一种船舶复杂结构机器人智能焊接方法及系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115829178A(43)申请公布日2023.03.21(21)申请号202211486960.4(51)Int.Cl.(22)申请日2022.11.25G06Q10/047(2023.01)B23K37/00(2006.01)(71)申请人江苏杰瑞科技集团有限责任公司B23K37/02(2006.01)地址222006江苏省连云港市新浦区海连G06Q10/0631(2023.01)东路42号G06Q50/04(2012.01)申请人中船重工信息科技有限公司G06F30/20(2020.01)中国船舶集团有限公司第七一六研究所江苏杰瑞信息科技有限公司(72)发明人陈卫彬班继新马韬孙宏伟张乐乐房咨辰张本顺张明盛(74)专利代理机构南京理工大学专利中心32203专利代理师马鲁晋权利要求书2页说明书7页附图1页(54)发明名称一种船舶复杂结构机器人智能焊接方法及系统(57)摘要本发明公开了一种船舶复杂结构机器人智能焊接方法及系统，方法包括以下步骤：对导入的船舶设计文件进行处理，提取焊缝信息数据并生成可处理的三维模型；通过提取的焊缝信息，基于工艺规则或路径最优算法完成多机器人焊接任务分配；机器人根据分配到的焊接任务，通过索引焊缝类型及工艺要求，生成机器人仿真程序；对生成的程序进行仿真验证，若存在运动干涉，进入三维仿真环境进行轨迹调整，直至无运动干涉；将程序下发至机器人，并移动龙门架进行工件坐标系标定；移动机器人进行焊缝位置精确定位；开始焊接作业。本发明可以实现多机器人焊接任务自主规划及机器人智能焊接，且能提高船舶复杂结构件焊接效率和质量，降低操作人员技能要求。CN115829178ACN115829178A权利要求书1/2页1.一种船舶复杂结构机器人智能焊接方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1，从船舶设计文件中提取焊缝信息数据，并生成可处理的三维模型；步骤2，基于提取的焊缝信息数据，基于工艺规则或路径最优算法完成多机器人焊接任务分配；步骤3，机器人根据分配到的焊接任务，通过索引焊缝类型及工艺要求，生成机器人仿真程序；步骤4，对生成的仿真程序进行仿真验证，若存在运动干涉，进入三维仿真环境进行轨迹调整，直至无运动干涉；步骤5，选择机器人型号，对仿真程序进行转换处理，并将程序下发至机器人；步骤6，进行工件坐标系标定；步骤7，进行焊缝位置定位；步骤8，开始机器人焊接作业，直至完成全部焊接任务。2.根据权利要求1所述的船舶复杂结构机器人智能焊接方法，其特征在于，步骤1所述从船舶设计文件中提取焊缝信息数据，并生成可处理的三维模型，具体过程包括：步骤1‑1，从船舶设计文件中提取焊缝信息，生成相应的焊缝信息列表，并为每条焊缝分配唯一的标识号；所述焊缝信息包括工件基准点、焊缝起止点、焊缝空间位置、焊缝类型、焊脚高度、是否包角；步骤1‑2，基于上述信息，通过三维设计软件生成焊接零件三维模型，并将三维模型文件转换为离线仿真系统可识别的标准模型格式。3.根据权利要求1所述的船舶复杂结构机器人智能焊接方法，其特征在于，步骤2所述基于提取的焊缝信息数据，基于工艺规则或路径最优算法完成多机器人焊接任务分配，具体过程包括：步骤2‑1，按照焊缝形式进行焊缝分类，并根据分类结果与焊缝信息分别对各类焊缝进行焊接任务分解；步骤2‑2，按照多机器人协同焊接作业时间最短原则，调用路径规划算法进行多机器人焊接任务分配，为每个机器人生成单独的焊接任务列表；所述焊接任务列表包括以下信息：该机器人要焊接的焊缝标识号，以及是否需要协同焊接。4.根据权利要求1所述的船舶复杂结构机器人智能焊接方法，其特征在于，步骤3所述机器人根据分配到的焊接任务，通过索引焊缝类型及工艺要求，生成机器人仿真程序，具体过程包括：步骤3‑1，焊接任务处理，根据焊接任务列表中的焊缝标识号，查询焊缝类型信息，匹配焊接动作库，生成相应的机器人运动指令程序模块，该程序模块用于实现焊缝的精确寻位和焊接功能；步骤3‑2，查询焊缝工艺要求信息，匹配焊接工艺数据库，生成焊接工艺参数数据，补充机器人运动程序中焊接工艺信息；步骤3‑3，根据焊缝之间的位置信息，自动添加机器人运动过渡指令，并根据离线仿真环境要求，将所有运动指令转换为离线仿真环境可识别的统一格式程序。5.根据权利要求1所述的船舶复杂结构机器人智能焊接方法，其特征在于，步骤4所述对生成的仿真程序进行仿真验证，若存在运动干涉，进入三维仿真环境进行轨迹调整，直至2CN115829178A权利要求书2/2页无运动干涉，具体过程包括：步骤4‑1，运行生成的仿真程序，并设置为高速，若仿真过程中出现运动干涉，弹出对话框进行报警；步骤4‑2，在三维离线仿真环境中，手动对机器人焊接运动轨迹进行调整，再次进行运动仿