基于线激光与摄像头协同的曲面拼板焊接装置及焊接方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及基于线激光与摄像头协同的曲面拼板焊接装置，焊接装置包括可移动门架和与可移动门架相配合的焊接机器人，焊接机器人上设有三丝气体保护焊枪，三丝气体保护焊枪上设有线激光传感器；可移动门架包括X轴、Y轴和Z轴移动机构，X轴移动机构设有双直线导轨，X轴移动机构的双直线导轨之间布设有多个活络胎架构成的胎架阵列。使用时，船舶曲面分段拼板一般为厚板焊接，本方案设计了合理高效的三丝气体保护焊接系统，可一次实现对三道焊缝焊接，大大减少了焊接作业时间，提升了焊接效率。提升了焊接效率。提升了焊接效率。

【技术实现步骤摘要】
基于线激光与摄像头协同的曲面拼板焊接装置及焊接方法


[0001]本专利技术涉及船舶建造装备的
，具体地说是一种基于线激光与摄像头协同的曲面拼板焊接装置及焊接方法，尤其涉及基于线激光与摄像头协同焊缝检测与跟踪的曲面拼板焊接装置及焊接方法。

技术介绍

[0002]船舶工业是劳动力密集型产业，针对招工难、用工荒的情况，船厂不断深入推进智能制造，围绕船舶焊接技术智能化转型，先后研究突破了小组立、中组立、二维弧线焊缝这些智能化焊接共性技术，解决了船舶平面分段智能化焊接技术难题，部分智能化焊接装备在骨干船厂实现了示范应用，提升了船舶建造质量与效率。船舶曲面分段的智能化焊接相比平面分段技术难度更高，且被国外技术垄断。
[0003]基于已有的基础条件，结合技术发展趋势，开展船舶舷侧、底部位置曲面分段开展智能化焊接关键技术研究和智能焊接装备研制，攻克船舶行业多年存在技术瓶颈，提升船舶曲面分段建造质量和效率。船舶曲面拼板焊接作为曲面分段关键工艺环节之一，目前主要以人工或半自动化焊接为主，存在焊接效率低、施工难度高、质量不稳定的问题，且焊接产生的烟尘和弧光影响职业健康。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种改进的基于线激光与摄像头协同的曲面拼板焊接装置及焊接方法，通过可移动门架、焊接机器人互相配合，可一次实现多条焊缝焊接，大大减少了焊接作业时间，提升焊接效率和焊接质量。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：基于线激光与摄像头协同的曲面拼板焊接装置，其特征在于：焊接装置包括可移动门架和与可移动门架相配合的焊接机器人，焊接机器人上设有三丝气体保护焊枪，三丝气体保护焊枪上设有线激光传感器；可移动门架包括X轴、Y轴和Z轴移动机构，X轴移动机构设有双直线导轨，X轴移动机构的双直线导轨之间布设有多个活络胎架构成的胎架阵列。
[0006]优选的，X轴、Y轴和Z轴移动机构均设有基体、直线导轨、滑座、齿条、伺服减速电机和齿轮，其中，直线导轨和齿条均安装于基体上，齿条沿直线导轨设置，伺服减速电机安装于滑座上且其输出轴连接有齿轮，齿轮与齿条相啮合；Y轴、Z轴移动机构的基体均安装于X轴移动机构的双直线导轨的滑座上，焊接机器人安装于Z轴移动机构的滑座上。
[0007]进一步，X轴、Y轴和Z轴移动机构还设有拖链槽、与拖链槽相配合的拖链，以及与拖链相连的拖链支架，拖链槽设置于基体上且平行于直线导轨，拖链支架设置于滑座的一端，拖链设置于拖链槽内且一端与拖链支架相连。
[0008]更进一步，三丝气体保护焊枪共有三把枪，分别为基准枪和两把保护焊枪，三把枪设置于焊接机器人的T轴上，基准枪上设有线激光传感器与摄像头配合的传感单元。
[0009]基于线激光与摄像头协同的曲面拼板焊接装置的焊接方法，其特征在于：所述的
焊接方法包括如下步骤：
[0010]S1、调整三丝气体保护焊枪的基准枪与另两把保护焊枪的相对位置；
[0011]S2、将待焊接的两块曲面拼板放置在活络胎架上，并完成装配；
[0012]S3、将可移动门架移动至两块曲面拼板间焊缝的位置处；
[0013]S4、通过线激光传感器对焊缝进行识别，获取焊缝起始点数据，并上传至上位机；
[0014]S5、上位机根据曲面拼板的板厚和坡口数据，利用焊接工艺数据库自动匹配焊接工艺数据；
[0015]S6、上位机将焊接指令下发给焊接机器人，焊接机器人进行曲面拼板焊接作业；
[0016]S7、在曲面拼板焊接过程中，通过线激光传感器进行焊缝跟踪，识别曲面拼板的间隙，获得间隙数据；
[0017]S8、上位机依据间隙数据自动调整焊接机器人的焊接工艺和动作，保证曲面拼板的焊接质量；
[0018]S9、重复S4—S8动作，完成下两块曲面拼板的智能焊接作业。
[0019]相对于现有技术，本专利技术的技术方案除了整体技术方案的改进，还包括很多细节方面的改进，具体而言，具有以下有益效果：
