一种基于可移动式厚板的自动焊接系统及其焊接方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及厚板的焊接机器人智能控制技术领域，具体地是设及一种基于可移动 式厚板的自动焊接系统及其焊接方法。
【背景技术】
[0002] 随着船舶、道路交通、海洋工程等重型工业领域的快速发展，我国对厚板焊接的需 求也越来越大。在厚板焊接中，多层多道是常用的焊接方法之一。目前国内厚板焊接中自动 化程度较低，大部分焊接工作都是人工焊接完成，造成质量稳定性不足、产能不足等现象。 焊接机器人由于具有通用性强、工作可靠的优点，采用机器人焊接已成为焊接自动化技术 现代化的主要标志。
[0003] 目前，国内外大量应用的弧焊机器人系统由于焊接路径和焊接参数是根据实际作 业条件预先设置的，运类弧焊机器人对焊接作业条件的稳定性要求严格，焊接时缺乏"柔 性"，表现出明显的缺点。在实际弧焊过程中，焊接条件是经常变化的，如工件尺寸较大，工 件规格不一致、加工和装配上的误差等。因此，本发明的发明人亟需构思一种新技术W改善 其问题。
【发明内容】
[0004] 本发明旨在提供一种基于可移动式厚板的自动焊接系统及其焊接方法，其可W实 现自动适应工件差异性的厚板开坡口多层多道的自动焊接。 阳0化]为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
[0006] 一种基于可移动式厚板的自动焊接系统，包括底座和设置在所述底座上的工业机 器人、焊机W及工控机，其中所述工业机器人包括机器人控制柜、移动手臂和设置在所述移 动手臂上的送丝机和焊枪，所述送丝机将焊丝送入所述焊枪，所述焊枪上安装有用于获取 焊缝检测信息的激光传感器；所述焊机上设有用于将工业机器人工具坐标系与激光传感器 坐标系做关联配置的激光传感器控制器和用于将焊丝送入所述送丝机的送丝盘，所述焊机 和所述激光传感器控制器均与所述机器人控制柜连接；所述工控机与所述机器人控制柜连 接，其内置有焊接工艺数据卡。
[0007] 优选地，还包括清枪器，所述清枪器设置在所述底盘上并与所述工业机器人相邻， 其高度与焊枪所在的高度相匹配。
[0008] 优选地，所述工控机上端设有一用于供用户输入工件特征信息W及在焊接过程中 显示焊接状态及设备状态信息的触摸屏。
[0009] 优选地，所述底座为移动底座，所述底座上安装有若干个用于挪位的吊环。
[0010] 优选地，所述焊机和所述激光传感器控制器均与所述机器人控制柜通过总线连 接，所述触摸屏与所述工控机通过总线连接。
[0011] 一种基于可移动式厚板的自动焊接方法，包括如下步骤：
[0012] Sl:获取工件特征信息W及焊缝检测信息，并将其传送到工控机中；
[0013] S2:工控机通过对工件特征信息W及焊缝检测信息进行处理，计算并确定出焊接 层道分布及每层道的焊接工艺参数；
[0014] S3:工控机将焊接层道分布信息、焊接工艺参数传送给工业机器人，工业机器人自 动生成焊接轨迹程序；
[0015] S4:工业机器人驱动焊枪开始对工件进行焊接。
[0016] 优选地，所述步骤S2具体包括：
[0017] S21:工控机内的焊接专家库系统通过获取的工件特征信息W及焊缝检测信息，对 焊缝层道分布进行规划，并计算出每层层道的横截面积；
[0018] S22:根据焊接工艺数据卡中记载的不同特征变量下对应的插值对每一层道的横 截面积进行修正；
[0019] S23:根据每层层道的横截面积计算焊接工艺参数，所述焊接工艺参数包括焊接速 度、电流、电压、焊枪摆动数据；
[0020] S24:将计算的焊接工艺参数W特定格式添加到焊接工艺数据卡中。
[0021] 优选地，所述步骤Sl具体包括：
[0022]Sll :通过触摸屏将工件特征信息手动输入到工控机中，所述工件特征信息包括厚 度、长度、坡口角度、坡口根部间隙；
[0023] S12:通过激光传感器捜寻被焊工件的焊缝检测信息并将其传送到工控机中，所述 焊缝检测信息包括被焊工件焊缝的起始点终点位置和焊缝坡口的尺寸信息。
[0024] 优选地，所述步骤S3具体包括：
[00巧]S31 :工控机将焊接层道分布信息、焊缝的起始点终点位置信息传送给工业机器 人，工业机器人通过起始点终点平移自动生成焊接轨迹程序；
[00%] S32 :工控机将每层道的焊接工艺参数传送给工业机器人。
[0027] 优选地，所述焊接工艺数据卡W工件特征信息W及焊缝检测信息为特征变量，通 过焊接工艺试验或收集行业内积累的工艺数据，获取不同特征变量下的层道分布、电流、电 压、焊枪摆动数据。
