用于型钢的机器人切割方法技术

本发明专利技术公开了一种用于型钢的机器人切割方法，该方法基于机器人离线编程，其包括以下步骤：读取CAD图形文件获得型钢切割的几何特征；将几何特征进行路径规划和切割参数设计，生成切割单元；将切割单元在指定长度的型钢上进行放置规划，确定切割枪的动作参数和切割参数，生成套料文件；将套料文件按照机器人程序格式转化为机器人可执行的程序，实现对型钢的切割。本发明专利技术基于机器人离线编程技术，直接利用CAD图形的设计信息，能够提高机器人切割精度和效率，适用于V型、Y型等坡口类型以及变坡口的型钢切割要求，解决了角钢等过棱处切割质量差的问题，具有通用性、灵活性、高效率和高精度的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及船舶制造领域，具体而言，涉及一种。
技术介绍
造船行业的材料切割数量巨大，质量要求高，船用型钢在焊接之前要切割各种形状的端头、中间孔和焊接坡口。传统的手工划线切割或者专机划线切割方式切割效率低、质量差，严重制约着造船行业的发展。这使得船用型钢切割对自动化生产的要求大幅增加，而采用机器人柔性切割技术能够很好的适应切割生产需要。但若采用示教方式进行，需要的工时长，切割作业效率低，并且大大降低切割精度，影响系统的整体性能，而采用CAD/CAM/ ROBOT —体化的机器人离线编程型钢切割技术可以提高生产效率和切割精度。机器人离线编程是利用计算机图形学的成果，建立起机器人及其工作环境的几何模型，再利用规划算法，通过对图形的控制和操作，在离线的情况下进行轨迹规划。通过对编程结果进行三维图形仿真，以检验切割动作的正确性，最后将生成的代码传到机器人控制器，控制机器人运动，完成切割任务。在国外，已经开发了型钢机器人切割系统，如荷兰 HGG相贯线及型钢切割生产线、德国ISU公司机器人型钢切割生产线、挪威的TTS机器人切割全自动生产线等。国内尚无相关的机器人型钢自动化切割生产线产品，尚处于实验室研究阶段。现阶段用于型钢切割的机器人离线编程技术大多存在以下缺点1)型钢切割特征建模复杂，不适合工人操作；2)切割坡口角度在一侧型钢表面上只能设定固定的坡口值，不能进行变坡口切割；3)在角钢、球扁钢等的切割中两个型面相交棱角处切割质量较差，需要进行人工二次加工等。
技术实现思路
本专利技术提供一种，该方法基于机器人离线编程技术， 提高型钢切割的精度和效率，实现机器人示教不能实现的坡口特征切割。为达到上述目的，本专利技术提供了一种，其包括以下步骤根据CAD图形文件得到型钢的几何特征，将几何特征进行路径规划和切割参数设计，生成型钢切割单元；将所述型钢切割单元在指定长度的型钢上进行放置规划，确定放置面、参考面和放置顺序，并给出切割枪的动作参数和切割参数，生成套料文件；将套料文件按照机器人程序格式转化为机器人可执行的程序，实现对型钢的切割。较佳的，在上述机器人切割方法中，根据CAD图形文件得到型钢的切割单元步骤包括将CAD图形特征按照基本图元进行分解，并按照特定格式生成中间数据；根据图形特征的分解信息，设置基本图元的切割放置面和坡口类型，构建切割特征，将切割特征进行路径规划和切割参数设计，形成型钢切割单元。较佳的，在上述机器人切割方法中，根据所属切割单元，构建套料文件，步骤包括 切割单元在指定长度的型钢上进行放置规划，确定放置面、参考面和放置顺序，并给出切割枪的动作参数和切割参数；将放置了多个切割单元的型钢进行多角度三维图形显示，并以动画仿真切割枪的运动过程以检查运动的合理性，如果合理，则将中间数据以型钢切割套料文件的形式存储。较佳的，上述机器人切割方法还包括以下步骤如需对切割特征进行部分更改，根据需要对切割特征进行参数驱动，包括位置驱动、图形尺寸驱动和坡口驱动，以满足实际切割要求。较佳的，在上述机器人切割方法中，将型钢切割特征文件转化为机器人程序对型钢进行切割步骤包括调用切割单元特征文件，并按照工艺要求通过参数设置界面对工艺参数进行设置或通过查表方式确定最优化的参数；根据型钢的整体长度以及设定的切割单元间的相邻距离，确定切割单元排列数目，形成型钢切割套料文件；对型钢切割套料文件进行编译，生成机器人程序，通过机器人执行此程序实现对型钢的切割。