用於船舶板架結構機器人的智能焊接系統的製作方法
2023-05-03 06:52:53 1
本實用信息涉及船舶設備的技術領域，具體地說是一種用於船舶板架結構機器人的智能焊接系統，尤其涉及一種用於船舶中組立板架結構格子間的焊接機器人智能焊接系統。
背景技術：
作為世界造船大國，中國目前的船舶產量穩居世界前三，但是從造船技術上，還落後於西方發達國家，絕大部分工序需要大量的勞動力。隨著工業4.0和中國製造2025的提出，造船業要大力向自動化、智能化方面發展。
在船舶製造中，焊接佔據著重要位置，工作量及成本均佔到船體建造的30%-40%。針對長直焊縫，比如在一些拼板、小組立等工序，大量船廠已經採用焊接專機等自動化設備，但對於分段艙室等中組立結構，存在著焊縫短、結構形式多樣等特點，不適合採用焊接專機等自動化設備，目前還是全部採用手工焊的方式進行。西方發達造船國家，針對船舶艙室等複雜結構，已經採用焊接機器人等智能化設備，國內船廠在此方向，還處於研發階段，沒有應用實際案例。
機器人由於其節約成本、提高效率、保證質量、可重複性高等特點，已在製造業中得到廣泛應用。傳統機器人採用示教、離線編程等方式進行焊接路徑的確定，適用於產品較小、批量大、裝配精準等行業，例如汽車、零部件等，但船舶行業有自己的特點。以本實用信息為例，船舶板架結構是船舶艙室的典型結構，其中焊縫結構形式多樣，量小品多，焊縫短小，且船廠裝配精度不高，即使相同結構也有偏差，所以傳統機器人的示教方式不僅操作工作量巨大，且效率低下，顯然不適合船舶行業。
技術實現要素：
本實用信息的目的在於提供一種改進的用於船舶板架結構機器人的智能焊接系統，它可克服現有技術中精度差、效率低下的一些不足。
為了實現上述目的，本實用信息的技術方案是：用於船舶板架結構機器人的智能焊接系統，其特徵在於：所述的智能焊接系統包括焊接裝置、與焊接裝置相連的數位化焊接電源和控制系統；所述的焊接裝置包括導軌，和設在導軌上的焊接機器人系統，控制系統連接有一人機互動系統，所述的人機互動系統對焊接機器人系統進行控制；所述的焊接機器人系統包括機械手臂，機械手臂連接有雷射掃面件和焊槍裝置。
進一步，所述的導軌設置於導軌機架上，導軌機架上設有焊接裝置底座，焊接裝置底座設有導向輪，焊接裝置通過導向輪可在導軌機架上滑動；焊接裝置底座上設有焊接送絲裝置和清槍剪絲設備。
使用時本實用信息的焊接機器人系統是專門針對船舶中組立板架結構，本實用信息的焊接機器人系統啟動後，全程無需人工幹預，在機器人結束一個單元的工作後，會通過導軌自動移至下一個單元進行工作。針對結構的裝配精度、擺放位置要求較低，且整個系統拆裝、吊運方便，可解決船廠工件較大、不易移動的現狀。
附圖說明
圖1為本實用信息一實施例的結構示意圖。
圖2為本實用信息的導軌結構示意圖。
圖3為本實用信息的智能焊接系統所需要焊接板材的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本實用信息作進一步的描述。
各附圖的標示表示如下：
1焊槍裝置、2雷射掃描件、3機械手臂、4清槍剪絲設備、5導軌、6焊接送絲裝置、7數位化焊接電源、8控制系統、9人機互動系統、10底板、11肋板、12補板、13過焊孔、14縱骨。
本實用信息所述的用於船舶板架結構機器人的智能焊接系統，其與現有技術的區別在於：所述的智能焊接系統包括焊接裝置、與焊接裝置相連的數位化焊接電源和控制系統；所述的焊接裝置包括導軌，和設在導軌上的焊接機器人系統，控制系統連接有一人機互動系統，所述的人機互動系統對焊接機器人系統進行控制；
所述的焊接機器人系統包括機械手臂，機械手臂連接有雷射掃面件和焊槍裝置。
