CN114932357B - 基于智能焊接机器人的摆弧焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于智能焊接机器人的摆弧焊接方法，在待焊接的第一金属板、第二金属板的焊接路径上建立环境坐标系（x,y,z），z轴拟合于焊接路径；平面xoz拟合于第二金属板；平面yoz拟合于第一金属板；平面xoy垂直于平面xoz和平面yoz;2)沿z轴向上等间距设定A0、A1至An点；在y轴上设定B0点，基于B0平行于z轴依次向上设定B1、B2至Bn点；同法在x轴上设定C0点，然后得到C1、C2至Cn点;设置一个焊接预备点，设定为编号1，继而按以下次序进行摆弧焊接：A0为编号1；B0为编号3；C0为编号4；A1为编号5；B1为编号6；C1为编号7；A2为编号8；……，焊枪移动至Cn点。
Description
技术领域
本发明涉及一种焊接方法，具体是一种基于智能焊接机器人的摆弧焊接方法。
背景技术
摆弧运动是进行弧焊作业时特有的一种运动形式，用摆弧技术进行宽焊缝或空间中焊缝焊接；焊接效果更好，同时该技术也是实现焊接自动化的重要技术之一。随着国内人工成本的逐渐增加，在焊接技术领域越来越多采用焊接机器人进行机械设备和建筑工程中的钢结构构件焊接。机器人焊接的特点是预告设定好机器人的位置（如焊枪的起始定位位置），确定好焊枪的动作（摆弧方式），然后启动机器人一次性完全焊接。当前市场上基于机器人的焊接方法，采用的摆弧方式大多为采用“一”字型两点直线来回摆弧或“之”字型两点斜线摆弧焊接。焊接机器人焊接过程中是匀速移动，移动过程中焊枪与焊缝间距是固定的，在高温下形成的熔池深度沿焊缝相同，铁水向下聚积，渗到焊缝背面，焊接过程中即使局部熔深不足的，铁水也能渗透到一定深度，从而保证焊缝背面也能焊接牢固。但是，对于立式焊缝的焊接，焊接机器人匀速移动，焊缝正面形成的熔池铁水因重力向下聚积，渗入焊缝背面的铁水少，造成焊缝底部容易出现空隙，造成焊缝背面焊接不牢固，因此现有焊接机器人在进行垂直于地面的立式焊缝焊接工作时，焊缝不合格率明显要高于人工焊接。
发明内容
本发明旨在解决上述问题，从而提供一种同样适用于立式焊缝的摆弧焊接方法。
本发明解决所述问题，采用的技术方案是：
一种基于智能焊接机器人的摆弧焊接方法，包括主控制器、3D视觉扫描系统和焊接机器人，
S1：将待焊接的第一金属板与第二金属板呈夹角临时固定在一起，第一金属板与第二金属板的夹角即为焊接路径，该焊接路径垂直于地面设置。
S2：3D视觉扫描系统扫描所述焊接路径，将待焊第一金属板和第二金属板信息和焊接路径信息发送给主控制器。
S3：主控制器建立焊接策略，焊接策略的建立过程是：
1）以建立环境坐标系（x,y,z），其原点为o，该坐标系z轴拟合于焊接路径；平面xoz拟合于第二金属板；平面yoz拟合于第一金属板；平面xoy垂直于平面xoz和平面yoz。
2) 以o点为起点，沿z轴向上等间距设定A0、A1、A2，A3……An点；在y轴上距o点长度L的位置设定B0点，然后在平面yoz上，平行于z轴，以B0点为起点依次等间距设定B1、B2、B3……Bn点；在x轴上距o点长度L的位置设定C0点，然后在平面xoz上，平行于z轴，以C0点为起点依次等间距设定C1、C2、C3……Cn点。
3) 设置焊接机器人焊枪的移动次序编号：首先在焊接路径起始端附近设置一个机器人焊接预备点，设定为编号1，继而将A0至Cn各点依次进行编号：A0为编号1；B0为编号3；C0为编号4；A1为编号5；B1为编号6；C1为编号7；A2为编号8；B2为编号9；C2为编号10；……，顺序编号至Cn。
4）按第三步设定的次序编号，控制焊接机器人从焊接路径底部至顶部完成焊接。
采用上述技术方案的本发明，与现有技术相比，其有益效果是：
本发明采用三点循环式摆弧焊接方法，特别适合于焊接机器人进行焊缝长度方向垂直于地面的立式焊缝焊接，本方法焊枪在焊接深度上发生摆动，有效增加焊接深度，保证焊缝内部质量熔深的要求，促进铁水向焊缝底部聚积，焊缝质量更容易保证，本方法焊接焊缝外观成形美观。
作为优选，本发明更进一步的技术方案是：
所述L为2mm-5mm。
A0至An各点间距、B0至Bn各点间距、C0至Cn各点间距相同。
附图说明
图1 为现有技术中一字形摆弧焊接示意图；
图2为现有技术中之字形摆弧焊接示意图；
图3为本发明摆弧焊接移动路径示意图；
图4 为本发明建立坐标系示意图；
图5为本发明在坐标系上设定焊枪移动定位点示意图；
图6为本发明将各焊枪移动定位点进行次序编号示意图。
图中：1、第一金属板；2、第二金属板；3、焊接路径；4、焊接机器人。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，目的仅在于更好地理解本发明内容，因此，所举之例并不限制本发明的保护范围。
