本發(fā)明涉及焊接，特別地，涉及一種機(jī)器人多層多道焊接方法、裝置、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、中厚板焊接常見于工程機(jī)械、礦山設(shè)備等行業(yè)，由于焊縫強(qiáng)度要求較高，通常需要采用多層多道焊接方式，其中坡口焊接形式是中厚板焊接中常見的設(shè)計(jì)之一。目前常見的中厚板自動(dòng)化焊接方式通常是建立坡口焊道排布或焊接數(shù)據(jù)庫，然后采用工業(yè)機(jī)器人多層多道焊接方式調(diào)用坡口焊道排布或焊接數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)坡口自動(dòng)化焊接。

2、實(shí)際應(yīng)用中，中厚板多層多道焊接的焊道排布，往往沒有考慮機(jī)器人焊接位置的求取，焊道排布方法傾向于理論坡口計(jì)算，同時(shí)沒有考慮實(shí)際工件中坡口間隙、坡口鈍邊等因素的影響，所以理論的多層多道焊接參數(shù)和焊道排布信息在實(shí)際應(yīng)用時(shí)常常出現(xiàn)誤差，而坡口焊縫通常有較高的焊接質(zhì)量要求，誤差一旦過大，將增大焊接質(zhì)量不合格的風(fēng)險(xiǎn)，阻礙多層多道焊接的自動(dòng)化應(yīng)用。

3、針對機(jī)器人多層多道焊實(shí)際應(yīng)用存在的誤差問題，目前常見的方法一是優(yōu)化數(shù)據(jù)庫算法，以便適應(yīng)坡口其它尺寸因素的影響，另一種方法是采用傳感器，在多層多道焊接過程中實(shí)現(xiàn)焊接層的數(shù)據(jù)采集，通過與數(shù)據(jù)庫對比，重新進(jìn)行焊道排布和選擇焊接參數(shù)。第一種方法需要大量的坡口焊接數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫智能學(xué)習(xí)訓(xùn)練，而且考慮機(jī)器人焊接位置隨著坡口尺寸發(fā)生變化，開發(fā)工程量較大；第二種方法進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)庫處理，同樣面對傳感器開發(fā)和機(jī)器人焊接位置調(diào)整的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明一方面提供了一種機(jī)器人多層多道焊接方法，以解決現(xiàn)有中厚板焊接技術(shù)存在開發(fā)工作量和成本較大、焊接存在誤差影響質(zhì)量的技術(shù)問題。

2、本發(fā)明通過如下方案實(shí)現(xiàn)：

3、一種機(jī)器人多層多道焊接方法，包括步驟：

4、在焊接打底層時(shí)，根據(jù)所測的坡口實(shí)際尺寸，實(shí)時(shí)調(diào)整從焊接數(shù)據(jù)庫中讀取的焊接電流或焊接速度，修正實(shí)際坡口的焊接層形貌使其與焊接數(shù)據(jù)庫中讀取的理論坡口焊接層形貌相統(tǒng)一，其中，所述焊接數(shù)據(jù)庫中的理論坡口無間隙和無鈍邊，所述坡口實(shí)際尺寸包括坡口間隙c和坡口鈍邊數(shù)值p、坡口角度α、坡口寬度w、板厚t；

5、打底層焊接結(jié)束后，在進(jìn)行填充層和蓋面層的焊道排布時(shí)，從焊接數(shù)據(jù)庫中獲取與待焊坡口形狀和坡口角度最接近的理論樣件的各條焊縫的焊縫曲線方程，求取各條焊縫的焊縫曲線方程在所建立的待焊接坡口坐標(biāo)系中與坡口直邊、坡口斜邊和/或相關(guān)焊縫曲線方程的交點(diǎn)確定填充層和蓋面層中待焊接的各條焊縫的機(jī)器人焊接位置，完成焊道精確排布。

