一种应用于钛钢复合材料的智能焊接装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种应用于钛钢复合材料的智能焊接装置，该装置包括智能焊接机器人、激光相机和智能焊接控制装置，所述激光相机安装于所述智能焊接机器人上，所述智能焊接控制装置用于对所述智能焊接机器人、激光相机进行控制。本发明专利技术的智能焊接是一种基于三维模型数据驱动轨迹自动规划和视觉扫描纠偏、循环反馈，实现无人工示教的自动离线和控制机器人实时运行的综合性钛钢复合材料焊接装置，焊接精度高，适用范围广。适用范围广。适用范围广。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于钛钢复合材料的智能焊接装置


[0001]本专利技术涉及智能焊接
，尤其涉及一种应用于金属复合材料的智能焊接装置。

技术介绍

[0002]目前，由于电焊技工劳动成本逐年攀升，且人工焊接质量不稳定，效率低，而行业对产品质量要求越来越高，因此很多企业均采用自动焊接装置对批量产品进行自动化智能化焊接。
[0003]现有的自动焊接装置主要由机器人本体、机器人控制柜、焊接电源装置、焊接传感器装置、安全保护设施和焊接工装夹具几部分构成。机器人一般是伺服电机驱动的6轴关节式操作机，由驱动器、传动机构、机械手臂、关节以及内部传感器等组成，其精确地保证机械手末端(悍枪)所要求的位置、姿态和运动轨迹。机器人控制柜是自动焊接装置的神经中枢，包括计算机硬件、软件和一些专用电路，负责处理机器人本体工作过程中的全部信息和控制其全部动作，将动作指令发送给机器人本体，机器人本体按照指令完成焊接任务。现有的自动焊接装置通常是针对标准件的自动焊接，需要通过操作者把作业要求的内容预先通过示教装置导引给焊接机器人，且现有的焊接机器人动作过程只是简单的机械化，只能执行一般标准件的批量焊接工作，焊接精度低，适用范围小。

