面向盾构机制造的移动式焊接机器人的研制

针对盾构机盾体焊接特点研制了适用于盾构机焊接的移动式焊接机器人系统。根据机器人焊接作业需求,设计成分体式结构,焊接机头小巧,方便搬运及安装。该焊接机器人适用于横焊、平焊、立焊3种位置焊接模式,并可以对不同的焊接过程参数进行分类管理;具有多层多道焊的"坡口规划"及焊缝示教等功能,可满足盾构机厚板多层多道自动化焊接。利用研制的移动式焊接机器人在盾构机制造现场进行工艺焊接试验,试验结果证明,该移动式机器人能够满足盾构机盾体厚板焊缝自动焊接要求。     

钢结构现场作业焊接机器人研究与应用

综述钢结构在我国建筑工程中的飞跃发展,分析由钢结构带动的焊接技术和焊接装备的发展情况.针对建筑钢结构现场安装施工的焊接作业,系统阐述了笔者团队研究的系列作业焊接机器人的研究成果和现场推广应用情况,开发出适合于现场施工作业的移动式焊接机器人,采用焊缝轨迹示教、焊接参数数据管理、焊接电源联动控制以及高效双枪和全数字化等技术,解决了诸多困扰现场焊接问题,并在国家标志性工程上获得成功推广应用.     

柔性轨道全位置焊接机器人研究

针对钢结构现场焊接的工程实践,开发出系列柔性轨道套位置焊接机器人,可选用直导轨、圆导轨、柔性轨道,实现各种复杂曲面的全位置焊接;设计出在线焊缝轨迹示教、在线全位置焊接参数控制、离线焊接参数设置等智能控制程序,并开发出自主学习开放式专家系统,可适应不规则焊缝的轨迹跟踪,实现多层多道焊及全位置焊的自动化焊接.实践表明,该焊接机器人能够较好完成复杂工件的多种焊缝的现场焊接工艺要求.     

基于WebGL的焊接机器人仿真及多层多道路径规划

针对中厚板机器人焊接运动仿真、多层多道路径规划等需求,开发了一种基于Web GL的开放的机器人焊接离线编程系统.首先搭建了基于激光视觉传感的机器人MAG焊接系统,接着利用Java Script,Web GL等技术搭建了仿真平台,通过传感器获取焊道的三维点云数据,利用点云处理技术对焊道特征信息进行提取,在此基础上,进一步提出了对20 mm厚的开V形坡口钢板的多层多道路径规划策略,最终完成了V形坡口4层10道的焊接实验.结果表明,该系统对机器人焊接自动化、智能化关键技术提供了可靠的实现途径.     

箱型钢结构焊接机器人系统机构设计与研究

箱型钢结构在建筑、桥梁等领域的应用愈来愈广泛,针对安装现场迫切需要解决的自动化焊接问题,提出了一种箱型钢结构焊接机器人系统。在对其总体结构进行了功能分析和论证的基础上,进行了机械结构详细设计。在焊接机器人系统水平安装和垂直安装两种极限使用位置下,对所设计的轨道机械结构进行了力学有限元分析,结果表明:该机构设计合理,力学性能完全满足使用要求。该机器人系统具有使用灵活、可适用于不同尺寸的钢结构焊接、有助于获得良好的焊接质量和较高的焊接效率、适应条件恶劣的现场焊接工况等优点。     

钢结构全位置焊接机器人的研究与开发

介绍了一组适用于钢结构焊接的GDC型全位置焊接机器人.该焊接机器人具有在线焊缝轨迹示教、在线全位置焊接参数示教、离线焊接参数设置等智能控制手段,可适应不规则焊缝的轨迹跟踪,实现多层多道焊及全位置焊的自动化焊接,并可灵活方便地完成多台焊接机器人的焊接参数设置.GDC-1型焊接机器人已成功应用于"奥运鸟巢工程"现场焊接,可在建筑铜结构焊接工程中推广应用.     

