CN104668823A - 爬行式焊接机器人系统 - Google Patents

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李林
庄严
隆有树
傅雄飞
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K37/00—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
    • B23K37/02—Carriages for supporting the welding or cutting element
    • B23K37/0258—Electric supply or control circuits therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

本发明属于焊接领域，尤其涉及一种爬行式焊接机器人系统。该系统包括焊接电源；激光图像传感系统，从现场获取到焊缝的图像信息；十字滑块控制系统，对激光图像传感系统获得的图像信息进行处理，处理后提取到焊缝的偏差信号；十字滑块，收到十字滑块控制系统提供的偏差信号进行运动；爬行机构，控制焊接机器人运动方向；人机界面，对各项参数进行设定；可编程序控制器。该系统采用爬行机构和十字滑块控制焊接机器人的运动，使焊接机器人有较好的机动性，稳定性好，便于操作，采用激光图像传感系统获得图像，使焊接精确；设置冷却系统，可以对焊接后需要快速冷却的工件进行冷却。

Description

爬行式焊接机器人系统
技术领域
本发明属于焊接领域，尤其涉及一种爬行式焊接机器人系统。
背景技术
焊接机器人是从事焊接（包括切割与喷涂）的工业机器人。根据国际标准化组织（ISO）工业机器人术语标准焊接机器人的定义，工业机器人是一种多用途的、可重复编程的自动控制操作机（Manipulator），具有三个或更多可编程的轴，用于工业自动化领域。为了适应不同的用途，机器人最后一个轴的机械接口，通常是一个连接法兰，可接装不同工具或称末端执行器。焊接机器人就是在工业机器人的末轴法兰装接焊钳或焊（割）枪的，使之能进行焊接，切割或热喷涂。
目前移动机器人采用的移动机构类型主要有轮式、步行式和履带式等。轮式的具有移动平稳、机动性高和便于操纵等优点，不能爬坡；步行式的也能在凹凸不平的地面上行走，具有较好的机动性，但存在稳定性差等问题。这二种移动机构都无法满足焊接实际要求。履带式的能够在凹凸不平的地面上行走，稳定性好，爬较大斜坡，适合焊接现场需要，但其运动方向的操作是左右履带的速度差值所控制，转向时会出现滑动，阻力较大，转向半径及中心准确度较差，运动控制存在一定的困难。
发明内容
本发明的目的在于：针对背景技术中存在的诸多缺点和问题加以改进，提供一种爬行式焊接机器人系统，该系统使焊接机器人有较好的机动性，稳定性好，便于操作。本发明的目的通过下述技术方案来实现： 
一种爬行式焊接机器人系统，其特征在于：该系统包括：
焊接电源，向焊接机器人系统提供电能；
激光图像传感系统，从现场获取到焊缝的图像信息；
十字滑块控制系统，对激光图像传感系统获得的图像信息进行处理，处理后提取到焊缝的偏差信号；
十字滑块，收到十字滑块控制系统提供的偏差信号进行运动；
爬行机构，控制焊接机器人运动方向；
人机界面，对各项参数进行设定；
可编程序控制器，可编程序控制器收到激光图像传感系统获取图像信息经十字滑块控制系统后的信号后，送出起弧信号，并结合人机界面给定的速度值控制爬行机构按设定的速度进行运动。
作为优选，所述激光图像传感系统包括激光器和图像传感信息处理系统。
作为优选，所述十字滑块设置传感器。
作为优选，所述传感器为接触式传感器，至少有4个。
作为优选，所述爬行机构为永磁履带爬行机构。
作为优选，所述永磁履带爬行机构的驱动机构采用交流伺服系统。
作为优选，所述交流伺服系统包括减速机构、放大器和电动机。
作为优选，所述系统还包括冷却系统。
本发明有益效果：该系统采用爬行机构和十字滑块控制焊接机器人的运动，使焊接机器人有较好的机动性，稳定性好，便于操作，采用激光图像传感系统获得图像， 使焊接精确；设置冷却系统，可以对焊接后需要快速冷却的工件进行冷却。
附图说明
图1是本发明实施例1爬行式焊接机器人系统的结构示意图；
图2是本发明实施例1爬行式焊接机器人的结构示意图；
图中标记：1-焊接机器人控制系统，2-爬行机构、3-十字滑块、4-焊接手臂、5-摆动器、6-焊枪、7-激光器。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步的说明。
