一种利用多自由度机器人的3d打印焊接方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种多自由度的焊接机器人，属于机器人领域，具体涉及一种利用多自由度机器人的3D打印焊接方法。
【背景技术】
[0002]在现有自动焊接机器人中，占大多数的都是“示教-再现”型机器人。在实际弧焊过程中，焊接条件是经常变化的，常因为存在变形、变错边、变间隙、变散热、工件加工误差和装配误差等因素造成焊缝位置和尺寸的变化，导致焊缝和示教轨迹有偏差。现在主要运用焊视觉传感和图像处理等技术解决焊缝跟踪难题。焊缝跟踪、视觉传感和图像处理技术也成为现在自动焊接机器人研究中的热点与难点。然而运用此技术的焊接机器人焊接质量一般、操作繁琐且价格昂贵。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用多自由度机器人的3D打印焊接方法，避免了当前焊接机器人因焊缝跟踪、图像识别等原因导致焊接质量不佳的问题。
[0004]本发明采用的技术方案为:一种利用多自由度机器人的3D打印焊接方法，该焊接方法使用的设备包括计算机以及受其控制的车间焊接机器人，并采用以下步骤进行:
[0005]第一步:打开计算机，按比例建立或导入焊接件的3D模型，将所需焊接件模型放置在计算机模拟工作台上，与实物焊接件在车间辅助工作台上的位置摆放一致；
[0006]第二步:确定焊缝位置；找到在焊接件上所需焊接的部位，将鼠标指针放置在焊缝的一端，长按并拖动鼠标，画出焊缝的轨迹，结束后松开鼠标；这时可以选择按照人工手动指定的焊缝轨迹焊接，亦可让计算机进行图像捕捉，可以更精准的捕捉直线、几何图形以及相贯线等规则焊缝。指定焊缝结束后，焊缝将以醒目颜色显示出来，等待用户确认；
[0007]第三步:用户确定焊缝之后，计算机将自动计算出焊缝的轨迹坐标，将焊缝的位置储存起来，并编译成执行级机器人语言，为3D打印焊接做准备；
[0008]第四步:在计算机上模拟车间焊接过程，确认无误后将焊缝轨迹命令输出给车间焊接机器人；
[0009]第五步:计算机直接控制车间焊接机器人的焊接手臂，焊接手臂可以在X、Y、Z轴上移动，每个轴向可进行360°旋转，焊接手臂顶端连接有氩弧焊接机的焊枪，从而进行多维度、无死角焊接；按照计算机模拟工作台焊接件的摆放位置，准确无误的将车间焊接件摆放在车间辅助工作台上，并固定稳妥；车间辅助工作台上标有X、Y轴坐标刻度，车间辅助工作台平面Z = O ;
[0010]第六步:在车间模拟焊接过程，让机器人模拟焊接过程，按接收到的计算机命令沿焊缝轨迹运动，焊接机不工作，检查是否有细微误差或错误；
[0011]第七步:确认无误后，给焊接件通电，机器手臂和焊枪同时工作，机器人按焊缝轨迹运动并带动焊枪焊接，焊接机自动填补焊接丝，边焊接边水冷，进行3D打印焊接生产。
[0012]作为优选，所述计算机可以位于操作车间，也可以置于办公室。
[0013]作为优选，所述氩弧焊接机为具有自动填丝和水冷功能的氩弧焊接机，能在焊接的同时提供焊料并水冷。
[0014]本发明借鉴最新的3D打印机技术，按照其建模一切片一打印的过程重新构思，发明了建立模型一指定焊缝一自动焊接的新过程，避免了上述难点。整个机器人工作区域可视为一个大型、开放式的3D打印机内部，机器人手臂上的焊枪即可看作打印机的喷嘴，以“打印”的方式进行焊接。运用此技术焊接精度高，适用于任何形状的焊缝。与传统示教型自动焊接机器人相比，无需焊接环境识别、焊缝跟踪、处理图像以及大量传感器。
[0015]有益效果:本发明避免了现代自动焊接机器人中因焊缝追踪、图形处理等问题导致焊接质量不佳的状况，不需要大量的传感器，成本低廉，焊接稳定，操作方便。
【附图说明】
[0016]图1为本发明焊接方法的流程框图；
[0017]图2为车间辅助工作台上焊接操作示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步说明。
[0019]如图1所示，一种利用多自由度机器人的3D打印焊接方法，该焊接方法使用的设备包括计算机以及受其控制的车间焊接机器人，并采用以下步骤进行:
[0020]第一步:打开计算机，按比例建立或导入焊接件的3D模型，将所需焊接件模型放置在计算机模拟工作台上，与实物焊接件在车间辅助工作台上的位置摆放一致；
[0021]第二步:确定焊缝位置；找到在焊接件上所需焊接的部位，将鼠标指针放置在焊缝的一端，长按并拖动鼠标，画出焊缝的轨迹，结束后松开鼠标；这时可以选择按照人工手动指定的焊缝轨迹焊接，亦可让计算机进行图像捕捉，可以更精准的捕捉直线、几何图形以及相贯线等规则焊缝。指定焊缝结束后，焊缝将以醒目颜色显示出来，等待用户确认；
