【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及焊接，尤其是涉及一种基于六轴协作机器人的管道自动焊接装置及焊接方法。
技术介绍
1、随着我国经济实力日趋增强，对于石油、天然气等能源需求也日渐提升。管道运输因其安全性、经济性、环保性等优势，成为了石油、天然气等能源运输的首要选择。在长距离管道铺设的要求下，管道焊接技术显得尤为重要。传统的人工焊接已经无法满足大量的管道焊接作用需要，管道自动焊接技术随之诞生。这种技术焊接效率高、稳定性强、综合成本低，在各大工程中得到了广泛应用。
2、在管道自动化焊接过程中，要保证实时焊接质量，现有的自动化焊接设备虽已基本达到管道全位置焊接需要，但焊接过程需人工监控，且焊接自由度不够，很难像高级焊工一样进行高质量焊接。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的之一在于提供一种基于六轴协作机器人的管道自动焊接装置，以解决现有技术中的自动化焊接设备的焊接自由度不够，导致无法实现高质量焊接的技术问题。
2、本专利技术的目的之二在于提供一种基于六轴协作机器人的管道自动焊接方法。
3、为了实现上述目的之一，本专利技术提供了一种基于六轴协作机器人的管道自动焊接装置，包括底盘以及安装在所述底盘上的送丝机构和焊枪，所述送丝机构与所述焊枪连接，所述底盘设为行走底盘，还包括环形导轨、六轴协作机器人、激光传感器和控制模块，所述环形导轨用于套设在待焊接管道上，所述六轴协作机器人固定安装在所述行走底盘上，所述焊枪和所述激光传感器固定安装在所述六轴协作机器人的末端，且所述激光传
4、优选地，所述行走底盘上设有行走机构、锁紧机构、快锁机构和快锁连接件，所述快锁连接件通过所述快锁机构固定安装在所述行走底盘上，所述六轴协作机器人通过所述快锁连接件固定安装在所述行走底盘上，所述行走底盘通过所述锁紧机构安装在所述环形导轨上，且通过所述行走机构沿着所述环形导轨做圆周运动。
5、优选地，所述行走机构包括伺服电机、减速器和圆弧驱动齿轮，所述伺服电机和所述减速器驱动连接，所述减速器通过驱动轴与所述圆弧驱动齿轮驱动连接，所述圆弧驱动齿轮与所述环形导轨啮合，所述伺服电机带动所述圆弧驱动齿轮沿着所述环形导轨做圆周运动。
6、优选地，所述环形导轨包括快锁卡扣，且通过所述快锁卡扣形成环状，所述环形导轨的外环表面设有与所述圆弧驱动齿轮适配的齿槽，内环表面设有夹紧片。
7、优选地，所述夹紧片设为燕翅形弹簧钢片。
8、优选地，所述环形导轨设为可调柔性导轨。
9、优选地，所述锁紧机构包括螺旋拉杆和锁紧轮，所述螺旋拉杆和所述锁紧轮之间螺纹连接，所述螺旋拉杆和所述行走底盘之间螺纹连接，所述锁紧轮通过所述螺旋拉杆将所述行走底盘固定在所述环形导轨上，所述锁紧轮和所述环形导轨之间紧密贴合。
10、优选地，所述六轴协作机器人一端固定设有固定底座，所述固定底座固定安装于所述快锁连接件上，所述六轴协作机器人的另一端固定设有夹持机构，所述激光传感器和所述焊枪通过所述夹持机构安装于所述六轴协作机器人上。
11、优选地，还包括倾角传感器，所述倾角传感器与所述控制模块电连接，所述倾角传感器用于实时检测所述行走底盘的空间位置，所述控制模块将焊道每15°划为一个空间区域，根据不同的空间区域调用所述焊枪的焊接工艺包，实时更新焊接参数。
12、为了实现上述目的之二，本专利技术提供了一种基于六轴协作机器人的管道自动焊接方法，包括以下步骤：