北京新机场航站楼C形柱箱形结构的机器人焊接

采用移动式焊接机器人对北京新机场航站楼C形柱箱形梁进行了现场焊接。焊前针对C形柱对接V形坡口横焊及K形坡口立焊进行了机器人焊接工艺评定,在此基础上,将移动式焊接机器人用于C形柱箱形梁的现场焊接施工,焊后超声波检测结果均合格。应用表明,移动式焊接机器人可以应用于建筑钢结构的现场焊接施工。     

盾构机焊接/切割机器人的研制

针对盾构机盾体结构复杂、焊接耗时长这一问题,设计了全自动焊接/切割机器人.该机器人同时具备焊接/切割功能,能够进行多层多道自动焊接,并满足焊缝自动切割要求;焊接机器人控制系统具有横焊、平焊、立焊三种位置的焊接数据库,每个数据库中层数、道数可灵活设置;具有坡口规划和轨迹存储功能,实现不规则坡口的多层多道自动焊.利用所研发的焊接/切割机器人进行盾体自动焊接及切割试验,试验结果表明,该机器人能够满足盾构机盾体焊缝自动焊接及切割要求.     

厚板T形接头机器人焊接工艺研究与应用

为提高焊接效率,降低工人劳动强度,针对建筑钢结构制造中的焊接结构特点,研究厚板T形接头双面坡口(K形坡口)机器人自动化焊接工艺。介绍了Mini型焊接机器人系统组成及结构特点,组装过程使用直径5.0 mm的粗焊丝控制组装间隙,通过三角形陶瓷衬垫保证机器人打底焊背面焊缝成形,采用手动检测的方式检测焊缝信息并生成焊接工艺参数,在端部定位焊点上接触引弧,实现厚板T形接头的机器人自动焊接。     

基于机器人的多层多道马鞍形焊缝自动焊接应用研究

针对含盆形坡口的马鞍形焊缝的多层多道焊,研究了一种基于工业机器人的自动化焊接方法,包括机器人运动轨迹规划、焊道排布、焊枪姿态设定、焊接参数设定、起弧收弧优化、自动排道软件设计等具体内容,并且针对3种不同规格的工件进行了焊接试验。试验结果表明,该方法能充分保证焊接质量和成形效果,同时还具有广泛的适用性。     

中厚板变坡口焊缝填充自适应控制系统

针对中厚板变坡口机器人焊接焊缝填充的问题,利用激光传感器扫描坡口拟合出坡口截面积变化规律. 设计焊接数据库,存储不同焊接参数下对应的焊缝截面积,使用最小二乘法推理出焊缝截面积与焊接速度的函数关系. 根据坡口截面积变化规律,自适应控制焊接速度的变化,从而使得工件坡口刚好填满,解决了变坡口焊接参数调整的难题. 可用数据库语言对知识库进行规范管理,不断完善焊接数据库. 以厚度为12 mm的变坡口中厚板为例进行试验. 结果表明,该系统焊接效果良好,坡口金属填充量误差较小.     

厚壁管道的机器人自动焊研究

全自动焊技术是管道焊接技术的发展方向.研究了一种新型管道全位置焊接机器人,分析了管道全位置焊接机器人的系统组成.并进行了焊接材料、焊接方向、焊接坡口形式、焊接规范等工艺试验研究,试验结果表明,该焊接机器人可满足现场管道焊接作业要求,焊缝成形美观、内在质量好,接头符合相关标准要求.     

基于激光传感器的机器人自适应多层多道焊接

针对机器人自动化焊接过程中工件的定位误差、加工误差和激光传感器的安装误差的问题,提出了一种基于线结构视觉激光传感器获取焊缝形状位置信息,并使机器人能够自动调整焊枪位置和姿态来修正误差,同时自适应不同角度焊缝的多层多道路径规划方法。首先进行手眼标定,采用pyqt5在windows系统环境下部署焊接机器人手眼标定软件,把焊道空间点信息从视觉坐标系转换为机器人基坐标系下。然后对工件进行扫描,通过预设定算法完成对实际坐标点的预处理计算,并自适应调节工具坐标系的位姿弥补偏差;最后根据处理得到的焊缝坡口的特征参数和焊接工艺要求,规划多层多道焊接的路径完成焊接。对中厚板碳钢单边V形坡口进行试验,结果表明,该方法具有良好的实用性。     

奥运(鸟巢)工程焊接机器人研究与应用

分析了国家体育场馆(鸟巢)工程铜结构焊接的特点和要求,研发了一种用于"鸟巢"工程钢结构焊接的轨道式焊接机器人.该机器人机构设计新颖,具有焊缝轨迹示教、焊接参数存储记忆、焊接电源联动控制等功能,可解决厚壁长焊缝、多种焊接位置钢结构的焊接,可满足钢结构现场焊接施工需求,已在奥运"鸟巢"工程中得到应用.     