[0022]第三步:用户确定焊缝之后，计算机将自动计算出焊缝的轨迹坐标，将焊缝的位置储存起来，并编译成执行级机器人语言，为3D打印焊接做准备；
[0023]第四步:在计算机上模拟车间焊接过程，确认无误后将焊缝轨迹命令输出给车间焊接机器人；
[0024]第五步:如图2所示，计算机直接控制车间焊接机器人的焊接手臂，焊接手臂可以在X、Y、Z轴上移动，每个轴向可进行360°旋转，焊接手臂顶端连接有氩弧焊接机的焊枪1，从而进行多维度、无死角焊接；按照计算机模拟工作台焊接件的摆放位置，准确无误的将所需焊接工件一 2和所需焊接工件二 4摆放在车间辅助工作台5上，并固定稳妥，所需焊接工件一 2和所需焊接工件二 4之间为所需焊接的焊缝3 ;所述氩弧焊接机为具有自动填丝和水冷功能的氩弧焊接机，能在焊接的同时提供焊料并水冷；车间辅助工作台上标有X、Y轴坐标刻度，车间辅助工作台平面Z = O ;
[0025]第六步:在车间模拟焊接过程，让机器人模拟焊接过程，按接收到的计算机命令沿焊缝轨迹运动，焊接机不工作，检查是否有细微误差或错误；
[0026]第七步:确认无误后，给焊接件通电，机器手臂和焊枪同时工作，机器人按焊缝轨迹运动并带动焊枪焊接，焊接机自动填补焊接丝，边焊接边水冷，进行3D打印焊接生产。
[0027]本发明机器人与计算机及其相应软件配合使用，还包括焊接件固定装置、给焊接机器人供电的电源、线缆等等。本发明方法可对外适配多种焊接机器人。
[0028]应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
【主权项】
1.一种利用多自由度机器人的3D打印焊接方法，其特征在于:该焊接方法使用的设备包括计算机以及受其控制的车间焊接机器人，并采用以下步骤进行: 第一步:打开计算机，按比例建立或导入焊接件的3D模型，将所需焊接件模型放置在计算机模拟工作台上，与实物焊接件在车间辅助工作台上的位置摆放一致； 第二步:确定焊缝位置；找到在焊接件上所需焊接的部位，将鼠标指针放置在焊缝的一端，长按并拖动鼠标，画出焊缝的轨迹，结束后松开鼠标；这时可以选择按照人工手动指定的焊缝轨迹焊接，亦可让计算机进行图像捕捉；指定焊缝结束后，焊缝将以醒目颜色显示出来，等待用户确认； 第三步:用户确定焊缝之后，计算机将自动计算出焊缝的轨迹坐标，将焊缝的位置储存起来，并编译成执行级机器人语言，为3D打印焊接做准备； 第四步:在计算机上模拟车间焊接过程，确认无误后将焊缝轨迹命令输出给车间焊接机器人； 第五步:计算机直接控制车间焊接机器人的焊接手臂，焊接手臂可以在X、Y、Z轴上移动，每个轴向可进行360°旋转，焊接手臂顶端连接有氩弧焊接机的焊枪，从而进行多维度、无死角焊接；按照计算机模拟工作台焊接件的摆放位置，准确无误的将车间焊接件摆放在车间辅助工作台上，并固定稳妥；车间辅助工作台上标有X、Y轴坐标刻度，车间辅助工作台平面Z=O ; 第六步:在车间模拟焊接过程，让机器人模拟焊接过程，按接收到的计算机命令沿焊缝轨迹运动，焊接机不工作，检查是否有细微误差或错误； 第七步:确认无误后，给焊接件通电，机器手臂和焊枪同时工作，机器人按焊缝轨迹运动并带动焊枪焊接，焊接机自动填补焊接丝，边焊接边水冷，进行3D打印焊接生产。2.根据权利要求1所述的一种利用多自由度机器人的3D打印焊接方法，其特征在于:所述计算机可以位于操作车间，也可以置于办公室。3.根据权利要求1所述的一种利用多自由度机器人的3D打印焊接方法，其特征在于:所述氩弧焊接机为具有自动填丝和水冷功能的氩弧焊接机，能在焊接的同时提供焊料并水冷。
【专利摘要】本发明公开了一种利用多自由度机器人的3D打印焊接方法，包括计算机和车间焊接机器人，所述计算机控制车间焊接机器人的焊接手臂，借鉴3D打印新型技术，在计算机中建立焊接件3D模型，随后在模型中指定需要焊接的焊缝，计算机会提取出焊缝轨迹坐标，编译成执行级机器人语言命令，随后输出给车间的焊接机器人，在模拟无误后，实现3D打印焊接。本发明避免了现代自动焊接机器人中因焊缝追踪、图形处理等问题导致焊接质量不佳的状况，焊接稳定，操作方便，不需要大量的传感器，成本低廉。
【IPC分类】B23K9/02, B23K9/16, B25J9/16
【公开号】CN105171742
【申请号】
【发明人】周剑秋, 杨晶歆, 潘燕萍, 吴波, 朱建威
【申请人】南京工业大学, 常州市天龙光电设备有限公司
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年7月20日