装在操作台指定位置，并固定；将焊接机器人移动至待焊骨架旁，使焊接机器人与待焊骨架保持设定距离；

步骤二、将此时待焊骨架上表面设为第一表面，在第一表面上选一条焊缝，移动焊接机器人使激光焊枪头调整到第一表面选定焊缝起点处，工作人员从第一表面选定焊缝起点处开始对焊接机器人在该条焊缝上需要定位焊的点进行示教，使焊接机器人采集到所有待焊骨架第一表面上选定焊缝需定位焊的点的位置信息；

步骤三、重复步骤二，完成第一表面所有需要示教的焊缝的定位焊点的位置信息；

步骤四、将第一蒙皮覆盖在待焊骨架第一表面上，调整好第一蒙皮与待焊骨架的位置；

步骤五、焊接机器人从第一表面焊缝起点处开始在蒙皮上进行激光定位焊，激光定位焊的点的位置是步骤二采集到所有待焊骨架第一表面上需定位焊的点的位置信息；完成第一块蒙皮上所有的点的激光定位焊之后，移动焊接机器人将激光焊枪头调整到焊缝起点处；

步骤六、对第一表面所有已经激光定位焊的焊缝，移动焊接机器人使激光焊枪头对需焊接的焊缝进行激光刻线；

步骤七、完成第一表面所有需焊接的焊缝的激光刻线后，将待焊骨架翻转，将待焊骨架需覆盖第二块蒙皮的面转到上表面，设该表面为第二表面，这时，将待焊骨架安装在操作台指定位置，并固定；使焊接机器人与待焊骨架保持设定距离；

步骤八、在第二表面上选一条焊缝，移动焊接机器人使激光焊枪头调整到第二表面选定焊缝起点处；工作人员从第二表面选定焊缝起点处开始对焊接机器人需要定位焊的点进行示教，使焊接机器人采集到所有待焊骨架第二表面上需定位焊的点的位置信息；

步骤九、将第二蒙皮覆盖在待焊骨架第二表面上，调整好第二蒙皮与待焊骨架的位置；

步骤十、焊接机器人从第二表面焊缝起点处开始在蒙皮上需定位焊的位置进行激光定位焊，激光定位焊的点的位置是步骤七采集到所有待焊骨架上需要定位焊的点的位置信息；完成第二块蒙皮上所有的点的激光定位焊之后，移动焊接机器人将激光焊枪头调整到焊缝起点处；

步骤十一、对第二表面所有已经激光定位焊的焊缝，移动焊接机器人使激光焊枪头对需焊接的焊缝进行激光刻线；

步骤十二、以此类推，如待焊骨架还有其它表面需要蒙皮，参照步骤七至步骤十；

步骤十三、当待焊骨架最后一个需蒙皮的表面完成需焊接的激光刻线后，对该待焊骨架上的蒙皮的激光刻线位置进行激光焊接，直到完成最后一个表面所有的激光焊接；

步骤十四、对待焊骨架进行翻转，使任一个需要激光焊接的待焊骨架表面向上，安装待焊骨架到设定位置，使焊接机器人与待焊骨架保持设定距离；然后，移动焊接机器人将激光焊枪头调整到该表面焊缝起点处，再通过焊缝位置的激光刻线对焊接机器人采集该表面需焊缝位置点的位置信息进行校正，使焊接机器人在该表面的运动轨迹与激光刻线的轨迹吻合；当确定使焊接机器人在该表面的运动轨迹与激光刻线的轨迹吻合后，焊接机器人进行激光焊接，直到该表面所有需激光焊接的都焊完；

步骤十五、当该表面所有需激光焊接的都焊完后，重复步骤十四，直到所有待焊骨架需焊接的表面都完成焊接，本次工作结束。

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