基于定向基准的焊接方法、系统及多轴焊接机器人技术方案

技术编号：40482538 阅读：9 留言：0更新日期：2024-02-26 19:16

本发明专利技术涉及焊接技术领域，具体涉及基于定向基准的焊接方法、系统及多轴焊接机器人。本发明专利技术提供基于定向基准的焊接方法，包括以下步骤：先后对焊接硬件、待焊件进行实景三维建模，根据焊接硬件活动参数限定活动范围，扫描焊缝提取点云数据，对每一点对应虚拟形成一组工作基准面。通过将焊枪虚拟为直线、对焊缝每一点对应虚形成工作基准面，设定直线轮流与各工作基准面垂直，并且进行虚拟仿真以判定焊枪在上述运动约束条件下的运动是否与焊件的运动存在运动干涉，在仿真无运动干涉的情况下进行实际焊接作业，对焊件进行垂直焊接，保证焊件的焊接质量。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及焊接，具体涉及基于定向基准的焊接方法、系统及多轴焊接机器人。

技术介绍

1、在焊接的大多数情况中，垂直焊接相对于其他角度焊接具有更高的焊接质量（因为垂直焊接可以更容易在重力的帮助下填充焊缝，减少气孔和缺陷的可能性）、更少的变形（因为焊接热量在焊缝上下方向上更为均匀分布，减少焊接产生的热应力）、适应性更强（垂直焊接对于处理不同形状和结构的工件更具适应性）、减少飞溅和气孔（降低飞溅风险）。

2、现有设备在焊接过程中往往注重于焊缝的焊接完成而不注重焊接角度，未能始终保持对焊缝的垂直焊接，可能产生气孔、缺陷、热应力、飞溅等质量或风险问题。

技术实现思路

1、针对现有技术所存在的上述缺点，本专利技术提供了基于定向基准的焊接方法、系统及多轴焊接机器人，能够有效解决现有技术注重于焊缝的焊接完成而不注重焊接角度，未能始终保持对焊缝的垂直焊接，可能产生质量或风险的问题。

2、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：

3、本专利技术提供基于定向基准的焊接方法，包括以下步骤：

4、先后对焊接硬件、待焊件进行实景三维建模，根据焊接硬件活动参数限定活动范围，扫描焊缝提取点云数据，对每一点对应虚拟形成一组工作基准面；

5、将焊枪虚拟为直线，设定直线轮流垂直于其中一组每一工作基准面、直线下端与每一工作基准面存在焊接间距d为运动约束条件，判断并调节使焊枪基于运约束条件的运动范围与处于旋转环境下的待焊件的运动范围无重复活动范围；</p>

6、通过焊接软件规划焊枪运动轨迹、焊枪姿态以及待焊件的倾角，通过焊接硬件按照规划进行实际焊接作业。

7、进一步地，对待焊件进行实景三维建模之前，对焊接硬件进行实景三维建模生成第一点云数据集，所述焊接硬件为第一焊接机器人、第二焊接机器人、焊枪和轴向旋转夹具，输入第一焊接机器人与第二焊接机器人活动参数，基于第一点云数据集以及活动参数，设焊枪运动范围为第一活动范围以及轴向旋转夹具运动范围为第二活动范围，所述轴向旋转夹具具有夹持工作面。

8、进一步地，具体为：

9、s1.使用轴向旋转夹具固定待焊件，对待焊件进行实景三维建模生成第二点云数据集，扫描至少一条焊缝并自动提取至少一个第三点云数据集，基于每一点对应虚拟形成一组工作基准面，所述工作基准面仅与某一点相交而不与其他点相交；

10、s2.将焊枪虚拟为直线，设定直线轮流垂直于其中/另一组每一工作基准面、直线下端与每一工作基准面存在焊接间距d为运动约束条件，以轴向旋转夹具的夹持工作面处于竖直状态为初始位姿，基于第二点云数据集设待焊件虚拟轴向旋转运动范围为第三活动范围，旋转速度为v，旋转时间为t，基于第一点云数据集设焊枪基于运约束条件的运动范围为第四活动范围；

