CN102941426A - 一种与机器人相配合的智能变位系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种与机器人相配合的智能变位系统，包括带有示教系统和输入输出信号电路板的焊接机器人、驱动焊接机器人移动的滑台、驱动零件旋转的变位机、焊接控制单元；所述焊接控制单元包括两个运动控制卡、输入输出控制卡、工业控制计算机；所述的工业控制计算机对待加工的零件设立零件代码，预先示教焊接机器人的所需移动位置及零件在变位机上所需运动过程并与零件代码相对应，然后通过焊接机器人的示教系统生成焊接加工程序并与零件代码相对应；加工零件时重现示教过程并调取焊接加工程序使机器人进行焊接加工；本发明可与带有示教系统和输入输出信号电路板的多种焊接机器人相配合进行自动焊接，可节省设备的投入，降低设备的使用成本。
Description
技术领域
本发明涉及与焊接机器人相配合的辅助设备，尤其是一种能与不同焊接机器人相配合的智能变位系统。
背景技术
在自动焊接技术领域，对于一些焊接位置较复杂的工件除了需要机器人来执行焊接工序外，还需要一个变位系统来配合机器人完成工件的自动焊接过程。现有的变位系统一般由生产机器人的厂家配套，变位系统的控制部分与机器人的控制部分是不能分开的，这种变位系统不能与其他厂家的机器人相配套，其适应范围和利用率受到限制，综合使用成本较高。
2003年9月3日公开一项申请号为02114630.6、名称为“数控焊接变位机的控制系统”的发明专利申请，其由工业控制计算机、运动控制卡、输入输出控制卡、接口适配器、继电器输出卡、示教盒、操纵杆、交流伺服变频器、光电编码器、两个交流伺服电机、抱闸电源和控制接口组成，操纵杆是由四个主令开关组成，工位控制计算机的键盘定义示教功能对应一系列按键，在示教状态时，工位控制计算机分别接受并存储示教位置信息、可以由示教盒、操作杆和键盘实现三种方式的示教操作；在再现状态时，由专门设计的指令系统编制变位程序来定义变位顺序，工位控制计算机调出示教位置速度信息，按数字微分分析插补周期计算插补点的位置坐标，送入运动控制卡中的交流伺服电机的控制芯片，使变位机按程序规定的运动顺序和速度进行焊接变位的再现过程。这种“数控焊接变位机的控制系统”只涉及变位机在焊接过程的变位，没有涉及机器人本身整体移动变位，同时也未涉及所述变位机的控制系统如何与不同机器人的控制系统协调工作，因此其适用范围也受到限制。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种与机器人相配合的智能变位系统，其可与带有示教系统和输入输出信号电路板的多种焊接机器人相配合进行自动焊接，扩大变位系统的使用范围，提高变位系统的使用效率，可节省设备的投入，降低设备的使用成本。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种与机器人相配合的智能变位系统，包括带有示教系统和输入输出信号电路板的焊接机器人、驱动焊接机器人移动的滑台、驱动零件旋转的变位机和焊接控制单元；
所述的滑台包括固定焊接机器人的滑座、一个伺服电机、一个伺服驱动器、一个绝对值编码器和一套滚珠丝杆，所述的伺服电机通过滚珠丝杆驱动滑座移动，所述的绝对值编码器用于确定滑座是否移动到位；
所述的变位机包括带有夹具的旋转轴、一个伺服电机、一个伺服驱动器和一个绝对值编码器，所述的伺服电机驱动旋转轴转动，所述的绝对值编码器用于确定旋转轴是否转动到位；
所述焊接控制单元包括两个运动控制卡、输入输出控制卡、工业控制计算机；
所述的两个运动控制卡接收工业控制计算机送来的运动控制信号，通过伺服驱动器驱动两个伺服电机转动；
所述的输入输出控制卡用于与焊接机器人的输入输出信号电路板进行通信联系；
