一种基于机器人焊接的钢结构构件焊接方法及系统技术方案

本发明专利技术属于焊接技术领域，提供了一种基于机器人焊接的钢结构构件焊接方法及系统，本发明专利技术首先构建了钢结构构件的结构模型；然后，根据结构模型，规划寻位和焊接轨迹；具体的，从结构模型中确定需要焊接的焊缝信息；根据结构模型和所述焊缝信息，在预设的运动控制策略

【技术实现步骤摘要】
一种基于机器人焊接的钢结构构件焊接方法及系统


[0001]本专利技术属于焊接
，尤其涉及一种基于机器人焊接的钢结构构件焊接方法及系统
。

技术介绍

[0002]钢构行业对焊接需求量大，柔性化要求高，一直以来是机器人焊接难以解决的领域
。
钢构行业的柔性化要求主要体现在两个方面，一是换产效率的要求，钢构件的形状尺寸都是基于业主场地的实际需求，是完全非标定制化的产业，要求必须达到换产速度接近于量产速度才能达到钢构行业的需求，这是传统机器人焊接使用工装定位，示教编程的大批量焊接解决方案所完全不可能实现的；二是工件尺寸偏差补偿的要求，钢构件一般尺寸较大，拼装精度相对较低，焊接时必须要有焊缝寻位的功能才能实现稳定焊接
。
[0003]专利技术人发现，目前行业内大多采用机器视觉的方式来解决钢构行业的柔性化需求，但视觉成本高，稳定性差的问题也在一直阻碍这种解决方案的推广，不能得到有效的焊接轨迹
。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了解决上述问题，提出了一种基于机器人焊接的钢结构构件焊接方法及系统，本专利技术通过结构模型，以及根据结构模型和所述焊缝信息，在预设的运动控制策略
、
寻位工艺策略和焊接工艺策略中规划运动轨迹，降低了对机器视觉技术的依赖，得到了有效的焊接轨迹，提高了整个焊接流程的工作稳定性
。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种基于机器人焊接的钢结构构件焊接方法，包括：
[0007]获取钢结构构件的结构模型；
[0008]根据所述结构模型，规划寻位和焊接轨迹；具体的，从所述结构模型中确定需要焊接的焊缝信息；根据所述结构模型和所述焊缝信息，在预设的运动控制策略
、
寻位工艺策略和焊接工艺策略中规划运动轨迹；
[0009]根据规划的寻位和焊接轨迹，控制机器人对钢结构构件进行焊接
。
[0010]进一步的，对钢结构构件进行整体拍照，获得构件的整体点云模型
。
[0011]进一步的，在离线编程软件中预置各种构件节点类型；按照实际构件的节点类型选择预置的节点，并输入相应的尺寸，在软件中生成一个包含该节点的构件；按照实际构件的节点类型和尺寸不断选择预置的节点类型以及输入尺寸进行排列组合，得到实际构件的三维模型
。
[0012]进一步的，得到钢结构构件中钢柱柱脚
、
肋板
、
牛腿和连接板的尺寸；根据钢柱的翼缘板宽度
、
腹板宽度
、
翼缘板厚度
、
腹板厚度
、
内圆角大小和钢柱长度，建立钢柱模型；选择预置好的柱脚节点，根据柱脚在钢柱某一端的长度
、
宽度
、
厚度
、
柱脚上三角筋板的数量
、
三角筋板的间距
、
三角筋板的长度
、
三角筋板的宽度
、
三角筋板的倒角以及三角筋板的厚
度，得到钢柱上的柱脚模型；选择预置好的肋板节点，根据肋板在钢柱某一端的距离
、
肋板的高度
、
肋板的厚度和肋板倒角的尺寸，得到钢柱上的肋板一个模型，复制肋板的形状尺寸，只更改位置尺寸，得到钢柱上的多个肋板模型；选择预置好的牛腿节点，根据牛腿在钢柱某一端的距离
、
牛腿的长度宽度
、
斜度
、
外轮廓的板厚尺寸以及牛腿内部多个肋板的位置和板厚尺寸，得到牛腿模型；选择预置好的连接板节点，根据连接板与钢柱一端的距离
、
连接板与钢柱边缘的距离
、
连接板宽度以及连接板厚度得到一个连接板模型，复制连接板的形状尺寸，只更改位置尺寸，得到多个连接板模型
。
[0013]进一步的，所述寻位工艺策略包括根据现场实际情况，不同现场组对精度不同的现象，选择一项或多项构件组对偏差形式；组对偏差形式包括常规偏差
、
纵向偏差和尺寸偏差
。
[0014]进一步的，采用所述常规偏差寻位时，在焊缝的一端通过
XYZ
三个方向做三个寻位点，计算出端点的位置，然后根据焊缝长度自动向另一端延伸，得到实际焊接轨迹；
[0015]对一个相对于构件本身垂直的两面角焊缝，在焊缝的一端通过
XYZ
三个方向，做三个寻位点，计算出端点的位置，然后根据焊缝长度自动向另一端延伸，得到实际焊接轨迹；对一个相对于构件本身垂直的三面角焊缝，在三道焊缝相交的点通过
XYZ
三个方向，做三个寻位点，计算出三道焊缝相交的位置，然后按照焊缝的长度从相交的位置向三道焊缝的末端延伸，就得到实际焊接轨迹；对一个相对于构件本身垂直的四面角焊缝，在两个相交点通过
XYZ
三个方向，各做三个寻位点，计算出其中一道焊缝的两端点，然后按照焊缝的长度从两个端点向其他四道焊缝的末端延伸，得到实际焊接轨迹；对一个相对于构件本身垂直的五面角焊缝，在四个相交点通过
