[发明专利]一种用于膜式水冷壁销钉焊接的机器人闭环加工系统

说明书

本发明公开一种用于膜式水冷壁销钉焊接的机器人闭环加工系统，根据用户输入的膜式水冷壁尺寸参数和传感器检测参数自动规划传感器检测路径和焊接机器人理论加工路径，传感器连接于焊接机器人上跟随焊枪头运动，对膜式水冷壁的轮廓进行实时检测，将检测数据返回至校正模块，对理论加工路径进行补偿和校正，并生成焊接机器人的运动指令，通过控制器控制焊接机器人将销钉按照工艺参数焊接到膜式水冷壁上，实现了闭环加工。本发明系统融合了传感器检测算法，通过用户输入加工工艺参数自动规划焊接机器人加工路径，通过传感器实时检测现场数据对理论加工路径进行补偿和校正，自动生成焊接机器人加工指令，提高了加工精度，具有良好的社会效益和经济效益。

技术领域

本发明属于工业机器人焊接领域,涉及一种用于膜式水冷壁销钉焊接的机器人闭环加工系统，具体地说，是用在膜式水冷壁点焊过程的实时检测反馈和补偿的工业焊接机器人焊接系统。

背景技术

膜式水冷壁是电厂锅炉炉墙的重要结构部件，由钢管和扁钢沿钢管纵向焊接而成的排面和焊接在排面上的螺柱或者销钉组成。人工焊接销钉方法不仅效率低，而且精度难保证，降低了企业的生产效率。采用工业焊接机器人进行焊接过程中，传统的人工示教方式存在编程繁琐、耗时长的问题，而且由于膜式水冷壁尺寸较大，在焊接当前区域时，由于加工产生的变形将使临近区域的已规划路径程序指令不再准确。因此，准确及时地获取当前加工区域内工件的形状和位姿参数，再进行焊接机器人编程和加工将会大大提高焊接质量和加工精度。

检索现有的技术和文献发现，在焊缝跟踪、钣金折弯、机器人弧焊、装配等领域，在焊接机器人加工之前用视觉传感技术获取工件数据是一种常用的办法。在工作站内或者焊接机器人上安装附加的视觉设备，比如视觉传感器或者工业相机等实时采集现场数据，返回给控制端进行补偿校正和加工路径的再规划，由此形成一个闭环的动态补偿加工系统。这种闭环的加工系统可以有效地提高加工精度，校正理论规划路径和实际路径之间的偏差。目前的这种工业焊接机器人闭环加工系统，大部分是采用的离线编程，不仅要求操作人员具备专业上的机器人学和编程的知识和经验，而且离线编程过程中实际环境参数和理论模型参数之间会有偏差。而对于将销钉焊接到膜式水冷壁上的加工任务，由于工件尺寸较大且销钉数量众多，实时的现场数据反馈补偿和加工方法将会大大提高加工精度。因此，采用机器人闭环加工系统来完成膜式水冷壁销钉焊接任务可提高社会效益和经济效益。

发明内容

本发明针对膜式水冷壁销钉焊接技术的缺陷和现有闭环加工系统中存在的不足，提供一种用于膜式水冷壁销钉焊接的机器人闭环加工系统，融合传感器检测的控制算法，通过激光截面传感器实时采集数据并返回给上位机，通过测量数据对已规划的理论加工路径进行补偿和校正，并生成焊接机器人加工指令，驱动焊接机器人进行加工，由此提高了焊接加工精度，同时简化了机器人编程的过程。

本发明用于膜式水冷壁销钉焊接的机器人闭环加工系统，包括焊接机器人与焊接机器人上安装的焊枪头，以及传感器、上位机、控制器，通讯设备。所述传感器固定安装于焊接机器人上，对膜式水冷壁的轮廓进行扫描。

上位机用于接收用户输入的工艺参数，包括膜式水冷壁的钢管半径、膜式水冷壁的纵向总长度、膜式水冷壁横向总长度与传感器检测参数。其中，传感器检测参数包括：

A、当传感器沿着膜式水冷壁纵向方向检测，需沿着纵向方向对膜式水冷壁进行分区域检测，则传感器检测参数为每个分区的纵向检测距离；

B、当传感器沿着膜式水冷壁横向方向检测，需沿着横向方向对膜式水冷壁分区域检测，则传感器检测参数为每个分区的横向检测距离。