專利名稱：用于船用柴油機(jī)機(jī)架機(jī)座的自動(dòng)焊接系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種自動(dòng)化焊接技術(shù)領(lǐng)域的系統(tǒng)及其方法，具體是一種用于船 用柴油機(jī)機(jī)架機(jī)座的自動(dòng)焊接系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
船用柴油機(jī)作為船舶的心臟，是價(jià)值最大的船舶配件，占造船成本的10% 15%。而機(jī)架和機(jī)座是柴油機(jī)的主要部件，在柴油機(jī)的制造中占有相當(dāng)重要的到 位。B&W型大中型低速柴油機(jī)從42機(jī)到90機(jī)的機(jī)架、機(jī)座部件，工件厚度為 32mm-90mm,工件焊接長(zhǎng)度為2100 5000mm，左右兩條焊縫的距離從800mm到 2600mm不等，工件的寬度為從2000mm到4400mm不等，坡口形式為非標(biāo)準(zhǔn)的K型坡口 形式，焊接空間形式多樣，一些為角焊縫K型坡口形式，一些為平對(duì)接K型坡口形式。由上述可知，工件單次焊接的焊縫長(zhǎng)，坡口形式復(fù)雜，材料的板厚較大，焊接 工藝為多道多層焊接，焊接的層數(shù)和道數(shù)即使在較大規(guī)范的前提下也可能要達(dá)30 40道 左右。由此可見，焊接的工作量十分巨大，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度非常高，而現(xiàn)有技術(shù)均采用 手工半自動(dòng)焊接，操作人員需在高溫高輻射的環(huán)境長(zhǎng)時(shí)間的從事焊接工作，對(duì)工人的身 體健康和焊件的品質(zhì)極為不利。目前焊接一條焊縫至少需要一個(gè)禮拜左右的時(shí)間?？梢?想見，其焊接工作量十分巨大，由于長(zhǎng)期的告高溫、高輻射的影響，對(duì)工人的身體健康 和焊件的品質(zhì)較為不利。因此，現(xiàn)有的手工半自動(dòng)的焊接技術(shù)的低效率，返修率大，焊 接質(zhì)量受人為因素影響大，焊接品質(zhì)無法保證，無法適應(yīng)當(dāng)前快速發(fā)展的船舶行業(yè)對(duì)柴 油機(jī)的需求。經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)CN1405482，
公開日2003_3_26， 記載了一種“低速柴油機(jī)機(jī)架焊接方法”，該技術(shù)描述了如何利用定位鐵管等輔助夾 具，采用一定的焊接順序，或者改變坡口形式，以及換用不同形狀的襯墊等從工藝角度 去解決機(jī)架的焊接變形問題，焊接質(zhì)量問題等，從而在一定程度上提高了焊接效率和保 證了焊接質(zhì)量。但其焊接方法還是采用的手工的半自動(dòng)焊接方法，同樣面臨焊接效率不 高，焊接質(zhì)量不穩(wěn)定，不同的焊工其焊接質(zhì)量可能完全不一樣，焊接質(zhì)量受人為影響因 素大，同時(shí)焊接工作量極大，對(duì)焊工的身體健康以及焊接品質(zhì)的控制都極為不利。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種用于船用柴油機(jī)機(jī)架機(jī)座的自 動(dòng)焊接系統(tǒng)，采用雙槍雙工位工作模式，利用激光視覺傳感器在焊接過程中進(jìn)行實(shí)時(shí)跟 蹤的自動(dòng)焊接方法，取代傳統(tǒng)的手工半自動(dòng)焊接模式，具有焊接效率高，焊接質(zhì)量好易 控制，焊接變形小，焊接質(zhì)量不受人為因素的影響的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的焊接機(jī)構(gòu)、 主控制器、圖像處理模塊、擺動(dòng)控制器、知識(shí)模型庫(kù)和視頻監(jiān)視器，其中圖像處理模 塊分別與焊接機(jī)構(gòu)相連以傳輸焊縫圖像信息，圖像處理模塊的輸出端與主控制器相連接以輸出焊縫偏差信息，主控制器的輸出端分別與視頻監(jiān)視器和擺動(dòng)控制器相連接以輸出 