船体小组立自适应路径规划系统

郭海平，周荣富，张 然，谢静远，焉诗萌

（上海船舶工艺研究所，上海 200032）

0 引言

随着制造业数字化和智能化的快速发展，工业机器人在先进制造业包括船舶制造业、汽车制造业、飞机制造业等重型制造业内发挥着重要的作用，它的发展也一定程度上代表着一个国家的先进制造业的发展水平。近年来我国船舶工业产业规模迅速扩大，但总体还是处于粗放型的发展阶段，与先进造船强国相比差距明显。在日韩先进造船厂家自动化率可达68%，但是国内骨干造船企业的焊接自动化率最高仅为20%，质量和效率都很难得到保证。船舶小组立在船舶制造中具有一定代表性，对小组立的智能化和数字化升级具有重要意义。因此本文重点对下列问题进行了研究[1]：

1 船体小组立装焊生产线现状

2 机器人自适应控制关键技术

2.1 机器人自适应控制编程方法

2.2 船体小组立结构件特征采集技术

2.3 船体小组立焊接路径规划

图7 包角焊接示意图

因为线激光传感器有一定的误差，且受到现场外部环境和装配误差等影响，对焊接起点的误差能达到40 mm左右，为了对焊缝起点进行精定位，选用点激光传感器识别起点；并且，在小组立工件的焊缝类型中有多种焊接工艺和焊缝类型，由于没有通过离线编程模型输入得到坡口、过焊孔等信息，需要在线自适应获取焊缝类型，目前通过点激光传感器并不能得到完整焊接工艺参数信息，故现阶段从上位机界面输入该点需要的焊缝类型信息，发送给机器人执行焊接位姿程序。

3 结论

针对船舶小组立结构件焊接生产线，提出利用线激光和点激光传感器进行2次定位，确定了视觉识别系统的模块功能和焊缝规划的规则算法，并通过C++语言和PCL库等实现功能。同时搭建小组立产线实验平台，对比传统人工示教焊缝定位和焊接顺序规划，其在保证了焊接质量的同时提升了定位精度，全程无需人工干预，也不再依赖现场条件要求，提高了船体小组立装焊产线的效率，为小组立智能生产线提供了可以借鉴的范例，保证了船体小组立装焊生产线向高质量高效率发展。