所述的工业控制计算机用于输入管理程序，对待加工的零件设立零件代码，预先示教焊接机器人的所需移动位置及零件在变位机上所需运动过程，然后把焊接机器人所需移动位置信息和零件在变位机上所需运动过程信息存储到工业控制计算机中并与零件代码相对应，再通过焊接机器人的示教系统根据零件的焊接要求生成焊接机器人针对该零件的焊接加工程序并把此焊接加工程序通过焊接机器人的输入输出信号电路板、焊接控制单元的输入输出控制卡与设立在工业控制计算机中的零件代码相对应；加工零件时先在工业控制计算机的管理界面中输入零件代码和加工数量，然工业控制计算机将根据零件代码，从存储单位中读取预先示教的相应信息，给一个运动控制卡发送运动控制信号通过滑台使焊接机器人移动到指定位置，同时工业控制计算机给另一个运动控制卡发送运动控制信号通过变位机使零件按预先示教的运动过程信息进行运动配合焊接机器人进行焊接，然后通过输入输出控制卡、焊接机器人的输入输出信号电路板调取焊接机器人预先示教与该零件代码相对应的焊接加工程序使焊接机器人按设定焊接过程进行焊接，当一个零件的焊接加工完成后，工业控制计算机使焊接机器人复位，准备下一个零件的焊接，如此循环。
所述工业控制计算机配置的键盘上定义有示教功能的对应按键为：
按“R”键，选择滑台的滚珠丝杆作为当前运动轴；
按“W”键，选择变位机旋转轴作为当前运动轴；
按“↑”键，当前轴是变位机的旋转轴时，当前轴顺时针旋转；
按“↓”键，当前轴是变位机的旋转轴时，当前轴逆时针旋转；
按“←”键，当前轴为滑台的滚珠丝杆时，移动滑座向左运动；
按“→”键，当前轴为滑台的滚珠丝杆时，移动滑座向右运动；
按“Save”键，存储当前运动轴的示教点位置；
按“Speed”键，设定当前运动轴的移动或转动速度；
按“Insert”键，插入焊接机器人示教编程；
按“End”键，零件焊接加工示教编程结束；
按“Fin”键，当前工位焊接机器人示教编程结束；
按“Delete”键，删除指定的示教位置信息或焊接机器人示教程序；
按“Quit”键，退出示教，返回主菜单。
所述的工业控制计算机通过输入管理程序至少设置以下管理界面：登录界面、加载任务单界面、准备加工界面、自动加工界面、程序员管理界面；
所述的登录界面用于输入用户名、密码，进行登录或退出；
所述加载任务单界面选择任务单或加载任务单或退出至登录界面；
所述准备加工界面用于使滑台复位和变位机复位，使焊接机器人做好焊接前准备，启动自动加工或退出登录界面，此界面还设有自动加载加工程序的后台功能；
所述的自动加工界面用于进行自动加工后自动返回加工准备界面。
所述程序员管理界面至少包括示教和编辑程序界面、试加工界面、手动操作界面；
所述的示教和编辑程序界面用于新建加工程序、载入加工程序、删除步骤、步骤上移、步骤下移、将变位机旋转轴移动至指定坐标、记录变位机旋转轴当前坐标、将滑台移动至指定坐标、记录滑台当前坐标、变位机复位、滑台复位、更改速度、开始示教、结束示教和插入焊接机器人的加工程序；
所述的试加工界面用于控制零件的试焊接加工；
所述的手动操作界面用于出现故障或根据需要进行手动操作。
进一步改进，所述焊接控制单元还包括一个示教盒，所述示教盒包括单片机和通信模块，示教盒通过通信模块与工业控制计算机相连接，示教盒用于替代工业控制计算机完成工业控制计算机所需的示教功能和进行零件的加工控制。通过示教盒可以增加一种示教和加工控制设备，示教盒可较方便安装在滑台和变位机旁，方便示教和加工操作。
本发明由于设置有承载机器人的移动滑台、夹持零件的变位机和焊接控制单元，通过在焊接控制单元的工业控制计算机上输入待加工零件的零件代码，然后示教焊接机器人的所需移动位置及零件在变位机上所需运动过程并把这些信息存储到工业控制计算机中与零件代码相对应，再通过焊接机器人的示教系统根据零件的焊接要求生成焊接机器人针对该零件的焊接加工程序并把此焊接加工程序通过焊接机器人的输入输出信号电路板、焊接控制单元的输入输出控制卡与设立在工业控制计算机中的零件代码相对应；加工零件时，再现焊接机器人的移动位置及零件在变位机上的运动过程，通过工业控制计算机调取与该零件代码相对应的焊接加工程序使焊接机器人根据焊接加工程序进行焊接加工，通过本发明与焊接机器人相配合可完成零件的自动焊接过程。又由于通过设置零件代码使滑台移动、变位机旋转的控制程序和焊接机器人示教系统中生成的焊接加工程序协调统一，因此本发明可与带有示教系统和输入输出信号电路板的多种焊接机器人相配合进行自动焊接，扩大变位系统的使用范围，提高变位系统的使用效率，可有效节省设备的投入，降低设备的使用成本。
