CN105195868B - 一种机器人焊接***及其焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种机器人焊接***及其焊接方法，适用于核岛主设备蒸汽发生器管子‑管板焊接；本发明中由路径规划与离线编程模块对工业机器人进行焊接路径防碰撞的规划，并对规划的方案进行离线编程；由激光扫描定位模块根据激光扫描结果获得管孔的圆心坐标实现初始焊接位置识别与自主导引；通过中央控制模块控制的两台工业机器人配合相应的四把管子‑管板焊枪对一个管板上所有管子‑管板焊缝进行焊接；由焊缝质量在线检测模块根据焊缝激光扫描结果获得三维重建图像，并根据焊缝形貌对焊缝质量进行在线检测。本发明可以提高管子‑管板的焊接效率，保证焊缝质量的稳定性。

Description

一种机器人焊接***及其焊接方法
技术领域
本发明涉及的是机器人焊接智能化技术领域的自动化焊接***及方法，具体涉及一种核岛主设备蒸汽发生器管子-管板焊接的机器人焊接***及其焊接方法。
背景技术
核电由于具有清洁、持续供电能力强、受地理位置限制相对较少的优点，是未来能源发展的重要方向。《国家核电发展专题规划》提出到2020年，我国核电运行装机容量将达到4000万千瓦，核电占全部电力装机容量的比例提高到4%，年发电量达到2600~2800亿千瓦时。核电建设工期的长短对其经济性有显著的影响，蒸汽发生器作为核岛主设备，其制造过程中管子-管板的焊接是关键工序，管子-管板的焊接质量和焊接效率直接影响到管板一次侧的耐腐蚀性、密封性以及蒸汽发生器的制造进度。蒸汽发生器管子-管板焊缝数量巨大，以AP1000蒸汽发生器为例，有20050道管子-管板焊缝，目前主要采用人工手持管子-管板焊枪进行焊接，焊接效率低。
发明内容
本发明针对目前蒸汽发生器管子-管板主要采用人工进行焊接的现状，提出一种核岛主设备蒸汽发生器管子-管板焊接的机器人焊接***及其焊接方法，实现管子-管板自动化焊接过程中的初始焊位识别与导引、路径规划与离线编程、管子-管板焊缝机器人自动化焊接、钨极自动检测与更换、焊缝质量在线检测等功能。
为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供一种机器人焊接***，所述机器人焊接***设有中央控制模块，以及与其信号连接并受其控制的以下设备：
至少一台六自由度的工业机器人，其工作范围叠加实现对工件管板上所有管子-管板焊缝的焊接位置的覆盖；
至少一把管子-管板焊枪；每个工业机器人分别抓持与之对应的至少一把管子-管板焊枪至相应的管孔处，由各管孔处的管子-管板焊枪对管子-管板焊缝进行焊接；
焊缝质量在线检测模块，根据焊缝形貌对焊缝质量进行在线检测。
优选地，所述机器人焊接***还设有与中央控制模块信号连接并受其控制的路径规划与离线编程模块，对多个工业机器人进行焊接路径防碰撞的规划，并对规划的方案进行离线编程。
优选地，所述机器人焊接***还设有与中央控制模块信号连接并受其控制的激光扫描定位模块，其根据激光传感器对管孔的扫描结果获得管孔的圆心坐标，作为初始焊接位置识别与自主导引的参考数值。
优选地，所述机器人焊接***设有两台工业机器人，每台工业机器人分别抓持两把用来对管子-管板焊缝进行自动钨极氩弧焊的管子-管板焊枪。
优选地，各个所述工业机器人安装在与其对应的竖直支架上并能够随竖直支架进行水平移动；所述工业机器人能够在竖直支架上进行上下移动。
优选地，各个所述竖直支架安装在***平台上并能够随***平台水平移动；所述***平台能够沿地面导轨分别移动至各个待焊接工件的管板前；
所述工件是放置在各自支承架上的蒸汽发生器。
优选地，所述***平台上还设置有以下设备：
钨极自动更换平台，其位于相应工业机器人可操作的范围内，用于更换钨极；
焊接电源，为各把所述管子-管板焊枪供电；
机器人控制柜，其中设置各个工业机器人的机器人控制设备；
中央控制平台，其中设置有所述中央控制模块、焊缝质量在线检测模块、路径规划与离线编程模块及激光扫描定位模块。
优选地，各个所述竖直支架上分别安装有相应的线束支架，用来放置工业机器人及其对应管子-管板焊枪的导线；
所述***平台的地面导轨，包含横向导轨及纵向导轨。
优选地，所述焊缝质量在线检测模块是根据激光传感器对焊接焊缝的扫描结果，获得焊缝的三维重建图像，并根据焊缝形貌对焊缝质量进行在线检测。