[0020]1、本专利技术所述的改进方案，焊接装置包括可移动门架和与可移动门架相配合的焊接机器人，焊接机器人上设有三丝气体保护焊枪，三丝气体保护焊枪上设有线激光传感器，可一次实现对三道焊缝焊接，大大减少了焊接作业时间，提升了焊接效率；
[0021]2、2、本专利技术的技术方案的中，可移动门架包括X轴、Y轴和Z轴移动机构，X轴移动机构设有双直线导轨，X轴移动机构的双直线导轨之间布设有多个活络胎架构成的胎架阵列，这里的可移动门架设可进行三个方向的自由移动，配合三丝气体保护焊枪，解决了船舶曲面分段拼板多层多道焊接的技术难题，减少了焊接作业时间，降低了对工人的技术要求；
[0022]3、本专利技术在焊接过程中，线激光传感器用于焊缝位置跟踪，检测到两块曲面拼板的间隙数据，上位机根据间隙数据自动调整三丝气体保护焊枪的焊接工艺参数和焊接动作，保证了曲面拼板的焊接质量；
[0023]4、本专利技术结构简单、焊接方式易于操作，焊接质量高，便于推广和利用。
附图说明
[0024]图1为本专利技术的结构示意图。
[0025]图2为本专利技术一实施例的结构示意图。
[0026]图3为本专利技术一实施例的又一结构示意图。
[0027]图4为本专利技术另一实施例的结构示意图。
[0028]图5为本专利技术三丝气体保护焊枪和激光传感器的结构示意图。
[0029]图6为本专利技术三丝气体保护焊枪和激光传感器的又一结构示意图。
[0030]图7为本专利技术一实施例中的线激光传感器与摄像头的工作状态结构示意图。
[0031]附图标记：
[0032]1可移动门架、2焊接机器人、3三丝气体保护焊枪、4线激光传感器与摄像头协同的传感单元、5活络胎架、6曲面拼板、7线激光传感器、8摄像头
具体实施方式
[0033]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0034]本专利技术提供了基于线激光与摄像头协同的曲面拼板焊接装置，具体参见图1，其与现有技术的区别在于：焊接装置包括可移动门架和与可移动门架相配合的焊接机器人，焊接机器人上设有三丝气体保护焊枪，三丝气体保护焊枪上设有线激光传感器；可移动门架包括X轴、Y轴和Z轴移动机构，X轴移动机构设有双直线导轨，X轴移动机构的双直线导轨之间布设有多个活络胎架构成的胎架阵列。
[0035]实施中，三丝气体保护焊接系统包括三丝气体保护焊枪，线激光传感器与摄像头协同的传感单元安装于基准焊枪上，多个活络胎架设置于X轴移动机构的双直线导轨之间。还提供一种曲面拼板焊接方法。本专利技术设计了合理高效的三丝气体保护焊接系统，可一次实现对三道焊缝焊接，减少了焊接作业时间，提升了焊接效率；线激光与摄像头协同组成的传感器实现了焊缝识别定位与过程跟踪的双重功能，保证了焊接质量。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于线激光与摄像头协同的曲面拼板焊接装置，其特征在于：焊接装置包括可移动门架和与可移动门架相配合的焊接机器人，焊接机器人上设有三丝气体保护焊枪，三丝气体保护焊枪上设有线激光传感器与摄像头协同的传感单元；可移动门架包括X轴、Y轴和Z轴移动机构，X轴移动机构设有双直线导轨，X轴移动机构的双直线导轨之间布设有多个活络胎架构成的胎架阵列。2.根据权利要求1所述的基于线激光与摄像头协同的曲面拼板焊接装置，其特征在于：X轴、Y轴和Z轴移动机构均设有基体、直线导轨、滑座、齿条、伺服减速电机和齿轮，其中，直线导轨和齿条均安装于基体上，齿条沿直线导轨设置，伺服减速电机安装于滑座上且其输出轴连接有齿轮，齿轮与齿条相啮合；Y轴、Z轴移动机构的基体均安装于X轴移动机构的双直线导轨的滑座上，焊接机器人安装于Z轴移动机构的滑座上。3.根据权利要求2所述的基于线激光与摄像头协同的曲面拼板焊接装置，其特征在于：X轴、Y轴和Z轴移动机构还设有拖链槽、与拖链槽相配合的拖链，以及与拖链相连的拖链支架，拖链槽设置于基体上且平行于直线导轨，拖链支架设置于滑座的一端，拖链设置于拖链槽内且一端与拖链支架相连。4.根据权利要求1所述的基于线激光与摄像头协同的曲面拼板焊接装置，其特征在于：三丝气体保护焊枪共有三把枪，分别为基准枪和两把保护焊枪，三把枪安装在焊接机器人的6轴上，基准枪上设有线激光传感器与摄像头配合的传感单元。5.根据权利要求1所述的基于线激光与摄像头协同的曲面拼板焊接装置，其特征在于：焊接装置还包括上位机，上位机设有控制模块，控制模块与可移动门架、三丝气体保护焊枪和线激光传感器相连。6.根据权利要求1所述的基于线激光与摄像头协同的曲面拼板焊接装置的焊接方法，其特征在于：所述的焊接方法包括如下步骤：S1、调整三丝气体保护焊枪的基准枪与另两把保护焊枪...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜军，陈好楠，牛延丹，马秋杰，沈文轩，
申请(专利权)人：上海船舶工艺研究所中国船舶集团有限公司第十一研究所，
类型：发明
国别省市：