[发明专利]一种应用于钛钢复合材料的智能焊接装置

说明书

本发明公开了一种应用于钛钢复合材料的智能焊接装置，该装置包括智能焊接机器人、激光相机和智能焊接控制装置，所述激光相机安装于所述智能焊接机器人上，所述智能焊接控制装置用于对所述智能焊接机器人、激光相机进行控制。本发明的智能焊接是一种基于三维模型数据驱动轨迹自动规划和视觉扫描纠偏、循环反馈，实现无人工示教的自动离线和控制机器人实时运行的综合性钛钢复合材料焊接装置，焊接精度高，适用范围广。

技术领域

本发明涉及智能焊接技术领域，尤其涉及一种应用于金属复合材料的智能焊接装置。

背景技术

目前，由于电焊技工劳动成本逐年攀升，且人工焊接质量不稳定，效率低，而行业对产品质量要求越来越高，因此很多企业均采用自动焊接装置对批量产品进行自动化智能化焊接。

现有的自动焊接装置主要由机器人本体、机器人控制柜、焊接电源装置、焊接传感器装置、安全保护设施和焊接工装夹具几部分构成。机器人一般是伺服电机驱动的6轴关节式操作机，由驱动器、传动机构、机械手臂、关节以及内部传感器等组成，其精确地保证机械手末端(悍枪)所要求的位置、姿态和运动轨迹。机器人控制柜是自动焊接装置的神经中枢，包括计算机硬件、软件和一些专用电路，负责处理机器人本体工作过程中的全部信息和控制其全部动作，将动作指令发送给机器人本体，机器人本体按照指令完成焊接任务。现有的自动焊接装置通常是针对标准件的自动焊接，需要通过操作者把作业要求的内容预先通过示教装置导引给焊接机器人，且现有的焊接机器人动作过程只是简单的机械化，只能执行一般标准件的批量焊接工作，焊接精度低，适用范围小。

发明内容

本发明有效解决了现有技术中自动焊接装置需要对焊接机器人进行示教，只能执行标准件的自动焊接，焊接精度低，适用范围小的问题。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种应用于钛钢复合材料的智能焊接装置，包括：智能焊接机器人、激光相机和智能焊接控制装置，所述激光相机安装于所述智能焊接机器人上，所述智能焊接控制装置用于对所述智能焊接机器人、激光相机进行控制，所述智能焊接控制装置包括：焊接工艺模块，用于创建和存储焊接工艺包；建模模块，用于创建待焊接构件的构件模型和焊缝模型；机器人焊接仿真模块，用于基于机器人运动学原理动画模拟出与实际焊接场景相符的等效焊接场景；路径自动规划模块，包括扫描路径规划单元和焊接路径规划单元，其中，所述扫描路径规划单元用于根据所述构件模型和焊缝模型获得焊缝位置参数，并在所述智能焊接机器人可执行范围内驱动所述激光器按照所述焊缝位置参数进行粗略扫描，并将扫描结果进行分析处理，拟合成实际的真实焊缝位置参数，基于所述真实焊缝位置参数对所述焊缝位置参数进行修正；所述焊接路径规划单元用于根据修正后的焊缝位置参数重新按照所述智能焊接机器人焊接的走向、姿态和焊接工艺信息自动匹配对应的所述焊接工艺包，形成可实际执行焊接的路径规划；焊接程序自动编写模块，用于根据与所述智能焊接机器人相匹配的数据格式和接口参数自动根据所述扫描路径规划和焊接路径规划的结果计算出焊接程序；视觉识别定位模块，用于对所述待焊接构件进行定位，获取所述待焊接构件的坐标参数和焊缝的坐标参数；激光扫描分析模块，用于实时捕捉目标点的激光帧图像，分析出焊缝坡口断面上特征点信息，自动提取坐标值反馈给装置进行线性拟合，生成实际焊缝的真实坐标值。

所述智能焊接装置还包括机器人控制交互模块，所述机器人控制交互模块用于实现所述智能焊接机器人和所述智能焊接控制装置的完全交互。

所述焊接工艺包中的参数至少包括焊接指标参数、焊接时机器人姿态控制参数、子焊道的道次控制参数和智能决策规则参数。

所述智能焊接机器人包括机械手、焊机、焊枪和行走机构，所述焊枪安装于所述机械手上，所述机械手安装于所述行走机构上，所述行走机构用于带动所述机械手在水平任意方向移动，所述机械手用于带着所述激光相机和焊枪按照所述智能焊接控制装置发出的机械手运动控制指令进行焊枪位姿的调整。

所述智能焊接机器人还包括焊接工作台，所述焊接工作台用于固定待焊接构建，并带动所述待焊接构件根据所述智能焊接控制装置发出的工作台运动控制指令进行待焊接构件位姿的调整。