一种六自由度自动优化路径智能焊接平台及方法技术

本发明专利技术提供一种六自由度自动优化路径智能焊接平台及方法，所述的一种六自由度自动优化路径智能焊接平台包括焊接平台系统，所述焊接平台系统与桁车系统连接，在所述桁车系统上设置机器人，智能控制系统控制所述机器人进行焊接。与现有技术相比，本发明专利技术所述的一种六自由度自动优化路径智能焊接平台，在桁车系统上设置机器人，该设置使得平台系统、桁车系统相互配合能够为机器人提供X、Y和Z方向的位移，从而使得机器人的运动空间变大，提高了机器人的运动自由度和柔性，消除了机械死角；进而使得机器人能够一次性实现空间跨度较大、长度较长焊缝的焊接，提高了焊接的精度。提高了焊接的精度。提高了焊接的精度。

An intelligent welding platform and method for automatic path optimization with six degrees of freedom

【技术实现步骤摘要】
一种六自由度自动优化路径智能焊接平台及方法


[0001]本专利技术涉及工业机器人
，具体为一种六自由度自动优化路径智能焊接平台及方法。

技术介绍

[0002]目前的焊接自动化方案，一般是焊接机器人，能够满足小型工件的焊接要求，由于受到机器人臂展的限制，对于空间跨度较大的焊缝就不能实现一次完成焊接，需要在焊接的过程中进行工件二次装夹或者移动机器人，采用多次定位的方式完成焊接，精度无法保证，对于某些要求较高的长焊缝甚至不能完成；而采用桁车系统加六轴焊接机器人的方案会出现9个关节，导致求解困难，对某些位置的逆求解可能会出现求解困难，有时甚至会出现无解的情况，有时甚至会出现无解的情况，目前这种方案基本上处于一种半自动化的状态，六轴和桁车采用两套控制系统，分别控制，且内部控制算法一般采用真求解的方式提前规划焊接路径，对于一些复杂的路径还要结合人工示教的方式完成焊缝的焊接；另一种是采用桁车加焊枪的方式，这种方式一般要根据常用工件的尺寸和精度要求选择合适的桁车，且系统自由度较低，且机构柔性不够，有些需要焊枪多角度多位置的焊缝不能完成，应用范围有限。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种六自由度自动优化路径智能焊接平台及方法，以解决现有技术中对于空间跨度较大的焊缝就不能实现一次完成焊接，需要在焊接的过程中进行工件二次装夹或者移动机器人，采用多次定位的方式完成焊接，精度无法保证，对于某些要求较高的长焊缝甚至不能完成的问题。
[0004]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0005]一种六自由度自动优化路径智能焊接平台，所述的一种六自由度自动优化路径智能焊接平台包括焊接平台系统，所述焊接平台系统与桁车系统连接，在所述桁车系统上设置机器人，智能控制系统控制所述机器人进行焊接。
[0006]本专利技术所述的一种六自由度自动优化路径智能焊接平台，焊接平台系统与桁车系统连接，该设置一方面增强了焊接平台系统的支撑稳定性；另一方面增强了桁车系统的支撑稳定性；此外，还实现了三自由度大运动范围的智能定位功能，提高了焊接的精度。在桁车系统上设置机器人，机器人具有三个自由度，可在小范围内多角度实现焊接，该设置使得焊接平台系统、桁车系统相互配合能够为机器人提供X、Y和Z方向的位移，从而使得机器人的运动空间变大，提高了机器人的运动自由度和柔性，消除了机械死角；进而使得机器人能够一次性实现空间跨度较大、长度较长焊缝的焊接，提高了焊接的精度。智能控制系统控制机器人进行焊接，保证了焊接的精度和可控性，提高了焊接的精度和工艺质量。
[0007]进一步的，所述机器人包括三自由度机械手和焊枪，在所述三自由度机械手上安装焊枪，在所述三自由度机械手与所述焊枪的连接处安装摄像装置和激光雷达传感器组
件。
[0008]在三自由度机械手上安装焊枪，提高了六自由度自动优化路径智能焊接平台的自由度和柔性；在三自由度机械手与焊枪的连接处安装摄像装置和激光雷达传感器组件使得机器人能够在小范围内实现多角度的精确焊接。摄像装置可实现对于小范围内焊缝的捕捉定位，利用激光雷达传感器器组件可以扫描焊接面，获得焊接面的数据，可以实时反馈焊枪与周围障碍物的距离或者焊枪与被焊接工件的距离，便于六自由度自动优化路径智能焊接平台在焊接工件的过程中控制所述焊枪避开障碍物移动，通过在系统控制实现一个无碰撞的焊接路径，实现避障与防止撞抢的功能。
[0009]进一步的，所述三自由度机械手的一端与所述焊枪连接，所述三自由度机械手的另一端通过机械手桁车连接结构与所述桁车系统的Z轴丝杆连接。
[0010]进一步的，所述焊接平台系统包括焊接工作平台和焊接平台支架，在所述焊接平台支架上设置焊接工作平台和控制站台，在所述控制站台上设置防护结构。