焊縫偏差的圖像信息和擺動(dòng)控制信息，擺動(dòng)控制器分別與兩個(gè)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的伺服驅(qū)動(dòng)器相 連接以傳輸速度信息和位置信息，兩個(gè)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)固定設(shè)置于焊接機(jī)構(gòu)上，兩個(gè)焊接機(jī)構(gòu) 的控制端分別與主控制器相連以接收速度控制信號(hào)和位置控制信號(hào)，知識(shí)模型庫(kù)與主控 制器相連接以傳輸焊接姿態(tài)以及焊接規(guī)范參數(shù)。所述的焊接機(jī)構(gòu)包括焊槍、激光視覺傳感器、行走機(jī)構(gòu)、伺服十字滑架和擺 動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中焊槍固定設(shè)置于擺動(dòng)機(jī)構(gòu)末端的旋轉(zhuǎn)軸上，激光視覺傳感器固定設(shè)置于 擺動(dòng)器上且位于焊接機(jī)構(gòu)前并與主控制器相連接，擺動(dòng)機(jī)構(gòu)固定設(shè)置于十字滑架的縱向 滑架上，伺服十字滑架分別與行走機(jī)構(gòu)和擺動(dòng)機(jī)構(gòu)相連接。所述的行走機(jī)構(gòu)包括大車行走機(jī)構(gòu)以及兩個(gè)焊接方向行走機(jī)構(gòu)，其中兩個(gè) 焊接方向行走機(jī)構(gòu)分別活動(dòng)設(shè)置于大車行走機(jī)構(gòu)上并與焊接機(jī)構(gòu)相匹配，大車行走機(jī)構(gòu) 與擺動(dòng)機(jī)構(gòu)相連接以接受移動(dòng)指令，從而完成焊接雙工位的切換。所述的伺服十字滑架包括橫向十字滑架和縱向十字滑架，其中橫向十字滑 架固定設(shè)置于行走機(jī)構(gòu)上，縱向十字滑架安裝于橫向十字滑架上，縱向十字滑架下端與 擺動(dòng)機(jī)構(gòu)相連。在焊接過程中，當(dāng)進(jìn)行左右調(diào)節(jié)時(shí)，橫向滑架帶動(dòng)縱向滑架，縱向滑架 帶動(dòng)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)、然后擺動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)焊槍以及激光視覺傳感器一起移動(dòng)，而上下調(diào)節(jié)時(shí)， 僅僅縱向滑架帶動(dòng)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，然后擺動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)焊槍以及激光跟蹤器一起移動(dòng)。所述的擺動(dòng)控制器的輸入端通過RS232接口與主控制器相連接以接收擺動(dòng)頻率 信息、擺動(dòng)幅度信息和擺動(dòng)方式信息，擺動(dòng)控制器的輸出端與擺動(dòng)機(jī)構(gòu)相連接以傳輸位 置信息和速度信息并控制擺動(dòng)機(jī)構(gòu)按照期望的方式進(jìn)行擺動(dòng)。所述的視頻監(jiān)視器包括兩個(gè)分別固定設(shè)置于焊接機(jī)構(gòu)上的激光視覺傳感器以 及一個(gè)視頻監(jiān)視器，其中激光視覺傳感器采集激光條紋投射到焊縫坡口上的畸變圖像 以及焊接坡口，顯示到視頻監(jiān)視器上。在焊接之前，在視頻監(jiān)視器上的激光條紋應(yīng)該是 清晰且沒有斷點(diǎn)的，同時(shí)顯示的左右及高低偏差量應(yīng)當(dāng)穩(wěn)定而不閃爍和跳躍的，否則應(yīng) 進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。在焊接過程中也可以對(duì)焊縫圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，良好的焊縫圖像應(yīng)該 是在焊接過程中激光條紋是否清晰，是否受到很多飛濺、煙塵的干擾，據(jù)此可以對(duì)焊 接過程進(jìn)行保護(hù)和改進(jìn)。