XYZ
三个方向，各做三个寻位点，计算出其中四道焊缝的两端点，然后按照焊缝的长度从两个端点向其他四道焊缝的末端延伸，得到实际焊接轨迹
。
[0016]进一步的，采用纵向偏差寻位策略时，在常规偏差寻位策略的基础上减少寻位点
。
[0017]进一步的，采用尺寸偏差寻位策略时，在焊缝的一端通过
XYZ
三个方向，做三个寻位点，计算出端点的位置，然后根据焊缝长度向另一端延伸，在另一端的
XYZ
方向做三个寻位点，计算出另一端点的位置，连接两个端点得到实际的焊接轨迹；对一个两面角焊缝，在焊缝的一端通过
XYZ
三个方向，做三个寻位点，计算出端点的位置，然后根据焊缝长度向另一端延伸，在另一端的
XYZ
方向做三个寻位点，计算出另一端点的位置，连接两个端点得到实际的焊接轨迹；对一个三面角焊缝，在三道焊缝相交的点通过
XYZ
三个方向，做三个寻位点，计算出三道焊缝相交的位置，然后再在其他三道焊缝延伸到末端，在另外三个末端点
XYZ
方向各自做三个寻位点，计算出另外三个端点的位置，分别连接相交位置和另外三个端点，得到实际的焊接轨迹；对一个四面角焊缝，在两个相交点通过
XYZ
三个方向，各做三个寻位点，计算出其中一道焊缝的两端点，然后再在其他四道焊缝延伸到末端，在另外四个末端点
XYZ
方向各自做三个寻位点，计算出另外四个端点的位置，分别连接中间焊缝的两端点和另外四个端点，得到实际的焊接轨迹；对一个五面角焊缝来说，在四个相交点通过
XYZ
三个方向，各做三个寻位点，计算出其中四道焊缝的两端点，然后再在四道焊缝延伸到末端，在另外四个末端点
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于机器人焊接的钢结构构件焊接方法，其特征在于，包括：获取钢结构构件的结构模型；根据所述结构模型，规划寻位和焊接轨迹；具体的，从所述结构模型中确定需要焊接的焊缝信息；根据所述结构模型和所述焊缝信息，在预设的运动控制策略
、
寻位工艺策略和焊接工艺策略中规划运动轨迹；根据规划的寻位和焊接轨迹，控制机器人对钢结构构件进行焊接
。2.
如权利要求1所述的一种基于机器人焊接的钢结构构件焊接方法，其特征在于，对钢结构构件进行整体拍照，获得构件的整体点云模型
。3.
如权利要求1所述的一种基于机器人焊接的钢结构构件焊接方法，其特征在于，在离线编程软件中预置各种构件节点类型；按照实际构件的节点类型选择预置的节点，并输入相应的尺寸，在软件中生成一个包含该节点的构件；按照实际构件的节点类型和尺寸不断选择预置的节点类型以及输入尺寸进行排列组合，得到实际构件的三维模型
。4.
如权利要求3所述的一种基于机器人焊接的钢结构构件焊接方法，其特征在于，得到钢结构构件中钢柱柱脚
、
肋板
、
牛腿和连接板的尺寸；根据钢柱的翼缘板宽度
、
腹板宽度
、
翼缘板厚度
、
腹板厚度
、
内圆角大小和钢柱长度，建立钢柱模型；选择预置好的柱脚节点，根据柱脚在钢柱某一端的长度
、
宽度
、
厚度
、
柱脚上三角筋板的数量
、
三角筋板的间距
、
三角筋板的长度
、
三角筋板的宽度
、
三角筋板的倒角以及三角筋板的厚度，得到钢柱上的柱脚模型；选择预置好的肋板节点，根据肋板在钢柱某一端的距离
、
肋板的高度
、
肋板的厚度和肋板倒角的尺寸，得到钢柱上的肋板一个模型，复制肋板的形状尺寸，只更改位置尺寸，得到钢柱上的多个肋板模型；选择预置好的牛腿节点，根据牛腿在钢柱某一端的距离
、
牛腿的长度宽度
、
斜度
、
外轮廓的板厚尺寸以及牛腿内部多个肋板的位置和板厚尺寸，得到牛腿模型；选择预置好的连接板节点，根据连接板与钢柱一端的距离
、
连接板与钢柱边缘的距离
、
连接板宽度以及连接板厚度得到一个连接板模型，复制连接板的形状尺寸，只更改位置尺寸，得到多个连接板模型
。5.
如权利要求1所述的一种基于机器人焊接的钢结构构件焊接方法，其特征在于，所述寻位工艺策略包括根据现场实际情况，不同现场组对精度不同的现象，选择一项或多项构件组对偏差形式；组对偏差形式包括常规偏差
、
纵向偏差和尺寸偏差
。6.
如权利要求5所述的一种基于机器人焊接的钢结构构件焊接方法，其特征在于，采用所述常规偏差寻位时，在焊缝的一端通过
XYZ
三个方向做三个寻位点，计算出端点的位置，然后根据焊缝长度自动向另一端延伸，得到实际焊接轨迹；对一个相对于构件本身垂直的两面角焊缝，在焊缝的一端通过
XYZ
三个方向，做三个寻位点，计算出端点的位置，然后根据焊缝长度自动向另一端延伸，得到实际焊接轨迹；对一个相对于构件本身垂直的三面角焊缝，在三道焊缝相交的点通过
XYZ
三个方向，做三个寻位点，...

【专利技术属性】
技术研发人员：续宗耀，
申请(专利权)人：临沂健坤智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：