优选地，所述激光传感器设置在所述工业机器人的机器人臂前端上。
本发明的另一个技术方案是提供一种机器人焊接***的焊接方法，其包含以下过程：
将多个工件分别安装在各自的支承架上；
通过地面导轨将***平台移动到其中一个工件的管板前，以便机器人焊接***设置在***平台上的设备能够进行相应操作：
每个工业机器人抓持与之对应的其中一把焊枪到达管板上当前待焊管孔的焊接位置进行焊枪的定位；焊枪定位后，工业机器人松开焊枪夹具，以便抓取与该工业机器人对应的另一把焊枪；
已经定位的焊枪根据中央控制模块的命令启动焊接，在对单个管子-管板焊缝焊接完成后给出焊接完成信号；工业机器人将给出焊接完成信号的焊枪抓放到下一个管孔处定位，以便进行下一个管子-管板焊缝的焊接；
通过多个工业机器人与其各自焊枪的配合完成该工件管板上所有管子-管板的焊接后，通过地面导轨将***平台移动到另一个工件的管板前，完成所有管子-管板焊缝的焊接。
优选地，所述焊接方法进一步包含：由每个工业机器人带动机器人臂前端设置的激光传感器移动，通过激光传感器扫描管板上当前待焊管孔，并通过激光扫描定位模块确定该管孔的中心位置，以便该工业机器人抓持与之对应的其中一把焊枪到达该管孔的焊接位置进行焊枪的定位。
优选地，所述焊接方法进一步包含：在焊枪完成单个管子-管板焊缝焊接之后，通过激光传感器对管子-管板焊缝进行扫描，通过焊缝质量在线检测模块获得焊缝的三维重建图像，并根据焊缝形貌对焊缝质量进行在线检测及超标缺陷报警。
优选地，所述焊接方法进一步包含：将多个工件分别安装在各自的支承架上之后，建立与各工件等比例的三维模型，导入机器人控制***；以及，将***平台移动到任意一个工件的管板前之后，对工业机器人进行人工示教操作，以多个参考点确认工件实际坐标，来校正工件三维模型的坐标系；并且，通过路径规划与离线编程模块执行多个工业机器人的焊接路径防碰撞的规划，并对规划的方案进行离线编程。
优选地，任意一把焊枪被工业机器人抓持到当前待焊管孔的焊接位置时，将焊枪定位芯轴***当前待焊管孔，使焊枪上部设置的气动辅助定位胀管***管口，并在焊枪轴向到位后使气动定位胀管自动涨紧，涨紧确认后机器人松开焊枪夹具。
本发明公开了一种机器人焊接***及其焊接方法，属于机器人焊接自动化技术领域，适用于核岛主设备蒸汽发生器管子-管板焊接。本发明中的工业机器人具有工作效率高、稳定可靠、重复精度高等优点，采用机器人取代人工进行焊接在提高焊接效率、保证产品质量稳定性、改善工人工作环境和降低工人劳动强度等方面具有非常明显的优势。
本发明能够实现核岛主设备蒸汽发生器管子-管板焊接的初始焊缝位置识别与自主导引、路径规划与离线编程、管子-管板机器人自动化焊接以及焊缝质量的在线检测。对于提高管子-管板的焊接效率、保证焊缝质量的稳定性、缩短蒸汽发生器的交货周期、提高核电经济性具有非常重要的意义。
附图说明
图1是本发明所述核岛主设备蒸汽发生器管子管板焊接的机器人焊接***的结构示意图；
图2是本发明所述机器人焊接***的布置示意图；
图3是本发明所述机器人焊接***的焊接方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例做详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本发明提供一种核岛主设备蒸汽发生器管子-管板焊接的机器人焊接***，其包括：工业机器人（本例设有两台）、路径规划与离线编程模块、激光扫描定位模块、管子-管板焊枪及焊接电源、焊缝质量在线检测模块，以及对上述模块及器件的工作进行控制的中央控制模块。
其中，两台六自由度的工业机器人（以下或简称为机器人）分别安装在带导轨、可水平移动的竖直支架上。机器人可以在支架上实现上下移动，完成管板上部分和下部分管子-管板的焊接；竖直支架可以在水平方向的导轨上移动，从而带动机器人在水平方向的移动，实现机器人对管板左部分和右部分管子-管板的焊接。因此，通过借助竖直支架可以实现机器人在上、下、左、右方向的移动，两台机器人的工作范围叠加可以完全覆盖管板平面，以双机器人实现对所有管子-管板焊缝的焊接。
所述的路径规划与离线编程模块，可以对双机器人的焊接路径进行规划，并通过仿真优化焊接路径，得到优化的路径规划方案，提高焊接效率，防止焊接过程中双机器人发生碰撞；对优化的路径规划方案采用离线编程取代繁复的人工示教编程，提高蒸汽发生器管子-管板焊接的效率。