與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明焊接過程穩(wěn)定，焊接質(zhì)量易控制，所以焊接質(zhì)量得 以大大提高；焊前的自動(dòng)焊縫搜索功能，提高了系統(tǒng)的智能化程度，簡(jiǎn)化了焊前焊接機(jī) 構(gòu)的對(duì)中，提高了生產(chǎn)效率；自動(dòng)排列焊道功能大大提高了系統(tǒng)的智能化程度，特別對(duì) 工藝成熟的標(biāo)準(zhǔn)化工件。自動(dòng)排列焊道，自動(dòng)調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)中的焊接參數(shù)，焊接工藝標(biāo)準(zhǔn) 化，便于更好的控制焊接質(zhì)量，降低對(duì)操作人員的要求，大大提高了焊接質(zhì)量和生產(chǎn)效 率；雙槍雙工位的焊接模式，對(duì)于焊縫基本對(duì)稱的工件，兩把焊接機(jī)構(gòu)同時(shí)施焊，可以 提高效率，更有利于控制工件的變形。而雙工位工作模式，當(dāng)一個(gè)工位在焊接時(shí)，可以 同時(shí)在另一工位進(jìn)行工件的裝卸、翻身以及放置等，大大提高了實(shí)際焊接生產(chǎn)的效率。使用本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了柴油機(jī)機(jī)架機(jī)座的長(zhǎng)直焊縫的自動(dòng)化焊接，提高了焊接效率 和質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本，相比已有技術(shù)其效率和質(zhì)量都有顯著進(jìn)步。效率為已有技術(shù) 的3 5倍，保證了焊接品質(zhì)，降低了對(duì)操作人員焊接技能的依賴，減少了人為因素的影 響。而產(chǎn)品的一次合格率達(dá)到98%以上。無論從工藝角度還是從經(jīng)濟(jì)效益的角度來講，
4該技術(shù)都有很大的推廣應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展前景。


圖1為本發(fā)明系統(tǒng)示意圖。圖2為本發(fā)明的K型坡口多道多層焊的示意圖。圖3為機(jī)架、機(jī)座自動(dòng)焊接專機(jī)的雙槍雙工位示意圖。 圖4為實(shí)施例工作示意圖。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn) 行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的 實(shí)施例。如圖1所示，本實(shí)施例包括兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的左焊接機(jī)構(gòu)1和右焊接機(jī)構(gòu)2、主 控制器3、圖像處理模塊4、擺動(dòng)控制器5、知識(shí)模型庫(kù)6、視頻監(jiān)視器7和焊接電源8， 其中圖像處理模塊4分別與左焊接機(jī)構(gòu)1和右焊接機(jī)構(gòu)2相連以傳輸焊縫圖像信息，圖 像處理模塊4的輸出端與主控制器3相連接以輸出焊縫偏差信息，主控制器3的輸出端分 別與視頻監(jiān)視器7和擺動(dòng)控制器5相連接以輸出焊縫偏差的圖像信息和擺動(dòng)控制信息，擺 動(dòng)控制器5分別與兩個(gè)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)13的伺服驅(qū)動(dòng)器相連接以傳輸速度信息和位置信息，兩 個(gè)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)13固定設(shè)置于左焊接機(jī)構(gòu)1和右焊接機(jī)構(gòu)2上，兩個(gè)左焊接機(jī)構(gòu)1和右焊接 機(jī)構(gòu)2的控制端分別與主控制器3相連以接收速度控制信號(hào)和位置控制信號(hào)，知識(shí)模型庫(kù) 6與主控制器3相連接以傳輸焊接姿態(tài)以及焊接規(guī)范參數(shù)。