实施例1：
如图1所示，一种爬行式焊接机器人系统，该系统包括：向焊接机器人系统提供电能的焊接电源；从现场获取到焊缝的图像信息的激光图像传感系统；十字滑块控制系统，其对激光图像传感系统获得的图像信息进行处理，处理后提取到焊缝的偏差信号；十字滑块，十字滑块收到十字滑块控制系统提供的偏差信号进行运动；永磁履带爬行机构，永磁履带爬行机构的驱动机构采用交流伺服系统，交流伺服系统包括减速机构、放大器和电动机；可编程序控制器。在人机界面对各项参数进行设定后，可编程序控制器收到激光图像传感系统获取图像信息经十字滑块控制系统后的信号后，送出起弧信号，并结合人机界面给定的速度值控制爬行机构按设定的速度进行运动。激光图像传感系统包括激光器和图像传感信息处理系统，十字滑块设置4个接触式传感器（图中未示出），作为优选，所述系统还包括冷却系统，用于对焊接后需要快速冷却的工件进行冷却。
图2为爬行式焊接机器人的结构示意图，该焊接机器人由上述焊接机器人控制系统1所控制，其包括爬行机构2、十字滑块3、焊接手臂4、摆动器5、焊枪6和激光器7，所述十字滑块3设置在爬行机构2上，在十字滑块3的滑块上固定有焊接手臂4，焊接手臂4与爬行机构2平行，焊接手臂4前端设置摆动器5和激光器6，所述摆动器5末端夹持焊枪6。所述爬行机构2为永磁履带爬行机构，所述爬行机构2的驱动机构采用交流伺服系统，交流伺服系统包括电动机、放大器、减速机构和编码器。作为优选的方式，摆动器5与焊接手臂6活动连接，摆动器5能够固定在焊接手臂4设定位置，这样可以根据需要调整焊枪6的位置，所述激光器7设置在焊枪6前侧，所述焊接机器人控制方式为PLC控制。
采用激光作为主光源，其强度在激光波长窗口内远大于弧光干扰，可以实现焊缝的多层多道自动跟踪，激光器7发出激光后反馈到图像传感信息处理系统，获得焊缝的图像信息，图像信息经处理后提取到图像的特征即焊缝的偏差信号，然后按一定的控制算法输出控制量给十字滑块控制系统对十字滑块3的进行运动控制。在十字滑块3上安装接触式传感器来提取滑块的当前运动的粗略位置信息，滑块的运动方向可根据爬行机构2的转向来判断，这个信号可以从十字滑块控制系统提取出来。这些信息反馈回十字滑块控制系统，对十字滑块3的状态进行监控，一旦十字滑块3运动到它的两端，该系统将停止工作，并向PLC发出报警信号。而PLC获取到十字滑块信息后，送出起弧信号，焊机接到起弧信号后开始送丝送气。一旦起弧，PLC合当前十字滑块3的信息和人机界面给定的速度值，根据一定的控制策略输出相应的控制量给交流伺服系统，之后爬行机构3开始按给定的速度进行运动。爬动机构2的驱动系统是一个闭环系统，可以自行调节速度到给定的值，PLC提取到这个信号后在人机界面上进行显示，从而对焊接速度进行监视。
本发明焊接机器人系统采用爬行机构2和十字滑块3控制焊接机器人的运动，使焊接机器人有较好的机动性，稳定性好，便于操作，采用激光图像传感系统获得图像，使焊接精确。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种爬行式焊接机器人系统，其特征在于：该系统包括：
焊接电源，向焊接机器人系统提供电能；
激光图像传感系统，从现场获取到焊缝的图像信息；
十字滑块控制系统，对激光图像传感系统获得的图像信息进行处理，处理后提取到焊缝的偏差信号；
十字滑块，收到十字滑块控制系统提供的偏差信号进行运动；
爬行机构，控制焊接机器人运动方向；
人机界面，对各项参数进行设定；
可编程序控制器，可编程序控制器收到激光图像传感系统获取图像信息经十字滑块控制系统后的信号后，送出起弧信号，并结合人机界面给定的速度值控制爬行机构按设定的速度进行运动。
2.根据权利要求1所述的爬行式焊接机器人系统，其特征在于：所述激光图像传感系统包括激光器和图像传感信息处理系统。
3.权利要求1所述的爬行式焊接机器人系统，其特征在于：所述十字滑块设置传感器。
4.权利要求3所述的爬行式焊接机器人系统，其特征在于：所述传感器为接触式传感器，至少有4个。
5.根据权利要求1所述的爬行式焊接机器人系统，其特征在于：所述爬行机构为永磁履带爬行机构。
6.根据权利要求5所述的爬行式焊接机器人系统，其特征在于：所述永磁履带爬行机构的驱动机构采用交流伺服系统。
7.根据权利要求6所述的爬行式焊接机器人系统，其特征在于：所述交流伺服系统包括减速机构、放大器和电动机。
8.根据权利要求1至7任一项所述的爬行式焊接机器人系统，其特征在于：所述系统还包括冷却系统。
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