所述的激光扫描定位模块，通过激光传感器对管孔进行激光扫描，然后通过相应算法获得管孔的圆心坐标，该坐标值是机器人可识别的空间位置坐标；根据该坐标值，可以控制机器人到达管孔圆心，从而实现管子-管板焊接的初始焊接位置识别和自主导引。
本发明使用专门的管子-管板焊枪和管子-管板焊接电源；通过机器人抓持焊枪，使焊枪通过定位芯轴***管孔中进行定位，在双层保护气罩的保护下，钨极自动旋转，完成管子-管板焊缝的自动钨极氩弧焊（本例中具体用于实施不填丝自动钨极氩弧焊）。配合两台机器人，可以完成双机器人四管子-管板焊枪的管子-管板焊缝自动钨极氩弧焊。即，一台机器人分别抓取与之相应的两把焊枪在不同管孔处进行焊接工作。
所述的焊缝质量在线检测模块，可以实现对管子-管板焊缝质量的在线检测。各管子-管板焊缝焊接完成后，通过激光传感器对焊缝进行扫描，然后经过三维重建获得管子-管板焊缝的形貌，根据焊缝形貌自动判断是否存在气孔、夹渣、咬边等缺陷，实现对焊缝质量的在线检测。
所述的中央控制模块，可以控制激光传感器对管孔进行扫描，实现初始焊位识别与导引；控制路径规划与离线编程模块规划焊接路径、进行离线编程；控制机器人抓持焊枪对管子-管板进行自动化焊接；根据钨极形貌，对钨极进行自动检测、更换等；各管子-管板焊缝焊接完成后，控制激光传感器对焊缝进行扫描获得焊缝形貌，通过焊缝形貌实现对焊缝质量的在线检测。
如图2所示是本实施例中机器人焊接***的布置结构示意图。本例中机器人焊接***，包含：***平台50，设置于该***平台50上并随其一起沿地面的横向导轨301或纵向导轨302移动的两组设备；每组设备设有竖直支架10、线束支架90、六自由度工业机器人20、管子-管板焊接电源70、管子-管板焊枪30、钨极自动更换平台40；该***平台50上还设有为两组设备共用的中央控制平台60及机器人控制柜80（针对两组设备控制的相应功能模块在其中分别设置）。
图中还示出两台蒸汽发生器100及其待焊接的管板，和两台蒸汽发生器100各自的支承架200；若两台蒸汽发生器100（以下或称其为工件）的布置位置有所调整，不同于图2所示并排布置的话，则可以适应调整地面导轨的形状排布，以使***平台50能够顺利地移动到每一个工件待焊接管板前。
如前文所述竖直支架10可以带动其上面安装的机器人20进行水平移动，并可以使机器人20在竖直支架10上进行上下移动；竖直支架10的水平移动随***平台50移动实现，如有需要还可以进一步在***平台50上设置供竖直支架10移动的导轨。
线束支架90安装在竖直支架10上，能够将一个机器人20对应的管子-管板焊枪30及其焊接电源70等相互连接的导线绑在支架上，防止焊接过程中导线之间的相互缠绕引起干涉、断路等情况的发生。
钨极自动更换平台40位于相应机器人20可以操作到的范围内，用于更换钨极；该钨极自动更换平台40可以作为焊枪放置架，来放置管子-管板焊枪30。可以在***平台50上设置连通到钨极自动更换平台40的楼梯，方便工作人员操作及查看相关设备的状态等。
前文所述路径规划与离线编程模块、激光扫描定位模块、焊缝质量在线检测模块、中央控制模块等即设置在中央控制平台60中。各机器人相应的机器人控制***可以设置在中央控制平台60和/或机器人控制柜80中。
如图3所示，利用本发明所述机器人焊接设备实现的焊接方法，包含如下步骤：
S1. 将两台蒸汽发生器（即工件）分别安装固定在各自的支承架上；
S2. 建立与各工件等比例的三维模型，导入机器人控制***。
S3. 通过地面横向和纵向导轨，将***平台移动到一个工件管板的正前方合适位置并固定；
S4. 采用人工示教操作，通过3~4个参考点确认工件实际坐标，校正工件三维模型的坐标系；
S5. 对双机器人管子-管板的焊接路径进行优化，获得优化的焊接路径规划方案，并进行离线编程。
S6. 机器人到达焊枪放置架位置从上面抓持一把焊枪，由机器人臂前端设置的激光传感器识别当前待焊管孔的中心位置，并同时对管子组装深度和胀管间隙进行检测；
S7. 机器人抓持焊枪到达焊接位置，将焊枪定位芯轴***待焊管孔，焊枪上部气动辅助定位胀管同时***相应管口，焊枪轴向到位后气动定位胀管自动涨紧，涨紧确认后机器人松开焊枪夹具；
