移動式弧焊機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及弧焊機(jī)器人，具體是一種移動式弧焊機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)機(jī)器人主要分兩大類:直角坐標(biāo)機(jī)器人和關(guān)節(jié)式機(jī)器人。直角坐標(biāo)機(jī)器人主要由一些直線運(yùn)動單元、驅(qū)動電機(jī)、控制系統(tǒng)和末端操作器組成。針對不同的應(yīng)用，可以方便快速組合成不同維數(shù)，各種行程和不同帶載能力的壁掛式、懸臂式、龍門式或倒掛式等各種形式的直角坐標(biāo)機(jī)器人。關(guān)節(jié)式機(jī)器人主要由一些旋轉(zhuǎn)運(yùn)動單元驅(qū)動電機(jī)、控制系統(tǒng)和末端操作器組成。關(guān)節(jié)式機(jī)器人定制性比較差，它不像直角坐標(biāo)機(jī)器人可以快速組合成不同維數(shù)。針對不同的應(yīng)用，只能選用固定的不同維度的關(guān)節(jié)式機(jī)器人。
[0003]中國實(shí)用新型專利CN101733595A公開了一種轉(zhuǎn)臺機(jī)器人焊接系統(tǒng)，包括中心支撐、三軸移動裝置、天吊式機(jī)器人、兩軸變位機(jī)、轉(zhuǎn)臺夾具，頂置除塵裝置有效覆蓋焊接區(qū)域。它能焊接復(fù)雜的轉(zhuǎn)臺工件并有除塵功能；該實(shí)用新型未涉及能實(shí)現(xiàn)大范圍機(jī)器人焊接、焊接參數(shù)及路徑離線規(guī)劃、焊縫位置跟蹤、焊接軌跡數(shù)據(jù)自動提取的功能。
[0004]中國實(shí)用新型專利CN 102283765A公開了一種直角坐標(biāo)式和關(guān)節(jié)式相結(jié)合的中醫(yī)按摩機(jī)器人，該實(shí)用新型的機(jī)械臂是直角坐標(biāo)式和關(guān)節(jié)式相結(jié)合的機(jī)械裝置，既具有直角坐標(biāo)式機(jī)械裝置的剛性好、定位精度高的特點(diǎn)，又具有關(guān)節(jié)式機(jī)械裝置的動作靈活的特點(diǎn)，在機(jī)械臂末端安裝有按摩裝置，該按摩裝置在機(jī)械臂的配合下可以實(shí)現(xiàn)捏拿、指揉、指按、掌推、掌揉、掌按、震動、滾壓、叩擊等多種中醫(yī)按摩手法；該實(shí)用新型僅能適用于中醫(yī)按摩，不適用于H型鋼的腹板、翼板、肋板和枕柱梁的焊接。
[0005]因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員有必要開發(fā)出一種可移動式弧焊機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)大范圍機(jī)器人焊接、焊接參數(shù)及路徑離線規(guī)劃、焊縫位置跟蹤、焊接軌跡數(shù)據(jù)的自動提取的自動化高的機(jī)器人。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的就是為了克服現(xiàn)有通用弧焊機(jī)器人的不足，提供了一種移動式弧焊機(jī)器人，解決了大范圍機(jī)器人焊接、焊接參數(shù)及路徑離線規(guī)劃、焊縫位置跟蹤、焊接軌跡數(shù)據(jù)的自動提取的問題；為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案:
[0007]一種移動式弧焊機(jī)器人，包括機(jī)器人本體、焊接電源模塊、機(jī)器人輔助模塊、焊縫跟蹤模塊和機(jī)器人控制系統(tǒng)，機(jī)器人本體包括直角坐標(biāo)式行走機(jī)構(gòu)、關(guān)節(jié)式旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和焊槍；關(guān)節(jié)式旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)置于直角坐標(biāo)式行走機(jī)構(gòu)上面；焊槍懸掛于關(guān)節(jié)式旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上面；機(jī)器人本體、焊接電源模塊、機(jī)器人輔助模塊、焊縫跟蹤模塊分別與機(jī)器人控制系統(tǒng)連接；機(jī)器人控制系統(tǒng)包括三維圖像處理模塊、模型預(yù)處理模塊、焊縫信息獲得模塊、焊接任務(wù)規(guī)劃模塊、焊接路徑規(guī)劃模塊、焊接參數(shù)優(yōu)化模塊、動態(tài)圖形仿真模塊和生成加工文件模塊。
[0008]上述技術(shù)方案的本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，因機(jī)器人本體由直角坐標(biāo)式行走機(jī)構(gòu)、關(guān)節(jié)式旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和焊槍組成，配合焊接電源模塊、機(jī)器人輔助模塊、焊縫跟蹤模塊和機(jī)器人控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)大范圍機(jī)器人焊接、焊接參數(shù)及路徑離線規(guī)劃、焊縫位置跟蹤、焊接軌跡數(shù)據(jù)的自動提取和人工輔助焊接，滿足了大型H型鋼的焊接要求。
