船體小組立自適應(yīng)路徑規(guī)劃系統(tǒng)

郭海平，周榮富，張 然，謝靜遠(yuǎn)，焉詩(shī)萌

（上海船舶工藝研究所，上海 200032）

0 引言

隨著制造業(yè)數(shù)字化和智能化的快速發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人在先進(jìn)制造業(yè)包括船舶制造業(yè)、汽車制造業(yè)、飛機(jī)制造業(yè)等重型制造業(yè)內(nèi)發(fā)揮著重要的作用，它的發(fā)展也一定程度上代表著一個(gè)國(guó)家的先進(jìn)制造業(yè)的發(fā)展水平。近年來(lái)我國(guó)船舶工業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模迅速擴(kuò)大，但總體還是處于粗放型的發(fā)展階段，與先進(jìn)造船強(qiáng)國(guó)相比差距明顯。在日韓先進(jìn)造船廠家自動(dòng)化率可達(dá)68%，但是國(guó)內(nèi)骨干造船企業(yè)的焊接自動(dòng)化率最高僅為20%，質(zhì)量和效率都很難得到保證。船舶小組立在船舶制造中具有一定代表性，對(duì)小組立的智能化和數(shù)字化升級(jí)具有重要意義。因此本文重點(diǎn)對(duì)下列問(wèn)題進(jìn)行了研究[1]：

1 船體小組立裝焊生產(chǎn)線現(xiàn)狀

2 機(jī)器人自適應(yīng)控制關(guān)鍵技術(shù)

2.1 機(jī)器人自適應(yīng)控制編程方法

2.2 船體小組立結(jié)構(gòu)件特征采集技術(shù)

2.3 船體小組立焊接路徑規(guī)劃

圖7 包角焊接示意圖

因?yàn)榫€激光傳感器有一定的誤差，且受到現(xiàn)場(chǎng)外部環(huán)境和裝配誤差等影響，對(duì)焊接起點(diǎn)的誤差能達(dá)到40 mm左右，為了對(duì)焊縫起點(diǎn)進(jìn)行精定位，選用點(diǎn)激光傳感器識(shí)別起點(diǎn)；并且，在小組立工件的焊縫類型中有多種焊接工藝和焊縫類型，由于沒(méi)有通過(guò)離線編程模型輸入得到坡口、過(guò)焊孔等信息，需要在線自適應(yīng)獲取焊縫類型，目前通過(guò)點(diǎn)激光傳感器并不能得到完整焊接工藝參數(shù)信息，故現(xiàn)階段從上位機(jī)界面輸入該點(diǎn)需要的焊縫類型信息，發(fā)送給機(jī)器人執(zhí)行焊接位姿程序。

3 結(jié)論

針對(duì)船舶小組立結(jié)構(gòu)件焊接生產(chǎn)線，提出利用線激光和點(diǎn)激光傳感器進(jìn)行2次定位，確定了視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)的模塊功能和焊縫規(guī)劃的規(guī)則算法，并通過(guò)C++語(yǔ)言和PCL庫(kù)等實(shí)現(xiàn)功能。同時(shí)搭建小組立產(chǎn)線實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)比傳統(tǒng)人工示教焊縫定位和焊接順序規(guī)劃，其在保證了焊接質(zhì)量的同時(shí)提升了定位精度，全程無(wú)需人工干預(yù)，也不再依賴現(xiàn)場(chǎng)條件要求，提高了船體小組立裝焊產(chǎn)線的效率，為小組立智能生產(chǎn)線提供了可以借鑒的范例，保證了船體小組立裝焊生產(chǎn)線向高質(zhì)量高效率發(fā)展。