智能機器人焊接工作站及焊接管道方法技術

本發明專利技術涉及機器人智能焊接技術領域，特別涉及一種智能機器人焊接工作站及焊接管道方法。該智能機器人焊接工作站包括智能焊接機器人、焊槍、智能搬運機器人、端拾器及全向移動平臺，其中全向移動平臺用于承載固定管道；智能搬運機器人設置于全向移動平臺的一側，智能搬運機器人的執行末端設有端拾器，端拾器用于焊接管道的拾取和上料；智能焊接機器人設置于全向移動平臺的另一側，智能焊接機器人的執行末端設有焊槍，焊槍用于焊接管道與固定管道之間焊縫的焊接。本發明專利技術實現了管道結構件的多品種小批量焊接，相比于當前普遍的人工焊接手段，有利于節省人力，提高生產效率，提升焊接質量。提升焊接質量。提升焊接質量。

【技術實現步驟摘要】
智能機器人焊接工作站及焊接管道方法


[0001]本專利技術涉及機器人智能焊接
，特別涉及一種智能機器人焊接工作站及焊接管道方法。

技術介紹

[0002]近年來，機器人焊接技術市場需求量不斷擴大，機器人焊接技術涉及的軟硬件也正在向智能化發展迅猛發展，而焊接工藝也正在從傳統的模式向機器人自動焊接方向作適應性調整。隨著國家智能制造政策的不斷推進，傳統制造業正面臨向智能制造轉型升級，智能制造市場需求量越來越大。機器人焊接技術也逐漸向集成多機器人、多焊接方法、多感知手段的智能焊接技術方向發展，智能焊接機器人對面向焊接過程的機器人控制技術優化。
[0003]在管道結構件的自動化焊接中，特別是管道小品種多批量的焊接任務中，存在兩個問題：機器人編程和焊縫的尋位。對于機器人編程，通常使用現場示教編程和離線編程的方法實現。示教編程使用實際工件作為對象，由操作人員通過示教盒，控制機械手工具末端到達指定的姿態和位置，記錄機器人位姿數據并編寫機器人運動指令，完成機器人在正常焊接中的軌跡規劃、位姿等關節數據信息的采集、記錄。該方法具有直觀、適應性好，但是繁瑣，而且無法實現自動化。
[0004]機器人離線編程則是利用計算機圖形學的成果，通過對工作單元進行三維建模，在仿真環境中建立與現實工作環境對應的場景，采用規劃算法對圖形進行控制和操作，在不使用實際機器人的情況下進行軌跡規劃，進而產生機器人程序，其流程是，首先建立工件的三維模型，以及機器人和工件之間的幾何位置關系，然后根據特定的工藝進行軌跡規劃和離線編程仿真，確認無誤后下載到機器人控制中執行。離線編程可以脫離工業現場，在辦公室中完成編程的全部工作，但是由于設置繁瑣、對操作人員的技能要求較高，而且軟件價格昂貴，其使用范圍并不廣泛。工件往往由于加工、組隊過程中引入的誤差，使得工件中一致性總是存在一定的誤差，這也使得實際焊縫的位置和姿態相對于機器人坐標系總是存在一定的誤差，這個誤差在焊接結構件的焊接中尤為明顯，這使得機器人焊接程序直接使用，從而需要引入尋位裝置和方法，對焊縫具體的位置進行修正。常用的尋位方式有：(1)焊絲和電弧法，通過預先編制的機器人程序，通過機器人接近工件時的電流和電壓信號，判斷機器人和工件之間的相對關系，進而近似計算出焊縫的位置。(2)激光尋位，通過使用機器人帶動線或者點激光對工件進行掃描，然后利用所得到的目標點的空間位置，通過多個采樣點的位置，計算出焊縫的位置。在上述方法中，都需要復雜尋位編程，并且效率低下，而且對于復雜的焊縫形式或者偏差較大的情況，這兩種方法均會失效。三維視覺的自動化焊接和檢測方法，完成機器人焊接應用中的找正、尋位、檢測多道工序；但是，焊絲接觸傳感器、電弧法和視覺方法等方法，無法適應外表含有一定絕緣和反光涂層的管道焊接尋位。