S8. 启动管子-管板焊接程序，控制到位的焊枪开始焊接；在单个管子-管板焊缝焊接完成后给出焊接完成信号；
S9. 由机器人配合激光传感器对管子-管板焊缝进行扫描，通过三维重建图像获得焊缝形貌，根据焊缝形貌自动识别是否存在超标缺陷，如存在超标缺陷立即停止焊接并报警；
S10. 机器人配合激光传感器扫描下一道管孔以识别其中心坐标，并对管子组装深度和胀管间隙进行检测，超标报警；
S11. 机器人收到某把焊枪焊接完成信号，自动定位和抓取该焊枪，然后进行下一个管子-管板焊缝的焊接。
S12. 重复步骤S6~S11，即一个机器人对其相应的另一把焊枪也执行这些操作；一个机器人的两把焊枪的取放时间相互错开。另一个机器人的两把焊枪以此类推；以此实现由2台机器人配合4把管子-管板焊枪完成一个工件（蒸汽发生器）上所有管子-管板焊缝的自动焊接。
S13. 通过地面横向导轨和纵向导轨，移动***平台到下一个工件管板的正前方合适位置并固定；
S12. 重复步骤S4~S11，完成这个工件（蒸汽发生器）所有管子-管板的双机器人自动焊接。
本发明可以实现核电主设备蒸汽发生器管子-管板焊接的初始焊位识别与导引、路径规划与离线编程、管子-管板焊缝的机器人自动化焊接、钨极自动检测与更换、焊缝质量的在线检测等主要功能。该蒸汽发生器管子-管板焊接***可以有效提高管子-管板焊接的效率、提高焊缝的质量稳定性、缩短蒸汽发生器的交货周期。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (16)

1.一种机器人焊接***，其特征在于，
所述机器人焊接***设有中央控制模块，以及与其信号连接并受其控制的以下设备：
至少一台六自由度的工业机器人，其工作范围叠加实现对工件管板上所有管子-管板焊缝的焊接位置的覆盖；
多把管子-管板焊枪；每个工业机器人分别抓持与之对应的其中一把管子-管板焊枪至相应的管孔处，在所述管子-管板焊枪通过定位芯轴***相应管孔并定位后使所述工业机器人松开焊枪夹具，以便抓取与该工业机器人对应的另一把焊枪至另一管孔处；由各管孔处的管子-管板焊枪对管子-管板焊缝进行焊接；
焊缝质量在线检测模块，根据焊缝形貌对焊缝质量进行在线检测。
2.如权利要求1所述的机器人焊接***，其特征在于，
所述机器人焊接***还设有与中央控制模块信号连接并受其控制的路径规划与离线编程模块，对多个工业机器人进行焊接路径防碰撞的规划，并对规划的方案进行离线编程。
3.如权利要求1或2所述的机器人焊接***，其特征在于，
所述机器人焊接***还设有与中央控制模块信号连接并受其控制的激光扫描定位模块，其根据激光传感器对管孔的扫描结果获得管孔的圆心坐标，作为初始焊接位置识别与自主导引的参考数值。
4.如权利要求1所述的机器人焊接***，其特征在于，
所述机器人焊接***设有两台工业机器人，每台工业机器人分别抓持两把用来对管子-管板焊缝进行自动钨极氩弧焊的管子-管板焊枪。
5.如权利要求3所述的机器人焊接***，其特征在于，
各个所述工业机器人安装在与其对应的竖直支架上并能够随竖直支架进行水平移动；所述工业机器人能够在竖直支架上进行上下移动。
6.如权利要求5所述的机器人焊接***，其特征在于，
各个所述竖直支架安装在***平台上并能够随***平台水平移动；
所述***平台能够沿地面导轨分别移动至各个待焊接工件的管板前；
所述工件是放置在各自支承架上的蒸汽发生器。
7.如权利要求6所述的机器人焊接***，其特征在于，
所述***平台上还设置有以下设备：
钨极自动更换平台，其位于相应工业机器人可操作的范围内，用于更换钨极；
焊接电源，为各把所述管子-管板焊枪供电；
机器人控制柜，其中设置各个工业机器人的机器人控制设备；
中央控制平台，其中设置有所述中央控制模块、焊缝质量在线检测模块、路径规划与离线编程模块及激光扫描定位模块。
8.如权利要求7所述的机器人焊接***，其特征在于，
各个所述竖直支架上分别安装有相应的线束支架，用来放置工业机器人及其对应管子-管板焊枪的导线；
所述***平台的地面导轨，包含横向导轨及纵向导轨。
9.如权利要求1所述的机器人焊接***，其特征在于，
所述焊缝质量在线检测模块是根据激光传感器对焊接焊缝的扫描结果，获得焊缝的三维重建图像，并根据焊缝形貌对焊缝质量进行在线检测。
10.如权利要求3所述的机器人焊接***，其特征在于，
所述激光传感器设置在所述工业机器人的机器人臂前端上。