可選的，所述的導軌設置於導軌機架上，導軌機架上設有焊接裝置底座，焊接裝置底座設有導向輪，焊接裝置通過導向輪可在導軌機架上滑動；焊接裝置底座上設有焊接送絲裝置和清槍剪絲設備。
進一步，所述的導軌由縱嚮導軌條和橫嚮導軌條連接而成，縱嚮導軌條與橫嚮導軌條的連接處設有凸起接觸條，所述的凸起接觸條為導軌限位裝置，整個軌道呈長方形，在軌道的兩端部和中部設有邊界卡位件，所述的邊界卡位件共有六塊，兩兩為一組，分別設置於軌道的兩端和中部，邊界卡位件設置於軌道的下方，每塊邊界卡位件由一塊底板和設在底板上的凸起的卡條構成，卡條與導軌之間的距離為10-35mm，卡條為電磁鐵，上述結構可以精確控制焊接機器人在導軌上的行走、停止和轉向運動。
在一個實施例中，焊接裝置底座上設有支撐臂，所述的機械手臂與支撐臂之間為可轉動連接，機械手臂上設有軸法蘭盤，所述的焊槍裝置和雷射掃描件均設置在軸法蘭盤上，所述的雷射掃描件設置於焊槍裝置的下方。
進一步的，支撐臂上設有焊接送絲裝置，焊槍裝置與機械手臂之間也為可轉動連接，焊槍裝置上設有焊槍。
具體來說，將整個智能焊接系統落位至需要焊接的位置上，通過人機互動系統，採用一鍵式啟動方式開始工作。機械手臂帶動安裝在其靠前部位的雷射掃描系統沿特定軌跡進行運動並收集收據，雷射掃描系統將收集到的數據（焊縫位置特徵點）傳輸至控制系統，控制系統將得到的數據與預設數據進行對比、計算，得出差值（偏差量），隨即重新進行焊接軌跡規劃並換算成機械手臂的移動數據，且將數據反饋至機械手臂，機械手臂根據最終得到的數據進行運動。焊接系統與機械手臂協同工作，當機械手臂分別到達焊縫起止位置時，焊接系統自動執行起收弧程序。當一個焊接單元工作結束時，機械手臂自動執行清槍剪絲程序完成清槍剪絲，並通過導軌自動移至下一個焊接單元繼續工作。
首先，根據焊接結構形式，規劃焊縫信息採集位置，並根據雷射掃描器的掃描範圍，編制相應的機械手臂運動軌跡，使其帶動雷射掃描器掃描焊縫信息採集位置，同時，根據同樣的焊接結構形式，編制相應的機械手臂焊接軌跡。其次，雷射掃描器固定在機械手臂軸法蘭盤上，與同樣固定在機械手臂軸法蘭盤上的焊槍形成固定空間幾何關係，並在控制系統中建立此關係模型。在工作過程中，雷射掃描器完成掃描後，將焊縫實際位置信息傳輸至控制系統，根據雷射掃描器與焊槍的空間位置關係模型，結合已編制好的機械手臂焊接軌跡，系統自動調整機械手臂實際焊接位置偏差量，並開始焊接。
因此，本實用信息具有如下優點：
採用上述焊接機器人系統，所述雷射掃描系統通過自動掃描，能夠收集焊縫信息，並傳輸至控制系統，控制系統對收集到的信息進行運算，並傳輸至機器手臂，使其按照實際焊縫軌跡進行焊接，全程無需人工幹預。
採用上述焊接機器人系統，可通過人機互動系統對機器人進行控制，包括啟動、控制、參數調整、實時監控。
採用上述焊接機器人系統，可根據實際情況，通過清槍剪絲設備，自動或手動進行清槍剪絲。
採用上述焊接機器人系統，在機器人結束一個單元的工作後，會通過導軌自動移至下一個單元進行工作。
採用上述焊接機器人系統，工件擺放無需固定、機器人系統落位無需特別精準、工件裝配精度需求不高。
本實用信息與現有技術相比，具有明顯的優勢。本實用信息的焊接機器人系統，啟動後，全程無需人工幹預，針對結構的裝配精度、擺放位置要求較低，且整個系統拆裝、吊運方便，可解決船廠工件較大、不易移動的現狀。
以上內容是結合具體的優選實施方式對本實用信息所作的進一步詳細說明，不能認定本實用信息具體實施只局限於上述這些說明。對於本實用信息所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用信息構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬於本實用信息的保護範圍。