附图说明
图1是本发明系统框图；
图2是本发明示教过程流程图；
图3是本发明零件加工过程流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1所示，一种与机器人相配合的智能变位系统，包括带有示教系统11和输入输出信号电路板12的焊接机器人1、驱动焊接机器人1移动的滑台2、驱动零件旋转的变位机3、焊接控制单元4；
所述的滑台2包括固定焊接机器人1的滑座21、一个伺服电机22、一个伺服驱动器23、一个绝对值编码器24和一套滚珠丝杆，所述的伺服电机22通过滚珠丝杆驱动滑座21移动，所述的绝对值编码器24用于确定滑座21是否移动到位；
所述的变位机3包括带有夹具的旋转轴31、一个伺服电机32、一个伺服驱动器33和一个绝对值编码器34，所述的伺服电机32驱动旋转轴32转动，所述的绝对值编码器34用于确定旋转轴31是否转动到位；
所述焊接控制单元4包括两个运动控制卡41、42、输入输出控制卡43、工业控制计算机44；
所述的运动控制卡41接收工业控制计算机44送来的运动控制信号，通过伺服驱动器23驱动伺服电机22转动；所述的运动控制卡42接收工业控制计算机44送来的运动控制信号，通过伺服驱动器33驱动伺服电机34转动；
所述的输入输出控制卡43用于与焊接机器人1的输入输出信号电路板12进行通信联系；
所述的工业控制计算机44用于输入管理程序，对待加工的零件设立零件代码，预先示教焊接机器人1的所需移动位置及零件在变位机3上所需运动过程，然后把焊接机器人1所需移动位置信息和零件在变位机3上所需运动过程信息存储到工业控制计算机44中并与零件代码相对应，再通过焊接机器人1的示教系统11根据零件的焊接要求生成焊接机器人1针对该零件的焊接加工程序并把此焊接加工程序通过焊接机器人1的输入输出信号电路板12、焊接控制单元4的输入输出控制卡43与设立在工业控制计算机44中的零件代码相对应；加工零件时先在工业控制计算机44的管理界面中输入零件代码和加工数量，然工业控制计算机44将根据零件代码，从存储单位中读取预先示教的相应信息，给一个运动控制卡41发送运动控制信号通过滑台2使焊接机器人1移动到指定位置，同时工业控制计算机44给另一个运动控制卡42发送运动控制信号通过变位机3使零件按预先示教的运动过程信息进行运动配合焊接机器人1进行焊接，然后通过输入输出控制卡43、焊接机器人1的输入输出信号电路板12调取焊接机器人预先示教与该零件代码相对应的焊接加工程序使焊接机器人1按设定焊接过程进行焊接，当一个零件的焊接加工完成后，工业控制计算机1使焊接机器人1复位，准备下一个零件的焊接，如此循环。
所述工业控制计算机44的键盘441上定义有示教功能的对应按键为：
按“R”键，选择滑台2的滚珠丝杆作为当前运动轴；
按“W”键，选择变位机3旋转轴作为当前运动轴；
按“↑”键，当前轴是变位机3的旋转轴时，当前轴顺时针旋转；
按“↓”键，当前轴是变位机3的旋转轴时，当前轴逆时针旋转；
按“←”键，当前轴为滑台2的滚珠丝杆时，移动滑座21向左运动；
按“→”键，当前轴为滑台2的滚珠丝杆时，移动滑座21向右运动；
按“Save”键，存储当前运动轴的示教点位置；
按“Speed”键，设定当前运动轴的移动或转动速度；
按“Insert”键，插入焊接机器人1示教编程；
按“End”键，零件焊接加工示教编程结束；
按“Fin”键，当前工位焊接机器人1示教编程结束；
按“Delete”键，删除指定的示教位置信息或焊接机器人1示教程序；
按“Quit”键，退出示教，返回主菜单。