11.如权利要求9所述的机器人焊接***，其特征在于，
所述激光传感器设置在所述工业机器人的机器人臂前端上。
12.一种机器人焊接***的焊接方法，其特征在于，包含以下过程：
将多个工件分别安装在各自的支承架上；
通过地面导轨将***平台移动到其中一个工件的管板前，以便机器人焊接***设置在***平台上的设备能够进行相应操作：
每个工业机器人抓持与之对应的其中一把焊枪到达管板上当前待焊管孔的焊接位置进行焊枪的定位；焊枪定位后，工业机器人松开焊枪夹具，以便抓取与该工业机器人对应的另一把焊枪；
已经定位的焊枪根据中央控制模块的命令启动焊接，在对单个管子-管板焊缝焊接完成后给出焊接完成信号；工业机器人将给出焊接完成信号的焊枪抓放到下一个管孔处定位，以便进行下一个管子-管板焊缝的焊接；
通过多个工业机器人与其各自焊枪的配合完成该工件管板上所有管子-管板的焊接后，通过地面导轨将***平台移动到另一个工件的管板前，完成所有管子-管板焊缝的焊接。
13.如权利要求12所述的焊接方法，其特征在于，
所述焊接方法进一步包含：
由每个工业机器人带动机器人臂前端设置的激光传感器移动，通过激光传感器扫描管板上当前待焊管孔，并通过激光扫描定位模块确定该管孔的中心位置，以便该工业机器人抓持与之对应的其中一把焊枪到达该管孔的焊接位置进行焊枪的定位。
14.如权利要求12所述的焊接方法，其特征在于，
所述焊接方法进一步包含：
在焊枪完成单个管子-管板焊缝焊接之后，通过激光传感器对管子-管板焊缝进行扫描，通过焊缝质量在线检测模块获得焊缝的三维重建图像，并根据焊缝形貌对焊缝质量进行在线检测及超标缺陷报警。
15.如权利要求12所述的焊接方法，其特征在于，
所述焊接方法进一步包含：
将多个工件分别安装在各自的支承架上之后，建立与各工件等比例的三维模型，导入机器人控制***；
以及，将***平台移动到任意一个工件的管板前之后，对工业机器人进行人工示教操作，以多个参考点确认工件实际坐标，来校正工件三维模型的坐标系；并且，通过路径规划与离线编程模块执行多个工业机器人的焊接路径防碰撞的规划，并对规划的方案进行离线编程。
16.如权利要求12所述的焊接方法，其特征在于，
任意一把焊枪被工业机器人抓持到当前待焊管孔的焊接位置时，将焊枪定位芯轴***当前待焊管孔，使焊枪上部设置的气动辅助定位胀管***管口，并在焊枪轴向到位后使气动定位胀管自动涨紧，涨紧确认后机器人松开焊枪夹具。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110154034A (zh) * 2019-06-21 2019-08-23 成都钧诺威视智能科技有限公司 一种基于激光三维建模的机器人管板焊接方法

Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105729469B (zh) * 2016-02-17 2017-12-22 中国科学院自动化研究所 一种基于环境吸引域的轴孔装配方法及***
CN105904126B (zh) * 2016-06-17 2017-07-21 尔智机器人（上海）有限公司 一种基于视觉定位的机器人焊接***及焊接方法
CN106001849A (zh) * 2016-06-24 2016-10-12 中车南京浦镇车辆有限公司 一种城际轨道列车转向架的环境自适应焊接***及焊接方法
CN106041258B (zh) * 2016-08-17 2018-02-06 江苏北人机器人***股份有限公司 一种智能化机器人焊接***
CN106238946B (zh) * 2016-08-31 2019-04-19 武汉法利莱切焊***工程有限公司 激光填丝焊质量在线检测和尺寸反馈***及方法
CN107813282A (zh) * 2016-09-13 2018-03-20 天津市安维康家科技发展有限公司 石油输送管道智能铺设机器人
CN107813340A (zh) * 2016-09-14 2018-03-20 天津市安维康家科技发展有限公司 管道铺设机器人的激光平衡控制***
CN106670622B (zh) * 2017-01-12 2018-08-03 上海电气核电设备有限公司 一种管子-管板焊接***的u型管轴向移动检测装置及方法
