[发明专利]考虑角变形的厚板机器人动态焊接路径规划方法及系统

说明书

本公开提出了考虑角变形的厚板机器人动态焊接路径规划方法及系统，包括：建立厚板多层多道焊接角变形计算模型；基于所述模型，得到第i层的坡口角度，按照不同坡口类型求出第i层的横截面面积S_i；采用等高型填充策略，对第i层的焊道进行规划；确定该层各焊道的起弧点坐标、焊枪位置与姿态、摆幅、焊接电流和焊接速度；获得第i层所有焊道焊接完成后所引起的角变形，得到后续一层焊道的坡口角度，基于等高型填充策略，计算出后续一层焊道横截面面积，再对该层焊道进行规划和焊接；重复以上步骤，完成整个坡口的填充。

技术领域

本公开涉及焊接技术领域，特别是涉及考虑角变形的厚板机器人多层多道动态焊接路径规划方法及系统。

背景技术

盾构机上关键部件刀盘为大型焊接结构件，它是由80-100mm厚的厚板焊接而成的大型结构件，多层多道焊接工作量较大，国内普遍采用手工焊接方式，生产效率低，焊接质量稳定性差，成为盾构机生产环节的瓶颈。

盾构机上各种结构件均采用针对性设计以适应不同工况，导致结构件的坡口类型、焊缝长度、焊接位置各不相同，增加了机器人焊接的难度。

机器人成为当前重要的工业生产方式，焊接机器人对于中厚板的生产加工还存在许多问题，目前弧焊机器人在焊接生产中大多采用在线示教法，示教过程需要手工调整焊接路径与起弧点、息弧点位置，同时，在前一道焊缝焊接完成之前无法对下一道焊缝进行示教。厚板在焊接过程中由于热输入的累积导致较大变形，且坡口尺寸越大变形就越严重。但是使用在线示教法工作的焊接机器人无法检测出变形，不能根据变形对焊接路径做出实时调整，常产生焊道成形缺陷。

由于厚板焊接需要多层多道焊，随着焊接的进行，焊接变形不断累加，导致坡口的尺寸形状不断变化。因此，不考虑变形的焊接路径规划结果无法适应变形量较大的情况。

发明内容

本说明书实施方式的目的是针对厚板多层多道机器人焊接，提供考虑角变形的焊接动态路径规划方法，以等高型填充策略为基础，保持每层的高度一致。在焊接过程中，根据变形量修正焊枪位置与姿态。

本说明书实施方式提供考虑角变形的厚板焊接动态路径规划方法，通过以下技术方案实现：

包括：

建立厚板多层多道焊接角变形计算模型；

基于所述模型，假设在第i-1层焊接之前，坡口角度为θ_i-1，第i-1层焊接完成后，该层共填充了j-1条焊道，获得第i-1层所有焊道所引起的角变形之和，在焊第i层时，其坡口角度θ_i为在第i层焊接之前的坡口角度与第i-1层所有焊道所引起的角变形之和的差值；

得到第i层的坡口角度，按照不同坡口类型求出第i层的横截面面积S_i；

采用等高型填充策略，对第i层的焊道进行规划；确定该层各焊道的起弧点坐标、焊枪位置与姿态、摆幅、焊接电流和焊接速度；

根据模型计算获得第i层所有焊道焊接完成后所引起的角变形，得到后续一层焊道的坡口角度，基于等高型填充策略，计算出后续一层焊道面积，再对该层焊道进行规划和焊接；

重复以上步骤，完成整个坡口的填充。

本说明书实施方式提供考虑角变形的厚板焊接动态路径规划系统，通过以下技术方案实现：

包括：

模型建立模块，被配置为：建立厚板多层多道焊接角变形计算模型；