[发明专利]变坡口宽度的中厚板多层多道焊接轨迹规划方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种焊接方法，特别涉及一种用于中厚板焊接的变坡口宽度的多层多道焊接轨迹规划方法。

背景技术

根据焊接工件厚度的不同，可以将焊接件分为薄板、中板和厚板。通常情况下，薄板是指厚度≦4.5mm的焊接件，中板是指厚度介于4.5~20mm的焊接件，厚板是厚度大于20mm的工件。中板、厚板习惯上统称为中厚板。

因为中厚板工件厚度相对较厚，所以焊接时一般采用多层多道的焊接方法。如图1所示的中厚板V型坡口采用了4层10道的焊接方式。坡口宽度不均匀变化的情况（下面简称为“变坡口”）在中厚板焊接时常常出现。这主要是由两种情况引起的：一是坡口加工误差引起；由于有些焊接件在加工坡口时，采用乙炔焰等方式手工切割，容易引起变坡口的出现。二是在中厚板多层多道焊接过程中，由于焊接热变形的存在，使得在焊接一两层之后，经常出现坡口位置偏移或坡口形状扭曲变形，从而引起焊偏、未焊透或烧穿问题的出现，进而对焊接质量带来不利的影响。

为此，需要提出一种变坡口宽度的中厚板多层多道焊接轨迹规划方法，用来针对中厚板变坡口工件，实现方法简单，通用性好，实用性强的多层多道焊接轨迹规划。

授权公告号为CN102357709B的一项名为“圆管件的圆周焊缝的多层多道自动焊接方法”的中国国家发明专利，该方法在焊接过程中，所述圆管件相对于焊枪旋转，并且所述焊枪在三维方向上的焊接位置和焊接角度可自动调节，以实现圆周焊缝的自动焊接。采用该发明的焊接方法后，在焊接过程中，所述圆管件相对于焊枪旋转，而所述焊枪在三维方向上的焊接位置和焊接角度可自动调节，从而能够比较灵活并精确地调节焊接位置和焊接角度，以自动进行多层多道焊接，形成具有较好机械性能的圆周焊缝。上述专利前案仅适用于圆管件的焊接。

中国专利公布号CN103934571A公开了一种厚板机器人焊接系统及多层多道焊缝实时跟踪、规划方法。该专利申请在焊接时能够实时获取包含焊缝坡口特征信息的图像，并传递至控制系统，而控制系统由所述图像获取坡口信息，控制机器人不断纠正焊接系统中焊枪的位置，同时所述控制系统调整焊道轨迹和焊接参数，实现多层多道的实时规划，能够提高劳动效率及生产质量。

上述专利前案都是通过实时在线调节焊枪位置或角度，或者通过实时纠正焊道轨迹的方式实现自动进行多层多道焊接，这种在焊接过程实时调节或规划的方式，存在响应慢、通用性不强等缺点，有待改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对变坡口宽度的中厚板工件焊接的需要，提供了一种多层多道的焊接轨迹规划方法，实现方法简单，通用性好，实用性强的中厚板焊接的目的。

为解决上述技术问题，本发明的技术解决方案是：

一种变坡口宽度的中厚板多层多道焊接轨迹规划方法：利用线激光传感器，对变坡口宽度的中厚板焊接工件进行坡口扫描测量，按一定的采样频率采集变坡口信息；然后，对采集到的坡口进行关键信息提取和数据处理，修整变坡口中心曲线，并将离散不规则的变坡口数据点拟合成线性连续的多线段；最后，根据中厚板多层多道焊接参数，并结合变坡口中心曲线、拟合后的多线段坡口数据，完成多层多道的变坡口宽度的中厚板焊接轨迹规划。

优选地，所述的变坡口宽度的中厚板多层多道焊接轨迹规划方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）根据设计的焊接工件图纸，求出变坡口中心曲线轨迹坐标，并以此生成焊接机器人运动轨迹程序；

（2）焊接机器人以上述运动轨迹带动线激光传感器运动，进行坡口扫描测量；

（3）根据扫描测量出来的坡口数据，进行处理得到包括坡口宽度在内的变坡口信息，并修正变坡口中心曲线；

（4）将离散不规则的变坡口，拟合成线性连续的多段线坡口；

（5）完成上面步骤之后，根据多层多道焊接参数，并结合变坡口中心曲线、拟合后的多段线坡口数据，进行中厚板焊接轨迹规划。

优选地，所述步骤（3）进一步进行如下分析处理：如果坡口测量偏出了线激光传感器扫描范围，则根据扫描出来的偏出了线激光传感器扫描范围的那部分完整的坡口数据，插值并拟合出新的坡口中心曲线，并以此重新生成焊接机器人运动轨迹，进而重新进行坡口扫描测量，即回到步骤（2），直到线激光传感器在整个扫描过程都能测到所有完整的坡口数据；如果线激光传感器在整个扫描过程都能测到所有完整的坡口数据，则根据测量出来的数据，分析并计算变坡口宽度等信息，最终修正变坡口中心曲线。