技术实现思路

[0004]本专利技术有效解决了现有技术中自动焊接装置需要对焊接机器人进行示教，只能执行标准件的自动焊接，焊接精度低，适用范围小的问题。
[0005]为了实现本专利技术的上述目的，本专利技术提供了一种应用于钛钢复合材料的智能焊接装置，包括：智能焊接机器人、激光相机和智能焊接控制装置，所述激光相机安装于所述智能焊接机器人上，所述智能焊接控制装置用于对所述智能焊接机器人、激光相机进行控制，所述智能焊接控制装置包括：焊接工艺模块，用于创建和存储焊接工艺包；建模模块，用于创建待焊接构件的构件模型和焊缝模型；机器人焊接仿真模块，用于基于机器人运动学原理动画模拟出与实际焊接场景相符的等效焊接场景；路径自动规划模块，包括扫描路径规划单元和焊接路径规划单元，其中，所述扫描路径规划单元用于根据所述构件模型和焊缝模型获得焊缝位置参数，并在所述智能焊接机器人可执行范围内驱动所述激光器按照所述焊缝位置参数进行粗略扫描，并将扫描结果进行分析处理，拟合成实际的真实焊缝位置参数，基于所述真实焊缝位置参数对所述焊缝位置参数进行修正；所述焊接路径规划单元用于根据修正后的焊缝位置参数重新按照所述智能焊接机器人焊接的走向、姿态和焊接工艺信息自动匹配对应的所述焊接工艺包，形成可实际执行焊接的路径规划；焊接程序自动编写模块，用于根据与所述智能焊接机器人相匹配的数据格式和接口参数自动根据所述扫描路径规划和焊接路径规划的结果计算出焊接程序；视觉识别定位模块，用于对所述待焊接构件进行定位，获取所述待焊接构件的坐标参数和焊缝的坐标参数；激光扫描分析模块，用
于实时捕捉目标点的激光帧图像，分析出焊缝坡口断面上特征点信息，自动提取坐标值反馈给装置进行线性拟合，生成实际焊缝的真实坐标值。
[0006]所述智能焊接装置还包括机器人控制交互模块，所述机器人控制交互模块用于实现所述智能焊接机器人和所述智能焊接控制装置的完全交互。
[0008]所述焊接工艺包中的参数至少包括焊接指标参数、焊接时机器人姿态控制参数、子焊道的道次控制参数和智能决策规则参数。
[0009]所述智能焊接机器人包括机械手、焊机、焊枪和行走机构，所述焊枪安装于所述机械手上，所述机械手安装于所述行走机构上，所述行走机构用于带动所述机械手在水平任意方向移动，所述机械手用于带着所述激光相机和焊枪按照所述智能焊接控制装置发出的机械手运动控制指令进行焊枪位姿的调整。
[0010]所述智能焊接机器人还包括焊接工作台，所述焊接工作台用于固定待焊接构建，并带动所述待焊接构件根据所述智能焊接控制装置发出的工作台运动控制指令进行待焊接构件位姿的调整。
[0011]所述相机上设置有电弧滤光片组，所述电弧滤光片组为带通滤光片、中性滤光片和偏振片组成的滤光组件。
[0012]本申请提供的一种应用于钛钢复合材料的智能焊接装置，相对于现有技术需要对焊接机器人进行示教，只能执行标准件的自动焊接，焊接精度低，适用范围小，本申请的智能焊接装置是一种基于三维模型数据驱动轨迹自动规划和视觉扫描纠偏、循环反馈，实现无人工示教的自动离线编程和控制机器人实时运行的综合性金属件焊接装置，焊接精度高，适用范围广，既可以执行普通多道角焊缝的焊接，也可以执行多层多道深熔焊的焊接。
附图说明
[0013]图1是本专利技术提供的一种应用于钛钢复合材料的智能焊接装置的结构示意图。
具体实施方式
[0014]本专利技术提供了一种应用于钛钢复合材料的智能焊接装置，如图1所示，所述装置可以包括以下结构：智能焊接机器人、激光相机和智能焊接控制装置，激光相机安装于智能焊接机器人上，智能焊接控制装置用于对智能焊接机器人、激光相机进行控制，智能焊接控制装置包括：焊接工艺模块，用于创建和存储焊接工艺包；焊接工艺包是采用参数化的形式将焊接工艺信息和焊接专家经验进行数据化所形成，为装置实现智能自动焊接提供基础焊接数据，所述数据均以工艺包的形式提供给装置使用，焊接工艺包中的参数至少包括焊接指标参数、焊接时机器人姿态控制参数、子焊道的道次控制参数和智能决策规则参数，工艺包中参数在焊接路径规划时会被自动匹配，是焊接质量控制的关键点；工艺包允许自行定义和扩充，使用前需要进行实效焊接质量验证。
[0015]建模模块，用于创建待焊接构件的构件模型和焊缝模型；建模模块采用参数化的方式进行模型创建、编辑、文件保存，主要包括构件模型和焊缝模型两类模型；构件模型通过创建型材零件和板材零件的方式，应用各种组合和拓扑关系的建立，实现构件的创建；具体地，在本实施方式中，建模模块可以识别主流图形交换格式，特别是可以完全兼容从Tekla软件导出的中间格式文件，这样可以很好的利用钢结构行业内项目产品的前期任务
成果，方便实现本装置所需的各类驱动数据；建模装置可以基于结构件模型创建零件与零件之间的交接面焊缝，能够快速自动识别并计算出构件的所有焊缝信息，如焊脚尺寸、焊缝位置等；建模模块可以把三维实体中的面、线自动转换成所需要焊缝，焊缝也可以自行设绘；通过定制可以将外部的焊缝格式文件和AutoCAD图中焊缝信息导入到建模模块中。
[0016]机器人焊接仿真模块，用于基于机器人运动学原理动画模拟出与实际焊接场景相符的等效焊接场景；机器人焊接仿真模块采用机器人运动学原理，动画模拟出与实际场景相符的等效场景，模拟装置中各组成部件(机器人、焊枪、工作台)尺寸外形和安装定位坐标均与工位实际尺寸一致；仿真机器人的运行轨迹和控制也与实际机器人的运行结果相同；机器人焊接仿真模块能够很好的提前解决目标位置的可达性和运行轨迹奇异点检查功能；通过仿真可以事前设计好工位场景的布局；焊缝轨迹的仿真可以检验焊接的可行性和焊接姿态的合理性，为轨迹优化提供有效的手段。
[0017]路径自动规划模块，包括扫描路径规划单元和焊接路径规划单元，其中，扫描路径规划单元用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于钛钢复合材料的智能焊接装置，其特征在于，包括：智能焊接机器人、激光相机和智能焊接控制装置，所述激光相机安装于所述智能焊接机器人上，所述智能焊接控制装置用于对所述智能焊接机器人、激光相机进行控制，所述智能焊接控制装置包括：焊接工艺模块，用于创建和存储焊接工艺包；建模模块，用于创建待焊接构件的构件模型和焊缝模型；机器人焊接仿真模块，用于基于机器人运动学原理动画模拟出与实际焊接场景相符的等效焊接场景；路径自动规划模块，包括扫描路径规划单元和焊接路径规划单元，其中，所述扫描路径规划单元用于根据所述构件模型和焊缝模型获得焊缝位置参数，并在所述智能焊接机器人可执行范围内驱动所述激光器按照所述焊缝位置参数进行粗略扫描，并将扫描结果进行分析处理，拟合成实际的真实焊缝位置参数，基于所述真实焊缝位置参数对所述焊缝位置参数进行修正；所述焊接路径规划单元用于根据修正后的焊缝位置参数重新按照所述智能焊接机器人焊接的走向、姿态和焊接工艺信息自动匹配对应的所述焊接工艺包，形成可实际执行焊接的路径规划；焊接程序自动编写模块，用于根据与所述智能焊接机器人相匹配的数据格式和接口参数自动根据所述扫描路径规划和焊接路径规划的结果计算出焊接程序；视觉识别定位模块，用于对所述待焊接构件进行定位，获取所述待焊接构件的坐标参数和焊缝的坐标参数；激光扫描分析模块，用于实时捕捉目标点的激光帧图像，分析出焊缝坡口断面上特征点信息，自动提取坐标值反馈给装置进行线性拟合，生成实际焊缝的真实坐标值。2....

【专利技术属性】
技术研发人员：史航，史和生，杨文芬，王高天，蔡庆伍，谢振家，
申请(专利权)人：江苏润邦新材料集团有限公司，
类型：发明
国别省市：