[0009]本實(shí)用新型采用如下優(yōu)選方案:
[0010]直角坐標(biāo)式行走機(jī)構(gòu)為龍門式兩自由度直角坐標(biāo)式行走機(jī)構(gòu)。
[0011]龍門式兩自由度直角坐標(biāo)式行走機(jī)構(gòu)的工作范圍是:長為12000mm、寬為4000mmo
[0012]關(guān)節(jié)式旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)能夠沿著垂直于直角坐標(biāo)式行走機(jī)構(gòu)前后移動。
[0013]關(guān)節(jié)式旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)為懸掛式五自由度機(jī)器人關(guān)節(jié)式旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。
[0014]關(guān)節(jié)式旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是能夠確定焊槍的焊接路徑、空間指向和焊槍的空間姿態(tài)的五自由度機(jī)器人關(guān)節(jié)式旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。
[0015]焊接電源模塊為DSP全數(shù)字化脈沖焊接電源。
[0016]機(jī)器人控制系統(tǒng)與焊接電源進(jìn)行通信，用于控制焊接電流、電壓、送絲速度和控制焊機(jī)的起弧、息弧、再引弧。
[0017]本實(shí)用新型還公開了一種移動式弧焊機(jī)器人的控制系統(tǒng)，包括三維圖形處理模塊、模型預(yù)處理模塊、焊縫信息獲取模塊、焊接任務(wù)規(guī)劃模塊、焊接路徑優(yōu)化模塊、焊接參數(shù)優(yōu)化模塊、圖形仿真模塊、生成焊接加工文件模塊，
[0018]所述三維圖形處理模塊是用于協(xié)助完成焊縫信息獲取、焊接路徑規(guī)劃和動態(tài)圖形仿真。
[0019]所述模型預(yù)處理模塊是用于對Xsteel模型進(jìn)行預(yù)處理，對焊縫信息進(jìn)行提取。
[0020]Xsteel是芬蘭Tekla公司開發(fā)的鋼結(jié)構(gòu)詳圖設(shè)計(jì)軟件，它是通過首先創(chuàng)建三維模型以后自動生成鋼結(jié)構(gòu)詳圖和各種報(bào)表，是一個三維智能鋼結(jié)構(gòu)模擬、詳圖的軟包。
[0021]所述焊縫信息獲取模塊是用于提供一個與三維CAD / CAM軟件的接口，導(dǎo)入三維實(shí)體模型；并用于抽取焊縫位置、焊縫姿態(tài)、焊縫矢量、焊縫起始點(diǎn)坐標(biāo)、焊縫終點(diǎn)坐標(biāo)、焊縫兩側(cè)母材的表面法向矢量、板厚。
[0022]“CAD/CAM”即機(jī)械行業(yè)的“計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與輔助制造”。
[0023]所述焊接任務(wù)規(guī)劃模塊，通過人機(jī)交互方式，用于選擇焊接順序、對長焊縫、曲折焊縫的分段處理、制訂焊接工藝，形成待焊焊縫，輸出給焊接路徑優(yōu)化模塊處理。
[0024]所述焊接路徑優(yōu)化模塊是根據(jù)焊縫姿態(tài)結(jié)合焊槍姿態(tài)優(yōu)化，對機(jī)器人的運(yùn)動進(jìn)行優(yōu)化。
[0025]所述焊接參數(shù)優(yōu)化模塊是系統(tǒng)根據(jù)焊接方法、板厚、坡口型式及焊槍姿態(tài)在焊接參數(shù)數(shù)據(jù)庫選擇焊接參數(shù)，使系統(tǒng)能夠根據(jù)焊縫的姿態(tài)或者板厚的焊接條件的變化，實(shí)時地改變焊接參數(shù)，獲得最佳焊接參數(shù)。
[0026]所述圖形仿真模塊是模擬整個焊接過程，檢查發(fā)生碰撞的可能性及機(jī)器人的運(yùn)動是否合理，并計(jì)算機(jī)器人的工作循環(huán)時間，為離線編程結(jié)果的可行性提供參考。
[0027]所述生成焊接加工文件模塊是把規(guī)劃結(jié)果轉(zhuǎn)換成機(jī)器人控制柜能夠識別的語言，生成加工文件；加工文件下載到機(jī)器人控制柜上實(shí)現(xiàn)焊接。
【附圖說明】
[0028]圖1是本實(shí)用新型的機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖2是本實(shí)用新型的機(jī)器人控制系統(tǒng)流程圖。
[0030]圖中:
[0031]I一龍門式兩自由度直角坐標(biāo)式行走機(jī)構(gòu)；2—懸掛式五自由度機(jī)器人關(guān)節(jié)式旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；3—焊槍。