所述的左焊接機(jī)構(gòu)1和右焊接機(jī)構(gòu)2結(jié)構(gòu)相同且均包括焊槍9、激光視覺傳感 器10、行走機(jī)構(gòu)11、伺服十字滑架12和擺動(dòng)機(jī)構(gòu)13，其中焊槍9固定設(shè)置于擺動(dòng)機(jī) 構(gòu)13末端的旋轉(zhuǎn)軸上，激光視覺傳感器10固定設(shè)置于擺動(dòng)器上且位于左焊接機(jī)構(gòu)1和右 焊接機(jī)構(gòu)2前并與主控制器3相連接，擺動(dòng)機(jī)構(gòu)13固定設(shè)置于十字滑架的縱向滑架上， 伺服十字滑架12分別與行走機(jī)構(gòu)11和擺動(dòng)機(jī)構(gòu)13相連接。所述的行走機(jī)構(gòu)11如圖2所示，包括大車行走機(jī)構(gòu)14以及兩個(gè)焊接方向行 走機(jī)構(gòu)15，其中兩個(gè)焊接方向行走機(jī)構(gòu)15分別活動(dòng)設(shè)置于大車行走機(jī)構(gòu)14上并與左 焊接機(jī)構(gòu)1和右焊接機(jī)構(gòu)2相匹配，大車行走機(jī)構(gòu)14與擺動(dòng)機(jī)構(gòu)13相連接以接受移動(dòng)指 令，從而完成焊接雙工位的切換。所述的伺服十字滑架12包括橫向滑架16和縱向滑架17，其中橫向滑架16 固定設(shè)置于行走機(jī)構(gòu)11上，縱向滑架17安裝于橫向滑架16上，縱向滑架17下端與擺動(dòng) 機(jī)構(gòu)13相連。在焊接過程中，當(dāng)進(jìn)行左右調(diào)節(jié)時(shí)，橫向滑架帶動(dòng)縱向滑架，縱向滑架帶 動(dòng)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)13、然后擺動(dòng)機(jī)構(gòu)13帶動(dòng)焊槍9以及激光視覺傳感器10—起移動(dòng)，而上下調(diào) 節(jié)時(shí)，僅僅縱向滑架帶動(dòng)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)13，然后擺動(dòng)機(jī)構(gòu)13帶動(dòng)焊槍9以及激光視覺傳感器 10 一起移動(dòng)。所述的主控制器3包括運(yùn)動(dòng)控制單元、模擬輸入單元、模擬輸出單元和接口 單元，知識(shí)模型庫(kù)6單元，其中運(yùn)動(dòng)控制單元與大車行走機(jī)構(gòu)13的伺服驅(qū)動(dòng)器相連接 以傳輸位置、速度以及運(yùn)動(dòng)方向信息，運(yùn)動(dòng)控制單元與焊槍9行走機(jī)構(gòu)11的伺服驅(qū)動(dòng)器 相連接以傳輸焊接的焊接位置、焊接速度以及焊接方向信息，運(yùn)動(dòng)控制單元與縱向滑架的伺服驅(qū)動(dòng)器相連接以傳輸焊接過程中焊槍9上下方向的偏差信息，運(yùn)動(dòng)控制單元與橫 向滑架的伺服驅(qū)動(dòng)器相連接以傳輸焊接過程中焊槍9左右方向的偏差信息；模擬輸入單 元與操作面板上的焊接電流、焊接電壓旋鈕相連以接收設(shè)定的焊接電流、焊接電壓等信 號(hào)，通過霍爾原件與焊接電源的輸出端相連以傳輸焊接電流和焊接電壓信息，與圖像處 理模塊4相連以傳輸焊縫圖像經(jīng)處理后得到的左右偏差以及上下偏差信息；模擬輸出單 元與左右焊接電源相連接以傳輸需要控制輸出的焊接電流和焊接電壓信息。I/O單元的 輸入接口與焊接操作面板相連以傳輸焊縫搜索，焊接模式選擇(全自動(dòng)，半自動(dòng))，復(fù) 位，焊接示教，聯(lián)動(dòng)，各個(gè)軸的動(dòng)作點(diǎn)動(dòng)，焊接，停止等控制信息，輸入接口也與大車 行走、焊接行走、伺服十字滑架12等的限位傳感器相連，以傳輸運(yùn)動(dòng)零點(diǎn)，上下限位信 息，I/O單元的輸出則與焊接電源，激光視覺傳感器10，擺動(dòng)控制器5等相連接以傳輸控 制信息，以使整個(gè)系統(tǒng)按照一定的時(shí)序工作。知識(shí)模型庫(kù)6單元與主控制器3相連接以 傳輸焊接規(guī)范，焊接姿態(tài)等信息。所述的圖像處理模塊4包括焊縫圖像采集單元和處理單元，其中焊縫圖像 采集單元與激光視覺傳感器10相連以傳輸焊接過程激光條紋投射到焊接坡口上形成的畸 變條紋圖像信息，而處理單元與焊接系統(tǒng)的主控制器3相連以傳輸經(jīng)過圖像處理得到的 上下、左右的偏差信息。