[发明专利]一种用于锅炉管管焊的自定位焊缝跟踪装置

说明书

本发明公开了一种用于锅炉管管焊的自定位焊缝跟踪装置，该装置由摄像机、电弧传感器、转台、定位力觉传感器和焊接点位置补偿机构组成。其中定位力觉传感器的圆板和导杆上都开设了通光孔，当陶瓷压片受压推动导杆使圆板上的通光孔和导杆上的通光孔连通形成光路时，光电晶体管（作为受光元件）就能接受到发光二极管（作为发光源）的光信息，从而感知定位杆的偏向，通过矫正偏差完成初次定位。对于定位后的小偏差和由于对流管的尺寸和安装造成的偏差通过焊接点补偿机构形成摆动电弧扫描焊缝，根据扫描得到的上下偏差信息可判断出焊接点位置，再通过十字滑台调整焊接点位置，使电弧摆动中心始终为焊缝中心，从而精确定位焊接点位置实现焊缝跟踪。

技术领域

本发明涉及一种用于锅炉管管焊的自定位焊缝跟踪装置。

背景技术

锅炉长期运行在高温高压的环境下，所以焊接就成为了锅炉制造的一道关键工序，焊接质量直接影响到锅炉的性能。近些年来，随着锅炉参数和容量的不断提升，锅炉制造技术的发展与锅炉焊接技术的发展更是密不可分，只有不断提高焊接技术实现锅炉的焊接自动化才能使锅炉的制造技术得到更有效的发展，才能降低锅炉的制造成本。目前，锅炉的焊接还停留在手工焊或半自动化阶段，其主要是因为锅筒直径较小，对流管、换热管等管道很多，在现今的工装条件下，管道的装配精度还不够高，难以对所有对流管、换热管进行统一高精度安装，同时还因为对流管较为密集地分布到锅筒圆柱面上，采用视觉传感器(包括被动视觉传感器和结构光传感器)会由于对流管分布密集而造成视觉干扰，对流管和锅筒之间的焊缝呈现为空间曲线焊缝，加上管道在锅筒上安装精度不一，所以在自动化焊接中难以定位对流管和实现管管焊的自动化焊缝跟踪。现今管板焊可以实现全自动化焊接，但是管板焊的焊缝呈现为平面环角焊缝，如果采用管板焊的方法来应用在管管焊中，由于管管焊缝为空间环角焊缝，这样势必会造成虚焊，影响焊接质量。锅炉是一个庞大的并且运行在高温高压的环境下，筒体空间窄小，需要工人长期弯曲身体进行高注意力焊接作业。锅筒内温度较高，焊接废气难以排出，长期工作在这样的环境下会大大加深工人的工作疲劳甚至影响其身体健康。所以急需要能满足锅炉焊接要求和更具有灵活性的焊接设备来提高锅炉的焊接质量和降低工人工作强度。

对于上述问题，本发明提出了一种用于锅炉管管焊的自定位焊缝跟踪装置，用于锅炉对流管的自动定位和焊缝跟踪。该装置有以下优点：1)不像视觉传感器因对流管分布密集造成视觉干扰，难以实现焊缝跟踪，该装置采用电弧本身为传感器，在对流管分布密集的情况下也能稳定可靠地实现焊缝跟踪；2)该装置对焊接点的定位是采用逐步修正的方式，通过定位力觉传感器初次定位使焊接点落在焊缝附近，再由焊接点位置补偿机构实现焊接点精确定位时能有效地减小十字滑台的行程和体积，从而使焊接机构具有更高的灵活性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种用于锅炉管管焊的自定位焊缝跟踪装置。在现今锅炉管管自动化焊接中，由于管道的装配精度还不够高，对流管密集地分布在锅筒圆柱面上，对流管和锅筒之间的焊缝呈现为空间曲线焊缝，加上管道在锅筒上安装精度不一，所以在自动化焊接中难以对对流管实行自动化定位和实现管管焊的自动化焊缝跟踪。同时为了克服像视觉传感器在对流管分布密集时因造成视觉干扰而难以实现焊缝跟踪，同时减小焊缝跟踪机构的体积增加其在狭窄空间的焊接灵活性，本发明提供了一种用于锅炉管管焊的自定位焊缝跟踪装置。通过摄像头获取对流管的横截面图像信息，图像处理得到对流管轮廓边界，进而得到对流管横截面的中心点，焊接机器人以较快的速度移动到对流管管口，焊接机器人上装有定位力觉传感器的定位杆移动到管口使陶瓷压片与管口接触受压并使光路连通时，当装有定位力觉传感器的定位杆触碰到对流管时，焊臂移动速度减慢开始对定位杆角度绕着对流管截面中心以设定好的小角度进行调整，当导杆上八处光路都打开时，定位杆与对流管轴线重合，焊接机器人机械臂停止移动，完成初始定位，转盘转动开始焊接。对于定位后的小偏差和由于对流管的尺寸和安装偏差通过焊接点补偿机构中的摆动机构形成摆动电弧扫描焊缝，根据扫描得到的上下偏差信息可判断出焊接点位置，再通过十字滑台调节焊接点位置，使电弧摆动中心始终为焊缝中心，从而矫正偏差实现焊缝跟踪。