图1、图2为现有技术中两种焊接机器人摆弧方案，两种方案中焊枪转向的各转折点处于同一垂直于地面的平面上。与之相对比的，参见图3至图6，本发明提供的基于智能焊接机器人的摆弧焊接方法，包括主控制器、3D视觉扫描系统和焊接机器人，其焊接方法按下列步骤进行。
S1：将待焊接的第一金属板与第二金属板呈夹角临时固定在一起，第一金属板与第二金属板的夹角即为焊接路径，该焊接路径垂直于地面设置。
S2：3D视觉扫描系统扫描所述焊接路径，将待焊第一金属板和第二金属板信息和焊接路径信息发送给主控制器。
S3：主控制器建立焊接策略，焊接策略的建立过程是：
1）以建立环境坐标系（x,y,z），其原点为o，该坐标系z轴拟合于焊接路径；平面xoz拟合于第二金属板；平面yoz拟合于第一金属板；平面xoy垂直于平面xoz和平面yoz。
2) 以o点为起点，沿z轴向上等间距设定A0、A1、A2，A3……An点；在y轴上距o点长度L的位置设定B0点，然后在平面yoz上，平行于z轴，以B0点为起点依次等间距设定B1、B2、B3……Bn点；在x轴上距o点长度L的位置设定C0点，然后在平面xoz上，平行于z轴，以C0点为起点依次等间距设定C1、C2、C3……Cn点。
3) 设置焊接机器人焊枪的移动次序编号：首先在焊接路径起始端附近设置一个机器人焊接预备点，设定为编号1，继而将A0至Cn各点依次进行编号：A0为编号1；B0为编号3；C0为编号4；A1为编号5；B1为编号6；C1为编号7；A2为编号8；B2为编号9；C2为编号10；……，顺序编号至Cn。
4）按第三步设定的次序编号，控制焊接机器人从焊接路径底部至顶部完成焊接。
上述方法中，o点的位置可以设置在焊接路径3的下端，也可以设置在焊接路径3的上端。本发明中A0、B0和C0不限定为设定的第一个点或最底部的一个点，在此线上均匀取点作为焊枪移动的定位点即可。
优选的，所述L为2mm至5mm。
上述方法中，A0至An各点间距、B0至Bn各点间距、C0至Cn各点间距相等。
第一金属板与第二金属板夹角角度可设置在30度到150度之间。
本发明的有益效果体现在：
1）机器人焊枪沿着构件焊缝底部向上螺旋移动，焊枪在焊接深度上发生摆动，每层三点摆弧焊接，有效增加焊接深度，保证焊缝内部质量熔深的要求，外观成形美观。
2）焊枪均匀稳定从下向上移动，三角形行走摆弧方式促进铁水向焊缝底部聚积，焊缝质量更容易保证。
3）本方法焊接过程中通过3D影像采集焊接数据，自动形成焊枪移动路径，本方法三角形摆弧方法，使用灵活性高、操作简便。
4）本发明适合于焊接机器人进行焊缝长度方向垂直于地面的立式焊缝焊接，焊缝外观成形美观。
以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及其附图内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。
Claims (3)
1.一种基于智能焊接机器人的摆弧焊接方法，包括主控制器、3D视觉扫描系统和焊接机器人，
S1：将待焊接的第一金属板与第二金属板呈夹角临时固定在一起，第一金属板与第二金属板的夹角即为焊接路径，该焊接路径垂直于地面设置；
S2：3D视觉扫描系统扫描所述焊接路径，将待焊第一金属板和第二金属板信息和焊接路径信息发送给主控制器；
S3：主控制器建立焊接策略，
其特征在于：焊接策略的建立过程是：
1）以建立环境坐标系（x,y,z），其原点为o，该坐标系z轴拟合于焊接路径；平面xoz拟合于第二金属板；平面yoz拟合于第一金属板；平面xoy垂直于平面xoz和平面yoz；
2) 以o点为起点，沿z轴向上等间距设定A0、A1、A2，A3……An点；
在y轴上距o点长度L的位置设定B0点，然后在平面yoz上，平行于z轴，以B0点为起点依次等间距设定B1、B2、B3……Bn点；
在x轴上距o点长度L的位置设定C0点，然后在平面xoz上，平行于z轴，以C0点为起点依次等间距设定C1、C2、C3……Cn点；
3) 设置焊接机器人焊枪的移动次序编号：首先在焊接路径起始端附近设置一个机器人焊接预备点，设定为编号1，继而将A0至Cn各点依次进行编号：A0为编号1；B0为编号3；C0为编号4；A1为编号5；B1为编号6；C1为编号7；A2为编号8；B2为编号9；C2为编号10；……，顺序编号至Cn；
4）按第三步设定的次序编号，控制焊接机器人从焊接路径底部至顶部完成焊接。
2.根据权利要求1所述基于智能焊接机器人的摆弧焊接方法，其特征在于：所述L为2mm至5mm。
3.根据权利要求1所述基于智能焊接机器人的摆弧焊接方法，其特征在于：A0至An各点间距、B0至Bn各点间距、C0至Cn各点间距相等。
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