大口径管道自动连续铺设作业机器人及其作业方法_2

文档序号:9724849阅读:来源:国知局
壁做Z向机动,焊接及其质量检查分系统随机器人平台继续机动,接近管件的焊接端面D时,吊钩组件松开退出,至管件焊接端面D系统规定的焊接位置时,焊接组件B已移开管件,焊接组件A锁紧在管件上,管件的定位由焊接组件A承担;
[0028]6)主机架上的管件抓取输送分系统中的两个抓手抓起预定位置的当前管件,并在控制系统的控制下自动完成起吊、横向运送到机器人平台上指定的管件端面预处理分系统的位置;
[0029]7)重复步骤3)和步骤4);
[0030]8)在线测量分系统调出上一个管件焊接端面D的尺寸信息,与当前管件焊接端面C的数据进行比对匹配,按照最大重合面积原则,调整当前管件的角度;
[0031]9)管件抓取输送分系统垂直运送当前管件至地下管件焊接水平位置,然后驱动当前管件做Z向水平运动,当前管件的焊接端面C从焊接组件B内孔穿过,与焊接组件A的轴线重合,当焊接组件B与当前管件当前焊接端面的距离符合控制系统规定时,焊接组件B与当前管件锁紧固定,在焊接组件A上可伸缩的拉杆的作用下当前管件做Z向水平运动,与上一个管件的焊接端面D相接触,然后锁紧,将焊接组件A和与当前管件固定在一起的焊接组件B固接在一起;
[0032]10)控制系统驱动吊钩组件与当前管件的焊接端面D锁紧固定;
[0033]11)控制系统驱动中间支撑组件托起当前管件中部;
[0034]12)控制系统对当前管件做姿态调整;
[0035]13)焊接及其质量检查分系统对两个管件进行对称的点焊固定,焊接组件A上的个焊枪从个彼此对称的点同时起焊,焊缝整体至少分层累积,每个焊枪在同一焊层负责/圆周的焊接,进行第二层焊接时,个焊枪都提高一个即时焊层高度,对下一个/圆周进行焊接,以此类推,直至达到焊接要求;
[0036]14)无损探伤监测装置对焊缝进行无损探伤检查,对检查出的瑕疵进行现场报警及标记并反馈给控制系统储存打印输出,其缺陷由控制系统采取补偿措施;
[0037]15)焊接组件A和焊接组件B均与上一个管件解锁松开,拉杆回转解锁,焊接组件B挂接在拉杆上;
[0038]16)机器人平台收起伸缩支撑臂,支起履带,以保证平台Y坐标基准点不变;机器人平台沿当前管件管壁做Z向机动,回填设备随后回填土方,回填土方起到支撑作用,焊接及其质量检查分系统随机器人平台继续机动,接近当前管件的焊接端面D时,吊钩组件松开退出,当机器人平台机动至当前管件的焊接端面D系统规定的焊接位置时,焊接组件B已移开当前管件,当前管件的定位由焊接组件A承担;
[0039]17)机器人平台沿土方挖掘设备挖出的路线前进,至一个管件长度单位暂停,然后放出伸缩支撑臂,收起履带;
[0040]18)挖掘设备继续挖掘一个管件单位长度的沟槽;
[0041 ] 19)循环进行步骤6)至步骤18)。
[0042]本发明的有益效果是:本发明的大口径管道自动连续铺设作业机器人自动化程度高,人员占用少,劳动强度小,工作效率高,铺设周期短、铺设成本低。
【附图说明】
[0043]图1为本发明中大口径管道自动连续铺设作业机器人的主视结构示意图;
[0044]图2为本发明中大口径管道自动连续铺设作业机器人去掉居住室后的俯视结构示意图;
[0045]图3为本发明中大口径管道自动连续铺设作业机器人焊接前的主视结构示意图;
[0046]图4为本发明中大口径管道自动连续铺设作业机器人焊接后移动过程中的主视结构示意图;
[0047]图5为本发明中大口径管道自动连续铺设作业机器人焊接后移动到下一工位后的主视结构示意图;
[0048]图6为本发明中大口径管道自动连续铺设作业机器人的右视结构示意图;
[0049]图7为本发明中大口径管道自动连续铺设作业机器人去掉焊接及其质量检查分系统后的右视结构不意图;
[0050]图8为本发明中焊接及其质量检查分系统的结构示意图;
[0051 ]图9为本发明中涨紧机构的立体结构示意图;
[0052]图10为本发明中涨紧机构的剖切结构示意图;
[0053]图11为本发明自动连续铺设管道的作业流程图;
[0054]图12为本发明的控制系统流程图。
【具体实施方式】
[0055]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明:
[0056]参见图1至图12,本发明的大口径管道自动连续铺设作业机器人包括平台、主机架
1、操作室、导航分系统、管件抓取输送分系统3、管件端面预处理分系统4、在线测量分系统、管件支撑分系统、焊接及其质量检查分系统5和控制系统;
[0057]所述平台底部设有用于移动的履带6;
[0058]所述主机架I能够相对平台Z向水平移动;
[0059]所述操作室设置在平台上;
[0060]所述导航分系统用于对施工现场进行初步定位,以保证整个机器人行驶至施工现场;
[0061]所述管件抓取输送分系统3用于抓取管件并将管件送至沟槽内,该管件抓取输送分系统3包括安装在主机架I上的两个能够实现X向水平移动的机械臂301、分别安装在两个机械臂301端部的两个伸缩装置302以及用于抓取管件的两个抓手303,所述两个抓手303分别安装在两个伸缩装置302输出端且该两个抓手303能够Y向竖直移动;
[0062]所述管件端面预处理分系统4用于对管件两端进行坡口加工,该管件端面预处理分系统4包括能够自主转动并对称安装在平台上且用于固定管件的两个涨紧机构、能够转动地安装在两个涨紧机构上且用于对管件两端进行坡口加工的多个刀具以及可收放的安装在平台上且用于顶起管件的多个支撑轮402,所述两个涨紧机构能够相对伸缩,该两个涨紧机构插进管件两端内孔并涨紧固定,且两个涨紧机构的转动能够带动管件一起转动;其中刀具为铣刀和砂轮,多个铣刀和砂轮周向安装在一个能够相对涨紧机构转动的环体上,环体由一电机带动转动,另外,多个铣刀还可以设计成不同的摆放角度以实现同时对管件端面进行铣削和对管件进行坡口铣削,砂轮则对坡口进行边角毛刺作业;在平台上上还设有第三摄像测量装置,第三摄像测量装置在端面预处理分系统对管件的两个端面处理的同时进行同步测量,分别测量管件每个端面的几何尺寸及其位置坐标,并将测量数据经所述在线测量分系统发送至所述控制系统,控制系统对最终测量数据进行分析,筛选出最大壁厚和最小壁厚尺寸数据,并追踪其位置坐标记录在控制系统中,在管件上分别做出明显标示两端各自最大、最小壁厚位置,控制系统再驱动管件端面预处理系统两端的涨紧机构旋转停止时,当前管件的当前焊接端面与前一件管件的当前焊接端面按照重合面积最大原则进行匹配;
[0063]所述管件支撑分系统用于支撑已放入至沟槽内的管件,该管件支撑分系统包括托起在管件中部的中间支撑组件7和能够升降且用于锁紧固定在管件前端的吊钩组件8,所述中间支撑组件7可收放的安装在平台底盘中部,所述吊钩组件8上端通过一滑行机构与平台底盘连接,下端设有一能够插入到管件内孔中并锁定管件的卡紧块801,在滑行机构和卡紧块801之间设有一伸缩杆,所述伸缩杆上还设有用于检查当前管件姿态的第一摄像测量装置,所述第一摄像测量装置的测量数据经所述在线测量分系统发送至控制系统,控制系统控制驱动所述吊钩组件8在X向和Z向移动,对当前管件姿态进行微调直至符合管道铺设规范;
[0064]所述焊接及其质量检查分系统5,其可收放的安装在平台底盘后端且用于焊接当前管件和前一件管件间的连接处,该焊接及其质量检查分系统5包括焊接组件A501和焊接组件B502,所述焊接组件A501和焊接组件B502均为环体结构,该焊接组件A501和焊接组件B502内环周向分别设有多个滚动支架503,每个滚动支架503底部安装有滚轮和用于吸附在管件上的第一电磁吸盘504,所述焊接组件A501上设有环形导轨装置505,所述环形导轨装置505上安装有多个焊机行走机构506,每个所述焊机行走机构506上分别设有一用于焊接当前管件和前一件管件连接处的焊枪507和一用于对焊缝进行检查的无损探伤监测装置508,所述焊接组件A501上还设有多个能够伸缩的拉杆509,其中拉杆509的外端固定有一个长圆结构,拉杆509伸出长圆结构插入到焊接组件B502上相应形状的槽孔内,再旋转拉杆90°,拉杆509上的长圆结构与焊接组件B502上的槽孔孔型呈十字交叉状态后回收锁紧以将焊接组件A501和焊接组件B502固接在在一起,所述焊接组件B502上还设有一用于测定焊接组件B和管件位置的第二摄像测量装置510,所述第二摄像测量装置510的测量数据经所述在线测量分系统发送至控制系统,控制系统控制焊接组件B5
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