6、優(yōu)選地，在焊接打底層之前，還包括步驟：

7、建立焊接數(shù)據(jù)庫，其中焊接數(shù)據(jù)庫包括坡口輸入?yún)?shù)、焊接參數(shù)，所述坡口輸入?yún)?shù)包括坡口寬度和坡口角度，所述焊接參數(shù)包括焊接電流、焊接電壓、焊接速度、擺焊參數(shù)、干伸長和機(jī)器人焊接位置，所述焊接數(shù)據(jù)庫包括無間隙和無鈍邊的理論樣件，以及各理論樣件的各條焊縫的焊縫曲線方程，考慮中厚板焊接的質(zhì)量要求，以實(shí)際樣件焊接得出數(shù)據(jù)庫程序?yàn)閮?yōu)選。

8、優(yōu)選地，所述在焊接打底層時(shí)，根據(jù)獲取的坡口實(shí)際尺寸，實(shí)時(shí)調(diào)整從焊接數(shù)據(jù)庫中讀取的焊接電流或焊接速度，修正實(shí)際坡口的焊接層形貌使其與焊接數(shù)據(jù)庫中讀取的理論坡口焊接層形貌相統(tǒng)一，具體包括步驟：

9、計(jì)算理論坡口所需打底層的理論截面積公式s為：

10、

11、其中，h為理論坡口條件下的打底層理論厚度；

12、設(shè)定坡口背部熔透1mm，并將背部熔透截面積模型設(shè)置為三角形，計(jì)算打底層理論厚度h不變時(shí)，實(shí)際坡口中打底層的實(shí)際填充截面積s’為：

13、

14、在焊縫長度保持不變的前提下，根據(jù)實(shí)際填充截面積和理論截面積的正比關(guān)系計(jì)算打底層面積比例k＝s'/s；

15、根據(jù)所述打底層面積比例k、打底層理論焊接電流、打底層理論焊接速度計(jì)算打底層實(shí)際焊接電流i1和焊接速度v1：

16、i1＝k*i??????????????????????????(3)

17、v1＝v/k??????????????????????????(4)

18、其中，i為打底層理論焊接電流，v為打底層理論焊接速度；

19、選擇所述打底層實(shí)際焊接電流i1或打底層實(shí)際焊接速度v1作為焊接參數(shù)焊接打底層，修正實(shí)際坡口的焊接層形貌使其與焊接數(shù)據(jù)庫中讀取的理論坡口焊接層形貌相統(tǒng)一。

20、優(yōu)選地，所述在焊接打底層時(shí)，根據(jù)獲取的坡口實(shí)際尺寸，實(shí)時(shí)調(diào)整從焊接數(shù)據(jù)庫中讀取的焊接電流或焊接速度，修正實(shí)際坡口的焊接層形貌使其與焊接數(shù)據(jù)庫中讀取的理論坡口焊接層形貌相統(tǒng)一，具體還包括步驟：

21、若實(shí)時(shí)調(diào)整從焊接數(shù)據(jù)庫中讀取的焊接電流或焊接速度打底層焊接后，仍無法修正實(shí)際坡口的焊接層形貌使其與焊接數(shù)據(jù)庫中讀取的理論坡口焊接層形貌相統(tǒng)一，則計(jì)算理論第一填充層的截面積s1：

22、

23、其中，h2是焊接理論第一填充層后的焊接層總厚度，h1是理論打底層的焊接層厚度；

24、實(shí)際焊接第一填充層時(shí)，由于打底層厚度不同，計(jì)算實(shí)際第一填充層的截面積s11：

25、

26、其中，h1s是實(shí)際打底層的焊接層厚度；

27、在焊縫長度保持不變的前提下，根據(jù)實(shí)際第一填充層的截面積和理輪第一填充層的截面積的正比關(guān)系計(jì)算填充層面積比例k1＝s11/s1；

28、由于填充量與焊接電流成正比，與焊接速度成反比，根據(jù)所述填充層面積比例k1、填充層理論焊接電流、填充層理論焊接速度計(jì)算填充層實(shí)際焊接電流i3和焊接速度v3：

29、i3＝?k1×i2??????????????????????????(6)

30、v3＝?v2/?k1??????????????????????????(7)

31、其中，i2為理論焊接電流，v2為理論焊接速度；

32、選擇所述填充層實(shí)際焊接電流i3或填充層實(shí)際焊接速度v3作為焊接參數(shù)焊接第一填充層，修正實(shí)際坡口的焊接層形貌使其與焊接數(shù)據(jù)庫中讀取的理論坡口焊接層形貌相統(tǒng)一。