13、（1）准备待焊管道，包括管道固定、处理坡口处的锈迹和油污；
14、（2）将环形导轨固定安装在待焊管道上，将行走底盘通过锁紧机构固定在环形导轨上，并调整螺旋拉杆使得锁紧轮和环形导轨之间紧密贴合；
15、（3）将焊枪和激光传感器固定在六轴协作机器人的末端，将六轴协作机器人固定到行走底盘上，调整环形导轨和坡口之间的距离，使得焊枪在初始状态下大致对准坡口；
16、（4）进行待焊区导引，启动激光传感器焊缝搜索，实现焊缝寻位，调整焊枪的姿态和位置，使得焊枪对准待焊区域，焊枪准备就绪，在起始位置进行等待，准备焊接；
17、（5）启动焊接，激光传感器实时检测焊枪和焊缝之间的偏离程度，根据偏离程度实时调整焊枪的位置和姿态，倾角传感器实时检测行走底盘的空间位置，根据空间位置调用焊枪的焊接工艺包，实时更新焊接参数，直至焊层完成焊接；
18、（6）焊完一层后，焊枪自动进行下一层的焊接；
19、（7）重复步骤（5）、（6）直至管道焊接完成。
20、本专利技术提供的基于六轴协作机器人的管道自动焊接装置及焊接方法，具有以下技术效果：
21、该种管道自动焊接装置，主要由底盘以及安装在底盘上的送丝机构和焊枪构成，送丝机构与焊枪连接，底盘为行走底盘，还包括环形导轨、六轴协作机器人、激光传感器和控制模块，环形导轨用于套设在待焊接管道上，六轴协作机器人固定安装在行走底盘上，本专利技术的行走底盘可行走地沿着环形导轨进行圆周运动，激光传感器实时检测焊枪和待焊接管道上的焊缝之间的偏离程度，控制模块根据偏离程度实时调整焊枪的位置和姿态，即六轴协作机器人随着行走底盘绕着环形导轨进行运动，通过把焊枪和激光传感器固定在六轴协作机器人末端，增大了焊枪的工作空间，可实现基于六轴协作机器人的管道焊缝的全位置焊接，激光传感器提升了焊接的智能化程度，使焊枪具有更高的灵活性，并且激光传感器可以实现焊缝寻位、坡口信息检测以及实时焊缝跟踪，多轴联动可以模仿高级焊工的运条手法，从而适用于更多的焊接场景，提升焊接效率和焊接质量。
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1.一种基于六轴协作机器人的管道自动焊接装置，包括底盘以及安装在所述底盘上的送丝机构和焊枪，所述送丝机构与所述焊枪连接，其特征在于，所述底盘设为行走底盘，还包括环形导轨、六轴协作机器人、激光传感器和控制模块，所述环形导轨用于套设在待焊接管道上，所述六轴协作机器人固定安装在所述行走底盘上，所述焊枪和所述激光传感器固定安装在所述六轴协作机器人的末端，且所述激光传感器与所述控制模块电连接，所述行走底盘可行走地沿着所述环形导轨进行圆周运动，所述激光传感器实时检测所述焊枪和待焊接管道上的焊缝之间的偏离程度，所述控制模块根据偏离程度实时调整所述焊枪的位置和姿态。
2.根据权利要求1所述的基于六轴协作机器人的管道自动焊接装置，其特征在于，所述行走底盘上设有行走机构、锁紧机构、快锁机构和快锁连接件，所述快锁连接件通过所述快锁机构固定安装在所述行走底盘上，所述六轴协作机器人通过所述快锁连接件固定安装在所述行走底盘上，所述行走底盘通过所述锁紧机构安装在所述环形导轨上，且通过所述行走机构沿着所述环形导轨做圆周运动。
3.根据权利要求2所述的基于六轴协作机器人的管道自动焊接装置，
4.根据权利要求3所述的基于六轴协作机器人的管道自动焊接装置，其特征在于，所述环形导轨包括快锁卡扣，且通过所述快锁卡扣形成环状，所述环形导轨的外环表面设有与所述圆弧驱动齿轮适配的齿槽，内环表面设有夹紧片。