较佳的，上述机器人切割方法还包括以下步骤根据切割工艺要求，输出切割设备的控制信息，如果所述输出切割特征长度超过预先设定的阈值，将所述输出程序进行分解， 分别在机器人和外部轴之间进行动作分配和协调控制，实现切割。较佳的，在上述机器人切割方法中，工艺参数包括坡口角、切割厚度、切口宽度、切割速度、切割电流和气体流量。在上述实施例中，通过对CAD图形文件进行分析和设计得到型钢的切割特征，通过路径规划和参数设计得到切割单元，切割单元进行放置规划、动作设置和运动仿真生成型钢切割套料文件，最后利用后置处理将型钢切割套料文件转化为机器人程序，完成机器人连续性的型钢切割。本专利技术基于机器人离线编程，直接读取CAD图形几何信息，提高型钢切割精度和效率。这种机器人切割方法能够适应V型、Y型等坡口类型以及变坡口的型钢切割要求，并解决了角钢等过棱处切割质量差的问题，具有通用性、灵活性、高效率和高精度的特点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一个实施例的流程图；图2为本专利技术一个优选实施例的示意图。具体实施例方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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付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。根据本专利技术一个实施例的用于型钢的机器人切割系统，其包括特征建模模块、单元编程模块和套料编程模块，其中特征建模模块，实现由图形文件(CAD生成的DXF文件和TRIBON生成的GEN文件) 到型钢切割特征的转换，通过对图形文件进行语法分析，提取型钢切割的图形特征要求，根据实际切割需要设置型钢切割路径的放置面、坡口类型特征等切割信息，按照特征规则完整地记录型钢切割要求，建立格式化的型钢切割特征文件，构建型钢切割特征库；单元编程模块，实现切割特征的有序化组合，构建型钢切割单元，并以三维模型和动画仿真的形式实现对机器人执行动作的观测，通过语法分析对型钢切割特征文件进行编译，结合切割单元的规划需要，生成中间数据，依据中间数据在三维模型和动画结合的方式展示了切割姿态变化过程，形成型钢切割单元特征文件；套料编程模块，实现切割单元在型钢上的系列化编排，完成机器人连续性的型钢切割，通过导入型钢切割单元特征文件，将切割单元在一定长度的型钢上进行有序放置， 并进行切割工艺参数的设置和切割单元之间过渡过程的安排，以型钢切割套料特征文件记录，利用后置处理将型钢切割特征文件转化为机器人程序。图1为本专利技术一个实施例的流程图。如图1所示，其包括以下步骤S102，根据CAD图形文件得到型钢的几何特征，将几何特征进行路径规划和切割参数设计，得到型钢切割单元文件；S104，将型钢切割特征单元文件在指定长度的型钢上进行放置规划，确定放置面、 参考面和放置顺序，并给出切割枪的动作参数和切割参数，生成套料文件；S106，将所述套料文件按照机器人程序格式转化为机器人可执行的程序，实现对型钢的切割。在本实施例中，通过对CAD图形文件进行分析和设计得到型钢的切割特征，通过路径规划和参数设计得到切割单元，切割单元进行放置规划、动作设置和运动仿真生成型钢切割套料文件，最后利用后置处理将型钢切割套料文件转化为机器人程序，完成机器人连续性的型钢切割。本专利技术基于机器人离线编程，直接读取CAD图形几何信息，提高型钢切割精度和效率。这种机器人切割方法能够适应V型、Y型等坡口类型以本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于型钢的机器人切割方法，其特征在于，包括以下步骤：根据ＣＡＤ图形文件得到型钢的几何特征，将所述几何特征进行路径规划和切割参数设计，生成型钢切割单元；将所述型钢切割单元在指定长度的型钢上进行放置规划，确定放置面、参考面和放置顺序，并给出切割枪的动作参数和切割参数，生成套料文件；将所述套料文件按照机器人程序格式转化为机器人可执行的程序，实现对型钢的切割。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李海超，巩杉，高洪明，张广军，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93