面向船舶中大型弯管环焊缝的自动化焊接系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了面向船舶中大型弯管环焊缝的自动化焊接系统及方法，其系统包括运动控制器、图像处理器、焊缝跟踪模块、滑轨、多个变位机和设置在滑轨上的多个位置传感器，待焊弯管夹装在变位机上，滑台、滑轨及多个位置传感器用于实现焊接机器人与待焊弯管所在变位机位置的匹配；焊缝跟踪模块捕获待焊弯管的焊接位置、焊接过程中待焊弯管姿态以及焊缝所发生的变化量，并经图像处理器处理后传送给运动控制器，由运动控制器控制焊接机器人运动轨迹和摆弧器的工艺参数，使焊枪以恰当的焊接工艺参数沿着变位机上的待焊弯管的焊缝施焊。本发明专利技术实现了变位机及移动焊接机器人协同控制，焊枪位置能实时精确对准弯管焊接位置，焊接效率高，品质容易保证。

Automatic welding system and method for the weld of large elbow in the ship

The invention discloses a ship automation oriented large-scale ring welding system and method, the system includes motion controller, image processor, seam tracking module, a plurality of slide, positioner and arranged on the slide rail multiple position sensor to be welded pipe is clamped on the positioner, slide, slide and a plurality of position sensors for implementation and welding machine, bending the variable position of the welding robot; seam tracking module to capture the variation of welding pipe welding position, welding process for welding pipe welding seam and the attitude, and the image processor which is sent to the controller, the motion control of welding robot motion controller and the swing arc process parameters, the welding torch with proper welding parameters along the positioner for welding pipe weld seam welding. The invention realizes the coordinated control of the position changing machine and the mobile welding robot, and the position of the welding torch can accurately and accurately match the welding position of the elbow pipe, the welding efficiency is high, and the quality is easy to guarantee.

【技术实现步骤摘要】
面向船舶中大型弯管环焊缝的自动化焊接系统及方法
本专利技术涉及焊接领域，尤其涉及一种面向船舶中大型弯管环焊缝的自动化焊接系统及方法。
技术介绍
在船舶、核电等管道制造过程中，将不同形状的管件(如直管、弯管)以不同的姿态进行拼装，得到结构复杂的管道，用于能源、气体等的输送。弯管在制造过程中，存在小批量、多品种、尺寸形貌各异等特征。目前较多的厂家采用了手工焊接的方式，其焊接效率较低，焊接质量均一性较低，人工成本较高。为了加快焊接效率，降低工人劳动强度，一些大型的船舶、核电等制造企业采用了变位机及人工相结合的方式，该焊接方式为半自动化焊接，焊接质量对工人技能的依赖性较高，焊接过程中的辐射、烟尘等严重影响着工人的身心健康。为了进一步降低大中型弯管焊接过程中焊接环境对工人的伤害，提高焊接效率，提升焊接品质及均一性，国内外一些科研机构、高校相序研发了摆臂式焊接机器人及变位机相结合的焊接系统，该类系统在标准化的直管焊接中得到了一定的应用。在型号各异的弯管焊接过程中，一方面，每个变位机只能适应一个系列的弯管的焊接，因此每个变位机的利用率不高，若每个变位机都配备相应的摆臂式机器人系统，则成本较高，投入本文档来自技高网...

【技术保护点】
面向船舶中大型弯管环焊缝的自动化焊接系统，其特征在于，包括运动控制器、图像处理器、焊缝跟踪模块、滑轨、多个变位机和设置在滑轨上的多个位置传感器，滑轨上设有可沿滑轨运动的滑台，滑台上固定有焊接机器人，焊接机器人通过摆弧器与焊枪连接，待焊弯管夹装在变位机上；滑台、滑轨及多个位置传感器用于实现焊接机器人与待焊弯管所在变位机位置的匹配；焊缝跟踪模块捕获待焊弯管的焊接位置、焊接过程中待焊弯管姿态以及焊缝所发生的变化量，并经图像处理器处理后传送给运动控制器，由运动控制器控制焊接机器人运动轨迹和摆弧器的工艺参数，使焊枪以恰当的焊接工艺参数沿着变位机上的待焊弯管的焊缝施焊。

【技术特征摘要】
1.面向船舶中大型弯管环焊缝的自动化焊接系统，其特征在于，包括运动控制器、图像处理器、焊缝跟踪模块、滑轨、多个变位机和设置在滑轨上的多个位置传感器，滑轨上设有可沿滑轨运动的滑台，滑台上固定有焊接机器人，焊接机器人通过摆弧器与焊枪连接，待焊弯管夹装在变位机上；滑台、滑轨及多个位置传感器用于实现焊接机器人与待焊弯管所在变位机位置的匹配；焊缝跟踪模块捕获待焊弯管的焊接位置、焊接过程中待焊弯管姿态以及焊缝所发生的变化量，并经图像处理器处理后传送给运动控制器，由运动控制器控制焊接机器人运动轨迹和摆弧器的工艺参数，使焊枪以恰当的焊接工艺参数沿着变位机上的待焊弯管的焊缝施焊。2.根据权利要求1所述的面向船舶中大型弯管环焊缝的自动化焊接系统，其特征在于，夹装在同一变位机上的待焊弯管是同一类型的。3.根据权利要求2所述的面向船舶中大型弯管环焊缝的自动化焊接系统，其特征在于，所述待焊弯管为S形、U形或L形。4.根据权利要求1所述的面向船舶中大型弯管环焊缝的自动化焊接系统，其特征在于，所述焊缝跟踪模块包括激光测距传感器和焊缝视觉传感器，焊缝跟踪模块根据激光测距传感器测得的激光测距传感器与待焊弯管的焊接位置的距离，并结合激光测距传感器与焊缝视觉传感器相对固定的空间关系，换算出焊缝视觉传感器与待焊弯管的焊接位置的实际物距，并与理论物距进行对比，进而实现焊缝视觉传感器的物距智能调整，将调整后的物距捕获为待焊弯管的焊接位置。5.根据权利要求4所述的面向船舶中大型弯管环焊缝的自动化焊接系统，其特征在于，所述焊缝视觉传感器采用相机捕获图像信息。6.根据权利要求1所述的面向船舶中大型弯管环焊缝的自动化焊接系统，其特征在于，每个变位机上设有用于夹装待焊弯管的变位机运动执行模块；设变位机局部坐标系为o1x1y1z1，变位机运动执行模块包括变位机底座、绕z1方向旋转机构及驱动装置、沿z1方向升降结构及驱动装置、绕y1方向旋转机构及驱动装置、绕x1方向旋转机构及驱动装置、夹紧装置及驱动装置，绕z1方向旋转机构及驱动装置、沿z1方向升降结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：毕齐林，刘志军，唐振宇，徐虎，许智敏，陈新恩，
申请(专利权)人：广州航海学院，
类型：发明
国别省市：广东,44