CN106552989B (zh) * 2017-01-12 2019-08-23 上海电气核电设备有限公司 机器人焊接***的气体保护焊钨极自动更换装置及方法
CN107335900B (zh) * 2017-08-30 2023-12-01 国网浙江省电力有限公司台州供电公司 一种焊接机器人
CN107617828B (zh) * 2017-10-31 2019-12-13 杭州焊林科技有限公司 汽轮机凝汽器管排焊接方法及其装置
CN108515299A (zh) * 2018-03-30 2018-09-11 江苏金恒信息科技股份有限公司 一种棒材标牌焊接方法
CN108961285B (zh) * 2018-06-20 2022-02-15 广东工业大学 一种集装箱铰链焊缝边缘提取方法和装置
CN109108419A (zh) * 2018-07-18 2019-01-01 苏州菲丽丝智能科技有限公司 铜管自动焊接***和方法
CN108788585B (zh) * 2018-08-20 2024-03-19 沃得精机(中国)有限公司 焊枪头自动寻位装置及其工作方法
DE102018123363B4 (de) * 2018-09-24 2021-01-07 Bystronic Laser Ag Verfahren zur Kollisionsvermeidung und Laserbearbeitungsmaschine
KR102125167B1 (ko) * 2019-01-21 2020-06-19 한양대학교 에리카산학협력단 자동화 용접 장치 및 그의 동작 방법
CN110497210A (zh) * 2019-09-18 2019-11-26 北京荣盛时代科技发展有限公司 一种多功能智能表面处理中心装置和方法
CN110919134A (zh) * 2019-10-09 2020-03-27 常州坤达焊接技术有限公司 一种管板定位焊接方法
CN111189393B (zh) * 2020-01-21 2021-10-01 北京卫星制造厂有限公司 一种三维薄壁结构焊缝的高精度全局视觉测量方法
CN111590161B (zh) * 2020-04-07 2022-02-18 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 一种城轨管状横梁和板状件的自动焊接方法
CN113510411B (zh) * 2020-04-09 2022-07-01 上海发那科机器人有限公司 一种管道机器人焊接***及方法
KR20220010677A (ko) 2020-07-17 2022-01-26 삼성중공업 주식회사 자동 용접 장치 및 이를 이용한 용접 방법
CN112692470A (zh) * 2020-11-27 2021-04-23 中船海洋动力部件有限公司 基于视觉传感的机器人离线自适应编程加工***和方法
CN113399793A (zh) * 2021-06-15 2021-09-17 广东开放大学（广东理工职业学院） 一种薄壁钛管机器人焊接方法
CN113798673A (zh) * 2021-09-15 2021-12-17 广州明珞装备股份有限公司 一种激光填丝焊质量追溯装置、方法、工作站和生产线
CN113954068B (zh) * 2021-10-21 2023-04-11 南京工业大学 车身焊接机器人路径规划***
CN114012295A (zh) * 2021-10-29 2022-02-08 上海中船临港船舶装备有限公司 一种船舶曲面结构机器人焊接***及其焊接方法
CN114131156A (zh) * 2021-12-22 2022-03-04 一重集团大连核电石化有限公司 一种管束密封焊全自动化***
CN114211120B (zh) * 2021-12-31 2024-01-12 中核武汉核电运行技术股份有限公司 一种用于压水堆核电站的蒸汽发生器管子-管板接头
CN114119611B (zh) * 2022-01-25 2022-04-01 季华实验室 焊缝参数识别方法、装置、电子设备及存储介质
CN114654469A (zh) * 2022-04-12 2022-06-24 东莞理工学院 基于深度学习的焊接机器人控制***