技術實現思路

[0005]針對上述問題，本專利技術的目的在于提供一種智能機器人焊接工作站及焊接管道方
法，以解決焊絲接觸傳感器、電弧法和視覺等方法無法適應外表含有一定絕緣和反光涂層的管道焊接尋位的問題。
[0006]為了實現上述目的，本專利技術采用以下技術方案：
[0007]本專利技術一實施例提供一種智能機器人焊接工作站，包括：
[0008]全向移動平臺，用于承載固定管道；
[0009]智能搬運機器人，設置于全向移動平臺的一側，智能搬運機器人的執行末端設有端拾器，端拾器用于焊接管道的拾取和上料；
[0010]智能焊接機器人，設置于全向移動平臺的另一側，智能焊接機器人的執行末端設有焊槍，焊槍用于焊接管道與固定管道之間焊縫的焊接。
[0011]在一種可能實現的方式中，所述端拾器包括法蘭連接組件、底板及V型電磁鐵，其中法蘭連接組件設置于底板的頂部，法蘭連接組件與所述智能搬運機器人的執行末端連接；V型電磁鐵設置于底板的底部，V型電磁鐵通過通斷電實現焊接管道的吸附和釋放。
[0012]在一種可能實現的方式中，所述法蘭連接組件包括連接法蘭及多個立桿，其中連接法蘭平行設置于所述底板的上方，連接法蘭通過多個立桿與所述底板連接。
[0013]在一種可能實現的方式中，所述端拾器的兩端分別設有兩組在線測量機構，兩組在線測量機構用于檢測所述固定管道的位置及姿態。
[0014]在一種可能實現的方式中，所述在線測量機構包括兩個擺桿、兩個接觸傳感器及擺桿驅動機構，其中兩個擺桿的中間位置鉸接在所述底板的端部，兩個接觸傳感器分別設置于兩個擺桿的下端；擺桿驅動機構設置于所述底板的頂部，且輸出端與兩個擺桿的上端鉸接；擺桿驅動機構驅動兩個擺桿反向擺動，從而驅動兩個接觸傳感器同步伸出于所述V型電磁鐵的外側或收納于所述V型電磁鐵的內側。
[0015]在一種可能實現的方式中，所述擺桿驅動機構包括滑塊、橫桿及伺服電缸，其中伺服電缸的尾部與所述底板鉸接，伺服電缸的輸出端與橫桿的中部連接；橫桿的兩端分別與兩個滑塊滑動連接，兩個滑塊分別與兩個所述擺桿的上端鉸接。
[0016]本專利技術另一實施例提供一種利用所述的智能機器人焊接工作站的焊接管道方法，包括以下步驟：
[0017]1)全向移動平臺承載固定管道移動到焊接工位；
[0018]2)智能搬運機器人通過端拾器兩端的在線測量機構檢測固定管道的焊接坡口端的位置和姿態；
[0019]3)智能搬運機器人通過端拾器拾取平面托盤內的焊接管道，然后進行焊接管道與固定管道的焊接坡口端對接；
[0020]4)智能焊接機器人通過焊槍進行焊接管道與固定管道之間的一段焊縫焊接；
[0021]5)智能搬運機器人的端拾器釋放焊接管道；
[0022]6)全向移動平臺承載固定管道和焊接管道變換位姿，使未完成焊接的焊縫朝向智能焊接機器人；
[0023]7)智能搬運機器人通過端拾器兩端的在線測量機構檢測固定管道的位置和姿態；
[0024]8)智能焊接機器人通過焊槍進行焊接管道與固定管道之間另一段焊縫焊接，直至完成整個環形焊縫的焊接。
[0025]在一種可能實現的方式中，兩組所述在線測量機構檢測固定管道的位置和姿態的
過程，包括以下步驟：
[0026]1)兩組所述在線測量機構中的接觸傳感器A、接觸傳感器B、接觸傳感器C及接觸傳感器D均收納于V型電磁鐵的內側；
[0027]2)一組所述在線測量機構中的伺服電缸的動作，使接觸傳感器A和接觸傳感器B探出V型電磁鐵的外側；
