本技术介绍了一种针对大口径管道焊接机器人的分段运动规划技术与系统。该技术涉及构建焊接机器人的运动学模型,并进行深入的运动学分析。同时,还包括了大口径管道焊缝的方程建立和方程求解过程,旨在优化焊接机器人的运动路径,提高焊接效率和质量。
背景技术
焊接是大口径压力容器制造中的重要环节,由于高温、粉尘、弧光辐射等焊等的存在,焊接工作环境往往比较恶劣。因此智能化机器人开始进入焊接领域,利用焊接机器人开展自动化焊接,不仅能提升焊接质量的一致性,还可提高生产效率、降低成本,是推进焊接工作智能化制造的关键。
大口径压力容器在船舶、海工等领域较为常见。由于其特殊的工作性质,往往处于恶劣的服役环境中,其焊缝表面不可避免地会受到气体和液体等高腐蚀性的环境介质与高温高压等交变载荷的重复作用,这无疑对相贯线结构的焊接质量提出了更高的要求。精确的运动规划对于自动化焊接至关重要,它能最大限度地减少焊接后失效问题,确保焊接的长期可靠性和稳定性。
当前研究主要集中在小口径贯穿件的焊接,规则型或连续型焊缝的焊接时运动规划已相对成熟,授权号为CN 113942017 B的中国发明专利中提出了变曲率截面焊点焊枪姿态自动生成方法,该方法与变位机相结合,在焊接过程中涉及变位机对工件的旋转,且并未对焊缝进行分段,不适用于船舶中大型构件的焊接。
相对于小口径贯穿件的焊接,规则型或连续型焊缝的焊接而言,大口径贯穿件(骑坐式和横插式)的焊接存在多方面技术难题。首先,由于尺寸较大且结构复杂,焊接路径变化频繁,焊接姿态变换较大难以控制;然后,相对于骑坐式贯穿件而言横插式贯穿件的焊接工况更加复杂,需要在不同焊接分段使用不同的焊接工艺,如立焊、仰焊和横焊等;其次,路径多变增加了设备干涉的风险,影响焊接过程的顺利性;最后,高精度要求下对末端执行器的速度和加速度控制提出了严苛的稳定性需求。因此,目前大口径压力容器的焊接多以人工焊接为主,焊接精度受焊接人员的专业技术水平影响较大,导致焊接过程耗时耗力且质量难以保证,无法满足当前工业生产的加工要求。
因此,开展面向大口径贯穿件的焊接机器人分段运动规划方法研究,焊接机器人的运动规划在大口径贯穿件自动化焊接过程中极为重要,精确的运动规划能够最大限度地减少焊接后失效问题的发生,确保焊接的长期可靠性和稳定性。
实现思路