[0028] 采用上述技术方案，本发明至少包括如下有益效果：
[0029] 本发明所述的基于可移动式厚板的自动焊接系统及其焊接方法，W填充量模型和 焊接工艺数据卡为依据，形成一套焊接专家库系统，通过获取焊接板材及装配情况信息，对 焊缝层道分布进行规划，并计算每层道的焊接工艺参数。并使用激光传感技术获取焊缝起 始点终点位置数据，根据焊缝层道分布情况，计算各层道起始点终点位置数据。从而实现了 自动适应工件差异性的厚板开坡口多层多道自动焊接。
【附图说明】
[0030]图1为本发明所述的基于可移动式厚板的自动焊接系统的结构示意图；
[0031] 图2为本发明所述的基于可移动式厚板的自动焊接方法流程图；
[0032] 图3为焊接层道分布示意图；
[0033] 图4为图3的局部修正示意图。 W34] 其中：1.工业机器人，2.焊机，3.工控机，4.送丝机，5.焊枪，6.激光传感器， 7.激光传感器控制器，8.送丝盘，9.清枪器，10.触摸屏，11.底座。
【具体实施方式】
[0035]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。 阳的6] 连施俩I1
[0037] 如图1所示，为符合本实施例的一种基于可移动式厚板的自动焊接系统，包括底 座11和设置在所述底座11上的工业机器人1、焊机2W及工控机3,其中所述工业机器人1 包括机器人控制柜、移动手臂和设置在所述移动手臂上的送丝机4和焊枪5,所述送丝机4 将焊丝送入所述焊枪5 (所述送丝机4将焊丝优选通过送丝软管送入所述焊枪5)，所述焊枪 5上安装有用于获取焊缝检测信息的激光传感器6 ;所述焊机2上设有用于将工业机器人1 工具坐标系与激光传感器6坐标系做关联配置的激光传感器控制器7 (其可W在一定程度 上提高焊接的精确度）和用于将焊丝送入所述送丝机4的送丝盘8,所述焊机2和所述激光 传感器控制器7均与所述机器人控制柜连接；所述工控机3与所述机器人控制柜连接，其内 置有焊接工艺数据卡。激光传感器6安装在焊枪5上，激光传感器控制器7与机器人控制 柜通过总线连接，并对机器人工具坐标系与激光传感器6坐标系做关联配置。激光传感器 6用于焊前焊缝检测，获取打底层起始点、终点位置数据，W及焊缝坡口尺寸信息等，并将其 传给工业机器人1，工业机器人1通过总线传给工控机3。所述工控机3内置的焊接工艺数 据卡和焊接专家库系统，根据接收到的工件特征信息W及坡口尺寸信息，对焊缝层道分布 进行规划，并计算各层道的焊接参数，W及各层道起始点、终点位置数据，并将其传给工业 机器人1。而后工业机器人1进行焊接作业，对工件尺寸较大、规格不一致、加工和装配上存 在较大误差等的焊接工件有着很好的适应性。
[0038] 优选地，还包括清枪器9,所述清枪器9设置在所述底盘上并与所述工业机器人1 相邻，其高度与焊枪5所在的高度相匹配。所述清枪器9用于焊枪5喷嘴的定期清理，使保 护气顺杨流出，保证焊接质量。
[0039] 优选地，所述工控机3上端设有一用于供用户输入工件特征信息W及在焊接过程 中显示焊接状态及设备状态信息的触摸屏10。
[0040] 优选地，所述底座11为移动底座11，所述底座11上安装有若干个用于挪位的吊 环。
[0041] 优选地，所述焊机2和所述激光传感器控制器7均与所述机器人控制柜通过总线 连接，所述触摸屏10与所述工控机3通过总线连接。
[0042] 本实施例所述的基于可移动式厚板的自动焊接系统，具有工件起始点检测、焊缝 坡口尺寸自动获取、焊接参数自动计算等功能，其对工件尺寸较大、规格不同、加工和装配 误差较大的工件焊接具有很好的适应性。
[0043] 连施俩I2
[0044] 在实施例1的基础上，如图2所示，为符合本实施例的一种基于可移动式厚板的自 动焊接方法，包括如下步骤：
[0045]Sl:获取工件特征信息W及焊缝检测信息，并将其传送到工控机中；
[0046] S2:工控机通过对工件特征信息W及焊缝检测信息进行处理，计算并确定出焊接 层道分布及每层道的焊接工艺参数；
[0047] S3:工控机将焊接层道分布信息、焊接工艺参数传送给工业机器人，工业机器人自 动生成焊接轨迹程序；
[0048] S4:工业机器人驱动焊枪开始对工件进行焊接。
[0049] 优选地，所述步骤S2具体包括：
[0050] S21:工控机内的焊接专家库系统通过获取的工件特征信息W及焊缝检测信息，对 焊缝层道分布进行规划，并计算出每层层道的横截面积；
[0051]