海洋石油工程固定式导管架平台TKY节点的焊接

为了提高大型相贯构件机器人焊接的焊道规划准确性,提出了抛物线模型,结合等面积与等高法研究了多层多道焊道排布方法. 首先,规划焊接工艺参数、焊道的横截面、焊接顺序以及焊枪位姿,进一步推导出焊道排布算法的公式,借助MATLAB软件进行多层多道焊道排布的仿真;最后通过机器人焊接试验验证多层多道排布的方法. 结果表明,仿真的焊道排布结果与试验的V形坡口每层每道轮廓相吻合,说明提出的基于抛物线模型的多层多道排布算法是准确可行的. 该研究成果为机器人焊接相贯构件的多层多道焊道排布提供了重要的理论基础.     

盾构机焊接/切割机器人研制

针对盾构机盾体结构复杂、焊接耗时长这一问题,设计了全自动焊接/切割机器人。该机器人同时具备焊接/切割功能,能够进行多层多道自动焊接,并满足焊缝自动切割要求;焊接机器人控制系统具有横焊、平焊、立焊三种位置的焊接数据库,每个数据库中层数、道数可灵活设置;具有坡口规划和轨迹存储功能,实现不规则坡口的多层多道自动焊。利用所研发的焊接/切割机器人进行盾体自动焊接及切割试验,试验结果表明,该机器人能够满足盾构机盾体焊缝自动焊接及切割要求。     

基于抛物线模型的V形坡口焊道规划排布

为了提高大型相贯构件机器人焊接的焊道规划准确性，提出了抛物线模型，结合等面积与等高法研究了多层多道焊道排布方法.首先，规划焊接工艺参数、焊道的横截面、焊接顺序以及焊枪位姿，进一步推导出焊道排布算法的公式，借助MATLAB软件进行多层多道焊道排布的仿真；最后通过机器人焊接试验验证多层多道排布的方法.结果表明，仿真的焊道排布结果与试验的V形坡口每层每道轮廓相吻合，说明提出的基于抛物线模型的多层多道排布算法是准确可行的.该研究成果为机器人焊接相贯构件的多层多道焊道排布提供了重要的理论基础.     

坡口偏差厚板机器人多道焊接方法

厚板构件在工程机械及重工行业等领域应用广泛,但许多工况的坡口因为加工和组对等原因存在较大偏差. 针对工件加工和组对出现的坡口间隙不一致、坡口角度偏差和错边等三种典型问题,分别给出了应对方法和修正措施. 通过焊接摆动参数调整补偿坡口间隙不一致时造成的偏差,采用焊接参数和摆动参数调节实施联合补偿坡口角度偏差带来的影响,以焊道数量调整和焊接电流周期变化补偿坡口组对错边情况. 采用这些措施,利用焊接机器人进行坡口偏差工况焊接试验. 焊后接头填充饱满,焊缝外观无明显缺陷. 焊缝截面观察焊道排列整齐有序,未出现内部缺陷. 结果表明,采用坡口偏差修正方法拓宽了机器人厚板焊接对坡口偏差的适应性,为机器人厚板焊接现场施工提供基础数据.     

钢结构焊接变形控制

在钢结构的焊接过程中,由于焊接区域的局部收缩和应力作用将产生焊接变形,焊接变形会影响钢结构的尺寸精度、安装要求和施工进度.阐述了焊接变形的控制方法和减小焊接应力的一些措施.从焊缝坡口设置、选择合理的焊接顺序、采取反变形措施和对称焊接四个方面可有效减小钢结构的焊接变形;从焊缝设计、焊接材料和焊接参数选择、焊接工艺布局、适...     

海洋工程大厚板钢结构机器人自动焊工艺开发及应用

文中利用机器人自动焊设备进行海洋石油平台立柱加强环的自动焊焊接工艺开发。设计了符合加强环结构机器人自动焊的工艺方案,采用厚50 mm的EH36钢板,从焊材匹配、坡口设计、组对要求、焊接工艺参数开发等方面开展工作,采用公司的机器人全自动焊设备,进行了大量焊接试验测试,并根据相关标准要求完成了焊接工艺评定测试。结果表明,焊接接头无损检验结果及理化性能均满足焊接标准要求。将该机器人自动焊工艺推广应用至目前在建多个海洋平台的陆地建造项目中,极大地改善了焊工施工环境,提高了焊接施工效率,应用效果良好。