所述的擺動(dòng)控制器5是指輸入端通過RS232接口與主控制器3相連接以接收 擺動(dòng)頻率，擺動(dòng)幅度，擺動(dòng)方式等信息，輸出端與擺動(dòng)機(jī)構(gòu)13的伺服驅(qū)動(dòng)器相連接以傳 輸位置信息和速度信息，從而控制擺動(dòng)機(jī)構(gòu)13按照期望的方式進(jìn)行擺動(dòng)。所述的知識(shí)模型庫(kù)6包括柴油機(jī)機(jī)架庫(kù)、機(jī)座類型庫(kù)、焊縫形式庫(kù)、焊縫層 數(shù)及道數(shù)庫(kù)以及未知焊縫類型推理單元，知識(shí)模型庫(kù)6能夠在自動(dòng)焊接的情況下，從上 述庫(kù)中調(diào)用相應(yīng)的焊接參數(shù)。所述的視頻監(jiān)視器7包括兩個(gè)分別固定設(shè)置于焊接機(jī)構(gòu)上的激光視覺傳感器 10以及一個(gè)視頻監(jiān)視器7，其中激光視覺傳感器10采集激光條紋投射到焊縫坡口上的 畸變圖像以及焊接坡口，實(shí)時(shí)顯示到視頻監(jiān)視器7上。在焊接之前，在視頻監(jiān)視器7上 的激光條紋應(yīng)該是清晰且沒有斷點(diǎn)的，同時(shí)顯示的左右及高低偏差量應(yīng)當(dāng)穩(wěn)定而不閃爍 和跳躍的，否則應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。在焊接過程中也可以對(duì)焊縫圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，良 好的焊縫圖像應(yīng)該是在焊接過程中激光條紋是否清晰，是否受到很多飛濺、煙塵的干 擾，據(jù)此可以對(duì)焊接過程進(jìn)行保護(hù)和改進(jìn)。本實(shí)施例具體工作步驟如下第一步，建立基于激光視覺傳感器10的雙槍雙工位模式的柴油機(jī)機(jī)架、機(jī)座部 件自動(dòng)焊接專機(jī)系統(tǒng)；第二步，自動(dòng)焊接專機(jī)移動(dòng)到待焊工位待焊工件焊縫的上方附近，自動(dòng)進(jìn)行焊 縫搜索；所述的焊縫搜索，是指在焊接開始前，激光視覺傳感器10首先采集焊縫圖 像，經(jīng)過圖像處理后，得到左焊接機(jī)構(gòu)1和右焊接機(jī)構(gòu)2與期望位置和姿態(tài)之間的偏差， 送入主控器，主控制器3根據(jù)一定的搜索策略，驅(qū)動(dòng)左焊接機(jī)構(gòu)1和右焊接機(jī)構(gòu)2不斷進(jìn) 行左焊接機(jī)構(gòu)1和右焊接機(jī)構(gòu)2的上下，左右以及姿態(tài)角的調(diào)整，直至使左焊接機(jī)構(gòu)1和 右焊接機(jī)構(gòu)2精確地對(duì)準(zhǔn)焊縫，達(dá)到期望的焊接姿態(tài)。
第三步，進(jìn)行多道多層焊的焊縫實(shí)時(shí)跟蹤焊接。所述的焊縫實(shí)時(shí)跟蹤焊接，是指在焊接過程中，激光傳感器不斷檢測(cè)和辨識(shí) 左焊接機(jī)構(gòu)1和右焊接機(jī)構(gòu)2與焊縫之間的偏差，并將其送入主控制器3，主控制器3采 用一定的控制策略得到糾偏量，驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)對(duì)左焊接機(jī)構(gòu)1和右焊接機(jī)構(gòu)2進(jìn)行左右和 上下方向的實(shí)時(shí)糾偏，從而始終保持左焊接機(jī)構(gòu)1和右焊接機(jī)構(gòu)2精確對(duì)準(zhǔn)焊縫，保證高 質(zhì)量的完成焊接過程。所述的跟蹤焊接，主要用于多道多層焊的坡口打底、加熱焊道以及填充焊道的 焊接過程，如圖3所示。第四步，一道焊縫結(jié)束，系統(tǒng)根據(jù)知識(shí)模型庫(kù)6自動(dòng)排列的焊道位置進(jìn)行下一 道焊縫的焊接。所述的自動(dòng)排列焊道，是指在下一道焊縫焊接之前，主控制器3首先調(diào)用知 識(shí)模型庫(kù)6中該工件類型的下一道的位置參數(shù)，驅(qū)動(dòng)左焊接機(jī)構(gòu)1和右焊接機(jī)構(gòu)2的各個(gè) 軸將左焊接機(jī)構(gòu)1和右焊接機(jī)構(gòu)2移動(dòng)到該道焊縫的標(biāo)準(zhǔn)跟蹤位置，再調(diào)用知識(shí)模型庫(kù)6 中相應(yīng)的焊接規(guī)范以及工作模式等進(jìn)行跟蹤焊接。