[发明专利]一种智能焊接圆管相贯线的方法

说明书

本发明涉及一种智能焊接圆管相贯线的方法及设备，属于焊接自动化技术领域，设备包括变位机、卡盘、激光位移传感器、焊枪、焊枪架、机器人、焊接电源、控制柜和示教器，方法包含相贯线理论曲线计算、激光位移传感器移动路径计算、激光扫描计算等，只需示教一个点，即可完成焊接过程，操作简单，对操作人员技术水平要求低，焊接圆管相贯线用时大大减少，焊接质量高且便于控制。

技术领域

本发明涉及一种智能焊接圆管相贯线的方法及设备，属于焊接自动化技术领域。

背景技术

在机械加工中，圆管相贯线的焊接非常普遍。以往采用人工焊接的方式，不仅焊接效率低，而且焊接质量完全依赖焊工的个人技术，从而难以保证焊接质量的稳定性。现在兴起的机器人焊接技术，对于圆管相贯线的焊接大多采用多点示教的方式，示教过程长，对操作工人技术要求高，而且需要人工输入较多的位置参数，但是实际生产当中圆管零件位置、坡口尺寸精度不高，装配时的公差更是难以测量，再者，在焊接过程中焊缝会因受热而产生变形，从而导致人工输入的尺寸参数与实际尺寸相差太大，焊接质量难以保证。

中国专利文件(申请号2012100243038)公开了一种用于“J”型坡口焊接机器人的在线示教方法，涉及机器人焊接领域，过程中使用激光测距仪，分两次在垂直于圆管轴线和平行于圆管轴线两个方向，采集焊枪轨迹与实际焊接轨迹的偏差，再分别经过两次、特殊时三次拟合，才最终生成焊接轨迹，且每次都是焊枪位置的拟合，未涉及焊枪姿态的调整。另外，其激光测距仪的放置方法较模糊，“将激光测距仪扭转至垂直圆管轴向方向”和“将激光测距仪扭转至平行圆管轴向方向”，较难操作实现。

中国专利文件(申请号201610762440X)公开了一种位姿自适应机器人的焊接系统及位姿调整方法，焊接系统包括焊接机器人、与焊接机器人通讯连接的主控机以及与主控机通讯连接的检测跟踪系统，检测跟踪系统包括设于焊枪上的用以检测焊缝的轮廓的线激光传感器以及设于焊枪上且位于焊枪的相对两侧的两个点激光传感器；将一台线激光位移传感器和两台点激光位移传感器安装在焊枪上的安装支架上，实现对平面简单焊缝焊接位姿的实时纠偏。该调整方法使用了三台激光位移传感器，成本较高，且三台激光传感器所占体积较大，在复杂曲线的焊接中具有一定的空间局限性。

综上所述，现有的焊接系统并不能简单高效的适应圆管相贯线的智能焊接。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的主要目的是提供一种智能焊接圆管相贯线的方法及设备，以解决圆管相贯线焊接自动化程度低的技术问题。

本发明的技术方案如下：

一种智能焊接圆管相贯线的设备，包括变位机、卡盘、激光位移传感器、焊枪、焊枪架、机器人、焊接电源、控制柜和示教器，卡盘设于变位机上，卡盘用于圆管相贯线待焊工件的夹持，变位机用于待焊工件的旋转，焊枪前端与激光位移传感器相连，焊枪通过焊枪架与机器人相连，机器人与焊接电源相连，控制柜与示教器相连。卡盘、变位机与机器人配合完成圆管相贯线全位置焊接工作。安装在焊枪前端的激光位移传感器，在工作时发出激光，测量圆管相贯线焊缝的位置信息。

优选的，所述激光位移传感器为线激光位移传感器。

一种智能焊接圆管相贯线的方法，包括步骤如下：

(1)待焊工件包括主管和支管，将待焊工件的主管在变位机上夹紧；

(2)在示教器上输入圆管相贯线焊接基础参数信息，计算圆管相贯线理论曲线；

(3)由相贯线理论曲线计算理论曲线上各位置点处的待焊两管的二面角，待焊两管为主管和支管，利用二面角计算待焊两管的坡口角，使激光位移传感器的激光中心线位于坡口角的角平分线方向上，计算激光位移传感器的移动路径；

(4)用示教器在待焊工件上示教一个激光起始扫描点；