[发明专利]一种城轨管状横梁和板状件的自动焊接方法

权利要求书

1.一种城轨管状横梁和板状件的自动焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将板状件的焊接端制作单边V型坡口；

S2、焊接机械手分别在板状件上与管状横梁的轴线平行的平面上采集寻找特征点P1、板状件上的V型坡口处采集寻找特征点P2；管状横梁的管壁上沿其周向至少采集不同位置的寻找特征点P3、P4、P5；

S3、焊接机械手根据寻找特征点P1、P2、P3、P4、P5确定焊缝位置；

S4、焊接机械手沿确定焊缝开始焊接；

步骤S1和步骤S2之间还包括步骤S1-1：焊接机械手焊接基准管状横梁工件和基准板状工件的基准焊缝，并存储基准焊缝位置；焊接机械手在基准管状横梁工件和基准板状工件上按照上述寻找特征点P1、P2、P3、P4、P5的采集方式采集基准寻找特征点P1＇、P2＇、P3＇、P4＇、P5＇，根据基准寻找特征点确定基准板状工件相对于基准管状横梁工件的位置；

步骤S3中，焊接机械手根据寻找特征点P1、P2、P3、P4、P5确定待焊接的板状件相对于管状横梁的位置，计算待焊接的板状件相对于管状横梁的位置和基准板状工件相对于基准管状横梁工件的位置的偏移量，根据所述偏移量和基准焊缝位置确定焊缝位置。

2.根据权利要求1所述的城轨管状横梁和板状件的自动焊接方法，其特征在于，所述根据基准寻找特征点确定基准板状工件相对于基准管状横梁工件的位置的方法为：

焊接机械手内设置以基准管状工件的中轴线为Y轴的三维坐标系，焊接机械手确定基准寻找特征点P1＇、P2＇、P3＇、P4＇、P5＇的三维坐标P1＇(X1＇、Y1＇、Z1＇)、P2＇(X2＇、Y2＇、Z2＇)、P3＇(X3＇、Y3＇、Z3＇)、P4＇(X4＇、Y4＇、Z4＇)、P5＇(X5＇、Y5＇、Z5＇)，通过寻找特征点P3＇(X3＇、Y3＇、Z3＇)、P4＇(X4＇、Y4＇、Z4＇)、P5＇(X5＇、Y5＇、Z5＇)确定基准管状横梁的半径R＇；

将P1＇(X1＇、Y1＇、Z1＇)、P2＇(X2＇、Y2＇、Z2＇)、P3＇(X3＇、Y3＇、Z3＇)带入公式和B＇＝Y2＇-Y3＇确定基准板状工件相对于基准管状横梁工件的位置。

3.根据权利要求2所述的城轨管状横梁和板状件的自动焊接方法，其特征在于，所述计算待焊接的板状件相对于管状横梁的位置和基准板状工件相对于基准管状横梁工件的位置的偏移量的方法为：

获得寻找特征点P1、P2、P3、P4、P5在机械手内设置的三维坐标系的三维坐标P1(X1、Y1、Z1)、P2(X2、Y2、Z2)、P3(X3、Y3、Z3)、P4(X4、Y4、Z4)、P5(X5、Y5、Z5)，通过寻找特征点P3(X3、Y3、Z3)、P4(X4、Y4、Z4)、P5(X5、Y5、Z5)确定基准管状横梁的半径R；

将P1(X1、Y1、Z1)，P2(X2、Y2、Z2)P3(X3、Y3、Z3)，并将其带入下列公式：

和B＝Y2-Y3；

和M＝B-B＇计算待焊接的板状件相对于管状横梁的位置和基准板状工件相对于基准管状横梁工件的位置的偏移量。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的城轨管状横梁和板状件的自动焊接方法，其特征在于，焊接机械手采集寻找特征点的方法为：

焊接机械手端部设置焊接喷嘴，焊接喷嘴上设置接触传感器，焊接机械手通过控制焊接喷嘴上的接触传感器碰触焊接工件特征位置以采集寻找特征点。

5.根据权利要求1所述的城轨管状横梁和板状件的自动焊接方法，其特征在于，步骤S1-1和步骤S2之间还包括步骤:

S1-2、对板状件和管状横梁进行定位焊，板状件和管状横梁的间隙为0-1.5mm。

6.根据权利要求5所述的城轨管状横梁和板状件的自动焊接方法，其特征在于，所述定位焊采用不小于焊缝长度1/2长度的段焊进行固定焊接。

7.根据权利要求5所述的城轨管状横梁和板状件的自动焊接方法，其特征在于，步骤S1-2和步骤S2之间还包括步骤：

S1-3、将焊缝位置及其两侧至少20mm范围内进行打磨清理，对焊缝位置进行人工打底焊接。