33、優(yōu)選地，選擇所述打底層實(shí)際焊接電流i1或打底層實(shí)際焊接速度v1作為焊接參數(shù)焊接打底層，修正實(shí)際坡口的焊接層形貌使其與焊接數(shù)據(jù)庫中讀取的理論坡口焊接層形貌相統(tǒng)一之后，還包括步驟：

34、利用焊機(jī)通訊或者利用機(jī)器人電弧跟蹤功能獲取打底層實(shí)際焊接時(shí)的實(shí)測焊接電流i4；

35、根據(jù)打底層理論焊接電流i、計(jì)算所得的打底層實(shí)際焊接速度v1的基礎(chǔ)上，計(jì)算二次調(diào)整后的打底層實(shí)際焊接速度v2：

36、v2＝?i/i4×v1???????????????????????????(8)；

37、將所述二次調(diào)整后的打底層實(shí)際焊接速度v2作為最終的焊接參數(shù)焊接打底層，修正實(shí)際坡口的焊接層形貌使其與焊接數(shù)據(jù)庫中讀取的理論坡口焊接層形貌相統(tǒng)一。

38、優(yōu)選地，所述打底層焊接結(jié)束后，在進(jìn)行填充層和蓋面層的焊道排布時(shí)，從焊接數(shù)據(jù)庫中獲取與待焊坡口形狀和坡口角度最接近的理論樣件的各條焊縫的焊縫曲線方程，求取各條焊縫的焊縫曲線方程在所建立的待焊接坡口坐標(biāo)系中與坡口直邊、坡口斜邊和/或相關(guān)焊縫曲線方程的交點(diǎn)確定填充層和蓋面層中待焊接的各條焊縫的機(jī)器人焊接位置，完成焊道精確排布，具體包括步驟：

39、當(dāng)待焊坡口的焊接層數(shù)小于等于焊接數(shù)據(jù)庫中與待焊坡口形狀和坡口角度最接近的理論樣件的焊接層數(shù)時(shí)，分別獲取坡口直邊、坡口斜邊在待焊接坡口坐標(biāo)系中的直邊方程為yr＝f(x)、斜邊方程yh＝f(x)，從焊接數(shù)據(jù)庫中最接近的理論樣件獲取打底層焊縫形貌的方程為y0＝f(x)，其中，由于坡口形貌參數(shù)限制，則x坐標(biāo)區(qū)間范圍為(0，w)，y坐標(biāo)的區(qū)間范圍為(0，t)；

40、在坐標(biāo)區(qū)域范圍內(nèi)，求解打底層焊縫形貌方程y0＝f(x)與直邊方程yr＝f(x)的交點(diǎn)p0的坐標(biāo)，則將所述交點(diǎn)p0坐標(biāo)作為第一填充層的近直邊焊縫的機(jī)器人焊接位置；

41、在坐標(biāo)區(qū)域范圍內(nèi)，求解打底層焊縫形貌方程y0＝f(x)與斜邊方程yh＝f(x)的交點(diǎn)p1的坐標(biāo)，同時(shí)利用交點(diǎn)p0、p1的坐標(biāo)獲取打底層焊縫形貌的方程y0＝f(x)的x坐標(biāo)區(qū)間；