[0028]3)智能搬運機器人帶動端拾器運動，使接觸傳感器A或接觸傳感器B與固定管道接觸；
[0029]4)端拾器帶動接觸傳感器B以接觸傳感器A為支點，向下旋轉至與固定管道接觸；
[0030]或端拾器帶動接觸傳感器A以接觸傳感器B為支點，向下旋轉至與固定管道接觸；
[0031]5)另一組所述在線測量機構中的伺服電缸的動作，使接觸傳感器C和接觸傳感器D探出V型電磁鐵的外側；
[0032]6)智能搬運機器人帶動端拾器繞接觸傳感器A和接觸傳感器B的中心連線向下轉動，使接觸傳感器C和接觸傳感器D均與固定管道接觸；本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種智能機器人焊接工作站，其特征在于，包括：全向移動平臺(5)，用于承載固定管道(6)；智能搬運機器人(3)，設置于全向移動平臺(5)的一側，智能搬運機器人(3)的執行末端設有端拾器(4)，端拾器(4)用于焊接管道(7)的拾取和上料；智能焊接機器人(1)，設置于全向移動平臺(5)的另一側，智能焊接機器人(1)的執行末端設有焊槍(2)，焊槍(2)用于焊接管道(7)與固定管道(6)之間焊縫的焊接。2.根據權利要求1所述的智能機器人焊接工作站，其特征在于，所述端拾器(4)包括法蘭連接組件、底板(403)及V型電磁鐵(404)，其中法蘭連接組件設置于底板(403)的頂部，法蘭連接組件與所述智能搬運機器人(3)的執行末端連接；V型電磁鐵(404)設置于底板(403)的底部，V型電磁鐵(404)通過通斷電實現焊接管道(7)的吸附和釋放。3.根據權利要求2所述的智能機器人焊接工作站，其特征在于，所述法蘭連接組件包括連接法蘭(401)及多個立桿(402)，其中連接法蘭(401)平行設置于所述底板(403)的上方，連接法蘭(401)通過多個立桿(402)與所述底板(403)連接。4.根據權利要求2或3所述的智能機器人焊接工作站，其特征在于，所述端拾器(4)的兩端分別設有兩組在線測量機構，兩組在線測量機構用于檢測所述固定管道(6)的位置及姿態。5.根據權利要求4所述的智能機器人焊接工作站，其特征在于，所述在線測量機構包括兩個擺桿(405)、兩個接觸傳感器(409)及擺桿驅動機構，其中兩個擺桿(405)的中間位置鉸接在所述底板(403)的端部，兩個接觸傳感器(409)分別設置于兩個擺桿(405)的下端；擺桿驅動機構設置于所述底板(403)的頂部，且輸出端與兩個擺桿(405)的上端鉸接；擺桿驅動機構驅動兩個擺桿(405)反向擺動，從而驅動兩個接觸傳感器(409)同步伸出于所述V型電磁鐵(404)的外側或收納于所述V型電磁鐵(404)的內側。6.根據權利要求5所述的智能機器人焊接工作站，其特征在于，所述擺桿驅動機構包括滑塊(406)、橫桿(407)及伺服電缸(408)，其中伺服電缸(408)的尾部與所述底板(403)鉸接，伺服電缸(408)的輸出端與橫桿(407)的中部連接；橫桿(407)的兩端分別與兩個滑塊(406)滑動連接，兩個滑塊(406)分別與兩個所述擺桿(405)的上端鉸接。7.一種利用權利要求6所述的智能機器人焊接工作站的焊接管道方法，其特征在于，包括以下步驟：1)全向移動平臺(5)承載固定管道(6)移動到焊接工位；2)智能搬運機器人(3...

【專利技術屬性】
技術研發人員：郭海冰，苗利，田子陽，屈冠彤，陳丹平，
申請(專利權)人：天津新松機器人自動化有限公司，
類型：發明
國別省市：