CN115056239B (zh) * 2022-07-06 2023-05-26 山东大学 一种膜式壁机器人激光熔覆方法及***
KR20240068455A (ko) 2022-11-10 2024-05-17 한화오션 주식회사 협동로봇 기반의 강관용접 자동화 시스템
CN115647686B (zh) * 2022-12-28 2023-03-21 上海电气核电集团有限公司 核电管子-管板焊枪平衡装置、焊接装置及控制方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101180153A (zh) * 2005-04-14 2008-05-14 约翰逊汽车控制装置公司 一种用于装配和焊接汽车门板的方法和装置
KR20110020699A (ko) * 2009-08-24 2011-03-03 대우조선해양 주식회사 파이프 용접 로봇 및 이를 이용한 파이프 용접 방법
CN104384763A (zh) * 2014-09-24 2015-03-04 江南大学 一种机器人管板焊接方法
CN104785913A (zh) * 2015-04-20 2015-07-22 骏马石油装备制造有限公司 隔板组对焊接工作站
CN205342175U (zh) * 2015-11-12 2016-06-29 上海电气核电设备有限公司 一种机器人焊接***

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR870002164B1 (ko) * 1984-08-20 1987-12-14 대우중공업 주식회사 용접용 로보트의 용접선 추적시스템
US4729985A (en) * 1985-08-09 1988-03-08 Pfizer Inc. Renin inhibitors containing 5-amino-2,5-disubstituted-4-hydroxypentanoic acid residues
JPH11342473A (ja) * 1998-05-29 1999-12-14 Daihen Corp Ｔｉｇ溶接用ロボットの制御方法
CN102430841A (zh) * 2011-08-26 2012-05-02 昆山工研院工业机器人研究所有限公司 基于离线规划的弧焊机器人激光视觉焊缝跟踪控制方法
KR20150031706A (ko) * 2013-09-16 2015-03-25 이윤재 용접 품질관리 시스템
CN104588839B (zh) * 2015-02-12 2016-07-20 山西平阳重工机械有限责任公司 一种用于大型复杂箱形结构件的焊缝自动跟踪方法
CN105033419B (zh) * 2015-08-14 2023-03-14 北京石油化工学院 基于熔池图像焊缝跟踪的移动式焊接机器人装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101180153A (zh) * 2005-04-14 2008-05-14 约翰逊汽车控制装置公司 一种用于装配和焊接汽车门板的方法和装置
KR20110020699A (ko) * 2009-08-24 2011-03-03 대우조선해양 주식회사 파이프 용접 로봇 및 이를 이용한 파이프 용접 방법
CN104384763A (zh) * 2014-09-24 2015-03-04 江南大学 一种机器人管板焊接方法
CN104785913A (zh) * 2015-04-20 2015-07-22 骏马石油装备制造有限公司 隔板组对焊接工作站
CN205342175U (zh) * 2015-11-12 2016-06-29 上海电气核电设备有限公司 一种机器人焊接***

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110154034A (zh) * 2019-06-21 2019-08-23 成都钧诺威视智能科技有限公司 一种基于激光三维建模的机器人管板焊接方法

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