11、s3.判断第三活动范围与第四运动范围是否存在重复活动范围；

12、s31.若否，确定倾角，在t时间内，通过第一焊接机器人规划焊枪运动轨迹、焊枪姿态以及待焊件的倾角，进行实际焊接作业；

13、s32.若是，则调节待焊件的倾角至无重复活动范围；

14、s4.焊枪虚拟直线下端形成一组相对于第三点云数据集偏置的点云数据集，其中一条焊缝焊接结束；

15、s5.是否仍有未焊接的焊缝；

16、s51.若否，则结束；

17、s52.若是，虚拟恢复轴向旋转夹具的夹持工作面的竖直状态，重复s2。

18、进一步地，所述s32具体为：

19、s321.若第一次判断是，以第二活动范围为界限按照第一方向增大一个倾角并重复s2；

20、s322.若第二次判断是，判断重复活动范围是否增大；

21、s3221.若是，以第二活动范围为界限按照第二方向减少两个倾角，重复s2；

22、s3222.若否，重复s32、s2；

23、s323.若第三次判断是，以第二活动范围为界限按照第二方向减少一个倾角，重复s2；

24、重复上述s323直至判断为否。

25、进一步地，每次倾角调节刻度为5-15°。

26、进一步地，所述d为6-9mm，所述v为5-15rpm。

27、进一步地，所述第一焊接机器人与第二焊接机器人均具有多个旋转臂，所述活动参数为各旋转臂的旋转角度范围。

28、进一步地，所述第一方向与第二方向为以夹持工作面为基准面，上端面远离与朝向焊枪的方向。

29、基于定向基准的焊接系统，包括焊接硬件与焊接软件；

30、所述焊接硬件包括第一焊接机器人、焊枪、第二焊接机器人、轴向旋转夹具；

31、所述焊接硬件还包括激光扫描仪；

32、所述焊接软件包括三维建模模块与虚拟仿真模块。

33、多轴焊接机器人，为第一焊接机器人和第二焊接机器人，所述第一焊接机器人为九轴焊接机器人，所述第二焊接机器人为三轴焊接机器人。

34、本专利技术提供的技术方案，与已知的现有技术相比，具有如下有益效果：

35、通过将焊枪虚拟为直线、对焊缝每一点对应虚形成工作基准面，设定直线轮流与各工作基准面垂直，并且进行虚拟仿真以判定焊枪在上述运动约束条件下的运动是否与焊件的运动存在运动干涉，在仿真无运动干涉的情况下进行实际焊接作业，对焊件进行垂直焊接，保证焊件的焊接质量，以解决现有技术注重于焊缝的焊接完成而不注重焊接角度，未能始终保持对焊缝的垂直焊接，可能产生质量或风险的问题。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.基于定向基准的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于定向基准的焊接方法，其特征在于，在对待焊件进行实景三维建模之前，对焊接硬件进行实景三维建模生成第一点云数据集，所述焊接硬件为第一焊接机器人、第二焊接机器人、焊枪和轴向旋转夹具，输入第一焊接机器人与第二焊接机器人活动参数，基于第一点云数据集以及活动参数，设焊枪运动范围为第一活动范围以及轴向旋转夹具运动范围为第二活动范围，所述轴向旋转夹具具有夹持工作面。

3.根据权利要求1所述的基于定向基准的焊接方法，其特征在于，具体为：

4.根据权利要求3所述的基于定向基准的焊接方法，其特征在于，所述S32具体为：

5.根据权利要求2所述的基于定向基准的焊接方法，其特征在于，每次倾角调节刻度为5-15°。

6.根据权利要求2所述的基于定向基准的焊接方法，其特征在于，所述d为6-9mm，所述v为5-15rpm。

7.根据权利要求2所述的基于定向基准的焊接方法，其特征在于，所述第一焊接机器人与第二焊接机器人均具有多个旋转臂，所述活动参数为各旋转臂的旋转角度范围。

8.根据权利要求4所述的基于定向基准的焊接方法，其特征在于，所述第一方向与第二方向为以夹持工作面为基准面，上端面远离与朝向焊枪的方向。

9.基于定向基准的焊接系统，其特征在于，包括焊接硬件与焊接软件；

10.多轴焊接机器人，其特征在于，为上述权利要求2或6所述的第一焊接机器人和第二焊接机器人，所述第一焊接机器人为九轴焊接机器人，所述第二焊接机器人为三轴焊接机器人。

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【技术特征摘要】

1.基于定向基准的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的基于定向基准的焊接方法，其特征在于，具体为：

4.根据权利要求3所述的基于定向基准的焊接方法，其特征在于，所述s32具体为：

5.根据权利要求2所述的基于定向基准的焊接方法，其特征在于，每次倾角调...

【专利技术属性】
技术研发人员：王林，王钦若，余凯明，
申请(专利权)人：广州森弘信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：

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