42、進(jìn)行第一填充層的焊接點(diǎn)排布，其中，所述第一填充層的焊縫類型包括近直邊焊縫、中間焊縫和近斜邊焊縫三種類型焊縫，排布時(shí)，先根據(jù)從焊接數(shù)據(jù)庫中最接近的理論樣件獲取第一填充層焊縫的近直邊焊縫曲線方程yr1＝f(x)與直邊方程yr＝f(x)求取交點(diǎn)p(0,1)，將交點(diǎn)p(0,1)為填充第二層的近直邊焊縫的機(jī)器人焊接位置，接著根據(jù)近直邊焊縫曲線方程yr1＝f(x)與打底層焊縫曲線方程y0＝f(x)求取交點(diǎn)p(m1,1)，將交點(diǎn)p(m1,1)為與近直邊焊縫相鄰的第一中間焊縫的機(jī)器人焊接位置，同時(shí)利用p(0,1)和p(m1,1)獲取近直邊焊縫曲線方程yr1＝f(x)的x坐標(biāo)區(qū)間；然后，計(jì)算p(m1,1)與p1的距離為d1，設(shè)標(biāo)準(zhǔn)坡口模型下，該距離為ds，則當(dāng)d1≤ds*c時(shí)，只有近斜邊焊縫，其中c為容錯(cuò)系數(shù)，當(dāng)d1＞ds*c時(shí)，含中間焊縫，利用第一中間焊縫曲線方程ym1-1＝f(x)與近直邊焊縫曲線方程yr1＝f(x)求取交點(diǎn)p(0,1,1)，與打底層焊縫y0＝f(x)求取交點(diǎn)p(m2,1)，計(jì)算交點(diǎn)p(m2,1)與p1的距離d2，如果d2＞ds*c時(shí)，則交點(diǎn)p(m2,1)為第二中間焊縫的機(jī)器人焊接位置，如果d2≤ds*c，則將交點(diǎn)p(m2,1)與p1的中點(diǎn)pz1作為近斜邊焊縫的機(jī)器人焊接位置，同時(shí)利用p(0,1,1)與p(m2,1)獲得第一中間焊縫的方程ym1-1＝f(x)的x標(biāo)區(qū)間；如果有第二中間焊縫，則重復(fù)第一中間焊縫的求解過程，如果沒有第二中間焊縫，只有近斜邊焊縫yh1＝f(x)，則與第一中間焊縫曲線方程ym1-1＝f(x)求取交點(diǎn)p(1,1,1)，與斜邊方程yh1＝f(x)求取交點(diǎn)p(1,1)；

43、進(jìn)行第i填充層的焊接點(diǎn)排布，設(shè)第i填充層近直邊焊縫曲線方程為yri＝f(x)，第一中間焊縫曲線方程為ym1-i＝f(x)，第二中間焊縫曲線方程為ym2-i＝f(x)，第n中間焊縫曲線方程為ymn-i＝f(x)，近斜邊焊縫方程為yhi＝f(x)，近直邊焊縫曲線方程yri＝f(x)與直邊方程yr＝f(x)求取交點(diǎn)p(0,i)，與第i-1填充層的焊縫形貌臨近的近直邊焊縫、第一中間焊縫兩條焊縫形貌求取交點(diǎn)p(mi,1)，p(mi,1)滿足在兩條焊縫的x區(qū)間內(nèi)，且y值最大，利用p(0,i)與p(mi,1)確定近直邊焊縫x坐標(biāo)區(qū)間，p(mi,1)關(guān)聯(lián)下一道焊縫的機(jī)器人焊接位置，p(mi,1)與第i-1填充層的斜邊交點(diǎn)求距離為di，如果di≤ds*c，則沒有中間焊縫，p(mi,1)與p(1,i-1)的中點(diǎn)pzi為近斜邊焊縫起弧點(diǎn)，近斜邊焊縫與斜邊求取交點(diǎn)p(1，i)，與同層臨近焊縫求取交點(diǎn)p(1,1,i)，p(1，i)與p(1,1,i)確定近斜邊焊縫x坐標(biāo)區(qū)間,如果di>ds*c，重復(fù)上面過程，求取第一中間焊縫與第i-1填充層的第一中間焊縫、第二中間焊縫的起弧位置p(m2,1)，與同層的近直邊焊縫求取交點(diǎn)p(0,i),p(m2,1)與p(0,i)確定第二中間焊縫的x坐標(biāo)區(qū)間，求取p(m2,1)與第i-1填充層的斜邊交點(diǎn)求距離為di，直到di≤ds*c，近斜邊焊縫的交點(diǎn)求取完成，則同層焊縫排布完成。

