无轨导全位置爬行弧焊机器人在造船中的应用(2)

本文介绍了一种新的能在造船中实际应用的爬行焊接机器人

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船厂焊接实验

爬行实验

整个实验过程中，弧焊机器人在不同的位置进

0所示。

在文冲船厂的实验中，焊接坡口有相当一部分是手工气切割的，如图/所示，很不规则，在一定程度上影响了跟踪效果。无论是甲板上的直线合拢焊缝，还是船尾的曲面焊缝，坡口状况都比较差，坡口宽度最大和最小处相差近#倍，且表面粗糙。实验中焊缝偏差角度约为/1，最高焊接速度#2,"!"-.，跟踪状况良好。

行了爬行，其中包括平焊位置、立焊位置、横焊位置和曲面焊接位置。基本上包括了船舶生产的各个主要位置。由于机器人采用的是轮履复合结构，因此对于工作面具有较强的适应性。弧焊机器人所能工船舶制造中需要焊接的曲面作的最小直径为!"，

一般为船头或者船尾部分，曲率半径都在几十米左右，因此机器人完全可以满足实际生产的需要。机器人在船尾爬行工作照片如图#所示。

图/手工气切割3型坡口

最常用的是单边$%&’的跟踪方式有很多种，

跟踪和双边跟踪，即分别跟踪坡口的一个或者两个棱边。如果坡口较大，采用双边跟踪的方式可以得到比较好的效果；反之坡口较小，则尽量采用单边跟踪，这样可以避免由于某一棱边难以被检测到以至于影响成形。船体焊接中，由于板材都比较厚，几乎没有可以单层完成的焊缝，都是多层焊，因此在使用弧焊机器人工作时，应根据各层的具体情况选择焊接工艺。实验表明，为了不影响盖面的跟踪，打底和填充时，工艺规范适当减小，盖面的

图#

焊接机器人爬行于船尾

专

题讨论——焊接机器人

时候加大规范，以保证盖面的时候坡口棱边比较明显，便于跟踪。在实际操作中，只有打底焊接采用双边跟踪方式，其他层均采用单边跟踪。

船体焊接的板材厚、焊缝长的特点，决定了其很难做比较好的表面处理，在坡口和附近可能会有黑色的氧化膜。由于$%&’是通过激光照射成像，因此有氧化膜的地方反射效果比较差，至少在屏幕但是基本不会影响跟上会比较明显，如图4所示。踪的效果，包括单边和双边跟踪。

!"#跟踪实验

弧焊机器人采用英国$%&’公司的激光自动

跟踪装置，激光作为结构光，通过(()摄像机拍摄得到焊缝图像，实时处理后输出偏差信号控制一个十字滑块，从而保证焊枪始终对中。在前期的实验室工作中，焊接坡口为刨削加工的规则坡口，且焊接之前已经清理干净，跟踪效果良好。实验中，机器人爬行速度*+,"!"-.，可跟踪直径/"的圆缝，如图

$%&’的传感器在焊接过程中是靠近焊枪的，

熔化极焊接中传感器上就会附着少量的飞溅。因此实验中在传感器和焊枪之间增加了挡板，以保证镜头和激光器部分不会被影响。

总体而言，在船体焊接中，弧焊机器人在跟踪方面基本不存在问题。

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图0

机器人跟踪实验

工艺实验

工艺实验是本次船体焊接实验的核心。弧焊机

器人采用药芯焊丝(50气体保护焊接工艺，分别进