5.根据权利要求4所述的基于六轴协作机器人的管道自动焊接装置，其特征在于，所述夹紧片设为燕翅形弹簧钢片。
6.根据权利要求4所述的基于六轴协作机器人的管道自动焊接装置，其特征在于，所述环形导轨设为可调柔性导轨。
7.根据权利要求2所述的基于六轴协作机器人的管道自动焊接装置，其特征在于，所述锁紧机构包括螺旋拉杆和锁紧轮，所述螺旋拉杆和所述锁紧轮之间螺纹连接，所述螺旋拉杆和所述行走底盘之间螺纹连接，所述锁紧轮通过所述螺旋拉杆将所述行走底盘固定在所述环形导轨上，所述锁紧轮和所述环形导轨之间紧密贴合。
8.根据权利要求2-7任一所述的基于六轴协作机器人的管道自动焊接装置，其特征在于，所述六轴协作机器人一端固定设有固定底座，所述固定底座固定安装于所述快锁连接件上，所述六轴协作机器人的另一端固定设有夹持机构，所述激光传感器和所述焊枪通过所述夹持机构安装于所述六轴协作机器人上。
9.根据权利要求1所述的基于六轴协作机器人的管道自动焊接装置，其特征在于，还包括倾角传感器，所述倾角传感器与所述控制模块电连接，所述倾角传感器用于实时检测所述行走底盘的空间位置，所述控制模块将焊道每15°划为一个空间区域，根据不同的空间区域调用所述焊枪的焊接工艺包，实时更新焊接参数。
10.一种基于六轴协作机器人的管道自动焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于六轴协作机器人的管道自动焊接装置，包括底盘以及安装在所述底盘上的送丝机构和焊枪，所述送丝机构与所述焊枪连接，其特征在于，所述底盘设为行走底盘，还包括环形导轨、六轴协作机器人、激光传感器和控制模块，所述环形导轨用于套设在待焊接管道上，所述六轴协作机器人固定安装在所述行走底盘上，所述焊枪和所述激光传感器固定安装在所述六轴协作机器人的末端，且所述激光传感器与所述控制模块电连接，所述行走底盘可行走地沿着所述环形导轨进行圆周运动，所述激光传感器实时检测所述焊枪和待焊接管道上的焊缝之间的偏离程度，所述控制模块根据偏离程度实时调整所述焊枪的位置和姿态。
2.根据权利要求1所述的基于六轴协作机器人的管道自动焊接装置，其特征在于，所述行走底盘上设有行走机构、锁紧机构、快锁机构和快锁连接件，所述快锁连接件通过所述快锁机构固定安装在所述行走底盘上，所述六轴协作机器人通过所述快锁连接件固定安装在所述行走底盘上，所述行走底盘通过所述锁紧机构安装在所述环形导轨上，且通过所述行走机构沿着所述环形导轨做圆周运动。
3.根据权利要求2所述的基于六轴协作机器人的管道自动焊接装置，其特征在于，所述行走机构包括伺服电机、减速器和圆弧驱动齿轮，所述伺服电机和所述减速器驱动连接，所述减速器通过驱动轴与所述圆弧驱动齿轮驱动连接，所述圆弧驱动齿轮与所述环形导轨啮合，所述伺服电机带动所述圆弧驱动齿轮沿着所述环形导轨做圆周运动。
4.根据权利要求3所述的基于六轴协作机器人的管道自动焊接装置，其特征在于，所述环形导...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗雨，冯传智，任飞燕，许耀波，苏佳毅，田文鹏，王庆林，于俊杰，焦向东，贾玉麟，钱学芝，黄子祥，冯艳，王静远，王子怡，
申请(专利权)人：北京石油化工学院，
类型：发明
国别省市：
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