44、優(yōu)選地，所述打底層焊接結(jié)束后，在進(jìn)行填充層和蓋面層的焊道排布時(shí)，從焊接數(shù)據(jù)庫中獲取與待焊坡口形狀和坡口角度最接近的理論樣件的各條焊縫的焊縫曲線方程，求取各條焊縫的焊縫曲線方程在所建立的待焊接坡口坐標(biāo)系中與坡口直邊、坡口斜邊和/或相關(guān)焊縫曲線方程的交點(diǎn)確定填充層和蓋面層中待焊接的各條焊縫的機(jī)器人焊接位置，完成焊道精確排布，具體還包括步驟：

45、當(dāng)待焊坡口的焊接層數(shù)大于焊接數(shù)據(jù)庫中與待焊坡口形狀和坡口角度最接近的理論樣件的焊接層數(shù)時(shí)，超出理論樣件的焊接層數(shù)的其他各焊接層焊縫與的理論樣件的焊接層中同類型的焊縫屬于偏移關(guān)系，其中，若焊接數(shù)據(jù)庫中最接近的理論樣件的最上層的第i層焊縫曲線方程為yi＝f(x)，則第i+1層的同類型焊縫的方程表達(dá)為yi-b＝f(x-a),其中坐標(biāo)a、b為兩條焊縫起弧位置的分別沿x方向和y方向的偏移量，其中延y方向的偏移量b體現(xiàn)焊層厚度，沿x方向的偏移量由理論樣件中兩相鄰的同類型焊縫之間的x偏移量確定。

46、本發(fā)明另一方面還提供了一種機(jī)器人多層多道焊接裝置，包括：

47、打底層焊接修正模塊，用于在焊接打底層時(shí)，根據(jù)所測的坡口實(shí)際尺寸，實(shí)時(shí)調(diào)整從焊接數(shù)據(jù)庫中讀取的焊接電流或焊接速度，修正實(shí)際坡口的焊接層形貌使其與焊接數(shù)據(jù)庫中讀取的理論坡口焊接層形貌相統(tǒng)一，其中，所述焊接數(shù)據(jù)庫中的理論坡口無間隙和無鈍邊，所述坡口實(shí)際尺寸包括坡口間隙c和坡口鈍邊數(shù)值p、坡口角度α、坡口寬度w、板厚t；

48、焊道排布模塊，用于打底層焊接結(jié)束后，在進(jìn)行填充層和蓋面層的焊道排布時(shí)，從焊接數(shù)據(jù)庫中獲取與待焊坡口形狀和坡口角度最接近的理論樣件的各條焊縫的焊縫曲線方程，求取各條焊縫的焊縫曲線方程在所建立的待焊接坡口坐標(biāo)系中與坡口直邊、坡口斜邊和/或相關(guān)焊縫曲線方程的交點(diǎn)確定填充層和蓋面層中待焊接的各條焊縫的機(jī)器人焊接位置，完成焊道精確排布。

49、本發(fā)明另一方面還提供了一種電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)所述機(jī)器人多層多道焊接方法的步驟。

50、本發(fā)明另一方面還提供了一種存儲(chǔ)介質(zhì)，所述存儲(chǔ)介質(zhì)包括存儲(chǔ)的程序，在所述程序運(yùn)行時(shí)控制所述存儲(chǔ)介質(zhì)所在的設(shè)備執(zhí)行所述機(jī)器人多層多道焊接方法的步驟。

51、本發(fā)明具有以下有益效果：

52、本發(fā)明提供了一種機(jī)器人多層多道焊接方法、裝置、電子設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)，所述機(jī)器人多層多道焊接方法通過焊道排布，可以準(zhǔn)確獲取機(jī)器人焊接位置，同時(shí)考慮實(shí)際焊接中坡口間隙、坡口鈍邊等因素對坡口焊接的影響，實(shí)際機(jī)器人多層多道焊接時(shí)，通過單獨(dú)調(diào)整打底層或者調(diào)整打底層和第一填充層將坡口間隙、坡口鈍邊等因素的影響去除，使實(shí)際坡口的機(jī)器人多層多道焊接滿足理論焊道排布和焊接參數(shù)的要求，減少開發(fā)工作量和成本、消除焊接存在誤差影響焊接質(zhì)量，提升機(jī)器人多層多道焊接的作業(yè)效率和精度和在實(shí)際焊接應(yīng)用中的實(shí)用性。

53、除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。下面將參照圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。