所述的工业控制计算机44通过输入管理程序至少设置以下管理界面：登录界面、加载任务单界面、准备加工界面、自动加工界面、程序员管理界面；
所述的登录界面用于输入用户名、密码，进行登录或退出；
所述加载任务单界面选择任务单或加载任务单或退出至登录界面；
所述准备加工界面用于使滑台复位和变位机复位，使焊接机器人做好焊接前准备，启动自动加工或退出登录界面，此界面还设有自动加载加工程序的后台功能；
所述的自动加工界面用于进行自动加工后自动返回加工准备界面。
所述程序员管理界面至少包括示教和编辑程序界面、试加工界面、手动操作界面；
所述的示教和编辑程序界面用于新建加工程序、载入加工程序、删除步骤、步骤上移、步骤下移、将变位机旋转轴移动至指定坐标、记录变位机旋转轴当前坐标、将滑台移动至指定坐标、记录滑台当前坐标、变位机复位、滑台复位、更改速度、开始示教、结束示教和插入焊接机器人的加工程序；
所述的试加工界面用于控制零件的试焊接加工；
所述的手动操作界面用于出现故障或根据需要进行手动操作。
所述焊接控制单元4还可包括一个示教盒45，所述示教盒45包括单片机和通信模块，示教盒45通过通信模块与工业控制计算机44相连接，示教盒45用于替代工业控制计算机44完成工业控制计算机44所需的示教功能和进行零件的加工控制。
图2所示，本发明的示教流程如下：在工业控制计算机44的示教和编辑程序界面输入待加工零件的零件代码，工业控制计算机44以此零件代码建立零件与加工程序之间的对应关系；
开始示教时，通过工业控制计算机44的手动操作界面，手动控制焊接机器人1移动到所需位置，手动控制夹持在变位机3的零件按所需运动过程转动，然后把焊接机器人1所需移动位置信息和零件在变位机3上所需运动过程信息存储到工业控制计算机44中并与设立的零件代码相对应；
接着通过焊接机器人1的示教系统11根据零件的焊接要求生成焊接机器人1针对该零件的焊接加工程序并把此焊接加工程序通过焊接机器人1的输入输出信号电路板12、焊接控制单元4的输入输出控制卡43与设立在工业控制计算机44中的零件代码相对应；如还需进行示教重复前面的步骤直至完成。
一个零件的加工过程可对应多个焊接机器人1的移动位置和零件在变位机3上的多个运动过程。
图3所示，零件的加工流程如下：在工业控制计算机44的加载任务单界面输入零件代码和加工数量，然工业控制计算机44将根据零件代码，从存储单位中读取预先示教的相应信息，给一个运动控制卡41发送运动控制信号通过滑台2使焊接机器人1移动到指定位置，同时工业控制计算机44给另一个运动控制卡42发送运动控制信号通过变位机3使零件按预先示教的运动过程信息进行运动配合焊接机器人1进行焊接，然后通过输入输出控制卡43、焊接机器人1的输入输出信号电路板12调取焊接机器人1预先示教与该零件代码相对应的焊接加工程序使焊接机器人1按设定焊接过程进行焊接，当一个零件的焊接加工完成后，工业控制计算机1使焊接机器人1复位，准备下一个零件的焊接，如此循环。
本过程还可修改零件的加工数量，判断零件的加工数量是否达到设定值。
以上仅是本发明一个较佳的实施例，本领域的技术人员按权利要求作等同的改变都落入本案的保护范围。
Claims (5)
1.一种与机器人相配合的智能变位系统，包括带有示教系统和输入输出信号电路板的焊接机器人，其特征在于：还包括驱动焊接机器人移动的滑台、驱动零件旋转的变位机和焊接控制单元；
所述的滑台包括固定焊接机器人的滑座、一个伺服电机、一个伺服驱动器、一个绝对值编码器和一套滚珠丝杆，所述的伺服电机通过滚珠丝杆驱动滑座移动，所述的绝对值编码器用于确定滑座是否移动到位；
所述的变位机包括带有夹具的旋转轴、一个伺服电机、一个伺服驱动器和一个绝对值编码器，所述的伺服电机驱动旋转轴转动，所述的绝对值编码器用于确定旋转轴是否转动到位；
所述焊接控制单元包括两个运动控制卡、输入输出控制卡、工业控制计算机；
所述的两个运动控制卡接收工业控制计算机送来的运动控制信号，通过伺服驱动器驱动两个伺服电机转动；