[0011]进一步的，所述桁车系统包括桁车支架、支撑板和桁车横梁，所述桁车支架与所述焊接平台支架连接，在所述桁车支架上设置所述支撑板，在所述支撑板上设置X轴导轨，所述桁车系统通过支撑板和X轴导轨能够为所述机器人提供X方向的位移。
[0012]桁车支架与焊接平台支架连接的设置一方面增强了焊接平台支架的支撑力度，提高了对焊接工作平台的支撑稳定性；另一方面增强了桁车支架的支撑力度，提高了对桁车系统的支撑稳定性。
[0013]进一步的，在两个所述支撑板之间设置所述桁车横梁，在所述桁车横梁上设置Y轴导轨、Z轴丝杆和送丝机，所述桁车系统通过桁车横梁和Y轴导轨能够为所述机器人提供Y方向的位移，所述桁车系统通过Z轴丝杆和送丝机能够为所述机器人提供Z方向的位移。
[0014]进一步的，所述智能控制系统包括电控柜和人机交互显示系统，在所述电控柜的内部设置电机驱动和控制线路，所述人机交互显示系统包括显示器，在所述显示器的下方设置升降架。
[0015]本专利技术的第二方面，提出了一种六自由度自动优化路径大型智能焊接方法，所述的一种六自由度自动优化路径大型智能焊接方法使用所述的一种六自由度自动优化路径智能焊接平台，所述一种六自由度自动优化路径大型智能焊接方法包括如下步骤：
[0016]开始；
[0017]装夹工件；
[0018]扫描工件匹配特征锁定工件焊缝大致区域；
[0019]确认焊接路径；
[0020]确认最优焊接路径和速度；
[0021]完成焊接工作。
[0022]进一步的，在确认最优焊接路径和速度的过程中，系统通过遗传算法自动计算最优路径。
[0023]通过遗传算法对焊接路径进行优化，提高了焊接的工艺质量和加工效率。
[0024]更进一步的，在确认最优焊接路径和速度的过程中，采用雅克比求解对焊接路径进行速度的规划。
[0025]焊接质量的与焊接速度有直接关系，通过雅克比求解对焊接路径进行速度规划，
有利于提高焊缝质量。
[0026]本专利技术的提出一种六自由度自动优化路径智能焊接平台及方法，相对于现有技术而言，本专利技术所述的一种六自由度自动优化路径智能焊接平台及方法具有以下有益效果：
[0027]1)本专利技术所述的一种六自由度自动优化路径智能焊接平台及方法，在桁车系统上设置机器人，该设置使得焊接平台系统、桁车系统相互配合能够为机器人提供X、Y和Z方向的位移，一方面使得机器人的运动空间变大，提高了机器人的运动自由度和柔性，消除了机械死角；进而使得机器人能够一次性实现空间跨度较大、长度较长焊缝的焊接，提高了焊接的精度；另一方面覆盖了更大的作业面积，突破了传动机器人焊机的空间臂长限制，减少了搬运的工序，提高了工作效率，降低了成本。
[0028]2)本专利技术所述的一种六自由度自动优化路径智能焊接平台及方法，焊接平台系统与桁车系统连接，该设置一方面增强了焊接平台系统的支撑稳定性；另一方面增强了桁车系统的支撑稳定性；此外，还实现了三自由度大运动范围的智能定位功能，提高了焊接的精度。
[0029]3)本专利技术所述的一种六自由度自动优化路径智能焊接平台及方法，智能控制系统控制机器人进行焊接，保证了焊接的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种六自由度自动优化路径智能焊接平台，其特征在于，所述的一种六自由度自动优化路径智能焊接平台包括焊接平台系统，所述焊接平台系统与桁车系统连接，在所述桁车系统上设置机器人，智能控制系统控制所述机器人进行焊接。2.根据权利要求1所述的一种六自由度自动优化路径智能焊接平台，其特征在于，所述机器人包括三自由度机械手(9)和焊枪(11)，在所述三自由度机械手(9)上安装焊枪(11)，在所述三自由度机械手(9)与所述焊枪(11)的连接处安装摄像装置和激光雷达传感器组件(10)。3.根据权利要求2所述的一种六自由度自动优化路径智能焊接平台，其特征在于，所述三自由度机械手(9)的一端与所述焊枪(11)连接，所述三自由度机械手(9)的另一端通过机械手桁车连接结构与所述桁车系统的Z轴丝杆(18)连接。4.根据权利要求1所述的一种六自由度自动优化路径智能焊接平台，其特征在于，所述焊接平台系统包括焊接工作平台(7)和焊接平台支架(14)，在所述焊接平台支架(14)上设置焊接工作平台(7)和控制站台(21)，在所述控制站台(21)上设置防护结构。5.根据权利要求4所述的一种六自由度自动优化路径智能焊接平台，其特征在于，所述桁车系统包括桁车支架(4)、支撑板(13)和桁车横梁(19)，所述桁车支架(4)与所述焊接平台支架(14)连接，在所述桁车支架(4)上设置支撑板(13)，在所述支撑板(13)上设置X轴导轨(5)，所述桁车系统通过所述支撑板(13)和X轴导轨(5)能够为所述机器人提供X方向的位移。6.根据权利要求5所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：许建平，王美冈，
申请(专利权)人：江苏新控智能机器科技有限公司，
类型：发明
国别省市：