如圖3所示，211，212，213分別表 示在系統(tǒng)自動(dòng)排列焊道下焊槍在第一、第二、第三焊道的示意位置。第五步，當(dāng)填充焊道焊接結(jié)束后，停止焊縫跟蹤，對(duì)最后的幾道焊縫進(jìn)行蓋面 焊接；第六步，專機(jī)移到下一個(gè)工位進(jìn)行焊接，同時(shí)對(duì)第一個(gè)工位的工件進(jìn)行翻轉(zhuǎn)或 者裝卸，系統(tǒng)可在兩個(gè)工位之間來回移動(dòng)切換。如圖4所示，當(dāng)?shù)谝还の还ぜ?8正面的焊接結(jié)束時(shí)，專機(jī)移到第二工位進(jìn)行工 件19的焊接，同時(shí)第一工位的工件18翻轉(zhuǎn)到另一面，為反面的焊接準(zhǔn)備。與此類似， 當(dāng)結(jié)束第二工位工件19的正面焊縫的焊接時(shí)，專機(jī)再回到第一工位進(jìn)行工件18的焊接， 同時(shí)對(duì)工件19進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，如此循環(huán)往復(fù)，在兩個(gè)工位間交替進(jìn)行焊接，則可大大提高焊 接生產(chǎn)的效率。本實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了柴油機(jī)機(jī)架、機(jī)座部件高效、高精度的焊接。激光焊縫實(shí)時(shí)跟 蹤，按知識(shí)模型庫(kù)6自動(dòng)排列焊道等技術(shù)有利于穩(wěn)定焊接過程，降低人為因素的影響， 提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低返修率，而左焊接機(jī)構(gòu)1和右焊接機(jī)構(gòu)2焊縫自動(dòng)搜索，雙槍雙工 位的工作模式，可以使系統(tǒng)具有更高生產(chǎn)效率，更好的控制焊接變形。相比已有焊接技 術(shù)，其效率提高了 3 5倍，產(chǎn)品的一次焊接合格率提高到98%以上，對(duì)高級(jí)焊工的需求 減少了 40%。因此，該自動(dòng)焊接方法無論從提高焊接質(zhì)量，控制焊接品質(zhì)還是提高生產(chǎn) 效率，還是從經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的角度，該焊接方法都具有較大的推廣應(yīng)用價(jià)值。
權(quán)利要求
1.一種用于船用柴油機(jī)機(jī)架機(jī)座的自動(dòng)焊接系統(tǒng)，其特征在于，包括兩個(gè)相對(duì) 設(shè)置的焊接機(jī)構(gòu)、主控制器、圖像處理模塊、擺動(dòng)控制器、知識(shí)模型庫(kù)和視頻監(jiān)視器， 其中圖像處理模塊分別與焊接機(jī)構(gòu)相連以傳輸焊縫圖像信息，圖像處理模塊的輸出端 與主控制器相連接以輸出焊縫偏差信息，主控制器的輸出端分別與視頻監(jiān)視器和擺動(dòng)控 制器相連接以輸出焊縫偏差的圖像信息和擺動(dòng)控制信息，擺動(dòng)控制器分別與兩個(gè)擺動(dòng)機(jī) 構(gòu)的伺服驅(qū)動(dòng)器相連接以傳輸速度信息和位置信息，兩個(gè)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)固定設(shè)置于焊接機(jī)構(gòu) 上，兩個(gè)焊接機(jī)構(gòu)的控制端分別與主控制器相連以接收速度控制信號(hào)和位置控制信號(hào)， 知識(shí)模型庫(kù)與主控制器相連接以傳輸焊接姿態(tài)以及焊接規(guī)范參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于船用柴油機(jī)機(jī)架機(jī)座的自動(dòng)焊接系統(tǒng)，其特征是，所 