所述的输入输出控制卡用于与焊接机器人的输入输出信号电路板进行通信联系和采集各种输入信号；
所述的工业控制计算机用于输入管理程序，对待加工的零件设立零件代码，预先示教焊接机器人的所需移动位置及零件在变位机上所需运动过程，然后把焊接机器人所需移动位置信息和零件在变位机上所需运动过程信息存储到工业控制计算机中并与零件代码相对应，再通过焊接机器人的示教系统根据零件的焊接要求生成焊接机器人针对该零件的焊接加工程序并把此焊接加工程序通过焊接机器人的输入输出信号电路板、焊接控制单元的输入输出控制卡与设立在工业控制计算机中的零件代码相对应；加工零件时先在工业控制计算机的管理界面中输入零件代码和加工数量，然工业控制计算机将根据零件代码，从存储单位中读取预先示教的相应信息，给一个运动控制卡发送运动控制信号通过滑台使焊接机器人移动到指定位置，同时工业控制计算机给另一个运动控制卡发送运动控制信号通过变位机使零件按预先示教的运动过程信息进行运动配合焊接机器人进行焊接，然后通过输入输出控制卡、焊接机器人的输入输出信号电路板调取焊接机器人预先示教与该零件代码相对应的焊接加工程序使焊接机器人按设定焊接过程进行焊接，当一个零件的焊接加工完成后，工业控制计算机使焊接机器人复位，准备下一个零件的焊接，如此循环。
2.根据权利要求1所述的一种与机器人相配合的智能变位系统，其特征在于：所述工业控制计算机的键盘上定义有示教功能的对应按键为：
按“R”键，选择滑台的滚珠丝杆作为当前运动轴；
按“W”键，选择变位机旋转轴作为当前运动轴；
按“↑”键，当前轴是变位机的旋转轴时，当前轴顺时针旋转；
按“↓”键，当前轴是变位机的旋转轴时，当前轴逆时针旋转；
按“←”键，当前轴为滑台的滚珠丝杆时，移动滑座向左运动；
按“→”键，当前轴为滑台的滚珠丝杆时，移动滑座向右运动；
按“Save”键，存储当前运动轴的示教点位置；
按“Speed”键，设定当前运动轴的移动或转动速度；
按“Insert”键，插入焊接机器人示教编程；
按“End”键，零件焊接加工示教编程结束；
按“Fin”键，当前工位焊接机器人示教编程结束；
按“Delete”键，删除指定的示教位置信息或焊接机器人示教程序；
按“Quit”键，退出示教，返回主菜单。
3.根据权利要求1所述的一种与机器人相配合的智能变位系统，其特征在于：所述的工业控制计算机通过输入管理程序至少设置以下管理界面：登录界面、加载任务单界面、准备加工界面、自动加工界面、程序员管理界面；
所述的登录界面用于输入用户名、密码，进行登录或退出；
所述加载任务单界面选择任务单或加载任务单或退出至登录界面；
所述准备加工界面用于使滑台复位和变位机复位，使焊接机器人做好焊接前准备，启动自动加工或退出登录界面，此界面还设有自动加载加工程序的后台功能；
所述的自动加工界面用于进行自动加工后自动返回加工准备界面。
4.根据权利要求3所述的一种与机器人相配合的智能变位系统，其特征在于：所述程序员管理界面至少包括示教和编辑程序界面、试加工界面、手动操作界面；
所述的示教和编辑程序界面用于新建加工程序、载入加工程序、删除步骤、步骤上移、步骤下移、将变位机旋转轴移动至指定坐标、记录变位机旋转轴当前坐标、将滑台移动至指定坐标、记录滑台当前坐标、变位机复位、滑台复位、更改速度、开始示教、结束示教和插入焊接机器人的加工程序；
所述的试加工界面用于控制零件的试焊接加工；
所述的手动操作界面用于出现故障或根据需要进行手动操作。
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种与机器人相配合的智能变位系统，其特征在于：所述焊接控制单元还包括一个示教盒，所述示教盒包括单片机和通信模块，示教盒通过通信模块与工业控制计算机相连接，示教盒用于替代工业控制计算机完成工业控制计算机所需的示教功能和进行零件的加工控制。
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