述的焊接機(jī)構(gòu)包括焊槍、激光視覺傳感器、行走機(jī)構(gòu)、伺服十字滑架和擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，其 中焊槍固定設(shè)置于擺動(dòng)機(jī)構(gòu)末端的旋轉(zhuǎn)軸上，激光視覺傳感器固定設(shè)置于擺動(dòng)器上且 位于焊接機(jī)構(gòu)前并與主控制器相連接，擺動(dòng)機(jī)構(gòu)固定設(shè)置于十字滑架的縱向滑架上，伺 服十字滑架分別與行走機(jī)構(gòu)和擺動(dòng)機(jī)構(gòu)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于船用柴油機(jī)機(jī)架機(jī)座的自動(dòng)焊接系統(tǒng)，其特征是，所述 的行走機(jī)構(gòu)包括大車行走機(jī)構(gòu)以及兩個(gè)焊接方向行走機(jī)構(gòu)，其中兩個(gè)焊接方向行走 機(jī)構(gòu)分別活動(dòng)設(shè)置于大車行走機(jī)構(gòu)上并與焊接機(jī)構(gòu)相匹配，大車行走機(jī)構(gòu)與擺動(dòng)機(jī)構(gòu)相 連接以接受移動(dòng)指令，從而完成焊接雙工位的切換。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于船用柴油機(jī)機(jī)架機(jī)座的自動(dòng)焊接系統(tǒng)，其特征是，所 述的伺服十字滑架包括橫向十字滑架和縱向十字滑架，其中橫向十字滑架固定設(shè)置 于行走機(jī)構(gòu)上，縱向十字滑架安裝于橫向十字滑架上，縱向十字滑架下端與擺動(dòng)機(jī)構(gòu)相 連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于船用柴油機(jī)機(jī)架機(jī)座的自動(dòng)焊接系統(tǒng)，其特征是，所述 的擺動(dòng)控制器的輸入端通過RS232接口與主控制器相連接以接收擺動(dòng)頻率信息、擺動(dòng)幅 度信息和擺動(dòng)方式信息，擺動(dòng)控制器的輸出端與擺動(dòng)機(jī)構(gòu)相連接以傳輸位置信息和速度 信息并控制擺動(dòng)機(jī)構(gòu)按照期望的方式進(jìn)行擺動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于船用柴油機(jī)機(jī)架機(jī)座的自動(dòng)焊接系統(tǒng)，其特征是，所 述的視頻監(jiān)視器包括兩個(gè)分別固定設(shè)置于焊接機(jī)構(gòu)上的激光視覺傳感器以及一個(gè)視頻 監(jiān)視器，其中激光視覺傳感器采集激光條紋投射到焊縫坡口上的畸變圖像以及焊接坡 口，顯示到視頻監(jiān)視器上。
全文摘要
一種自動(dòng)化焊接技術(shù)領(lǐng)域的用于船用柴油機(jī)機(jī)架機(jī)座的自動(dòng)焊接系統(tǒng)，包括兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的焊接機(jī)構(gòu)、主控制器、圖像處理模塊、擺動(dòng)控制器、知識(shí)模型庫(kù)和視頻監(jiān)視器。本發(fā)明采用雙槍雙工位工作模式，利用激光視覺傳感器在焊接過程中進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤焊接的自動(dòng)焊接方法，取代傳統(tǒng)的手工半自動(dòng)焊接模式，具有焊接效率高，焊接質(zhì)量好易控制，焊接變形小，焊接質(zhì)量不受人為因素的影響等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B23K37/00GK102009275SQ20101053070
公開日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2010年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月3日
發(fā)明者嚴(yán)飛, 吳興祥, 吳成剛, 張軻, 楊海瀾, 毛霄棟, 金鑫 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)