CN104690422A - 机器人激光焊接视觉检测程控系统及其实现方法 - Google Patents
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Abstract
机器人激光焊接视觉检测程控系统，用于焊前焊缝跟踪与激光焊后质量检测，由PLC、高清视频摄像头、控制面板、机器人、激光器和激光头组成；其中高清视频摄像头、控制面板和机器人通过总线直接连接于PLC，其四者的通信通过总线进行连接；机器人和激光头通过激光器连接，其四者的通信通过总线进行连接。本发明将激光焊前焊缝跟踪与激光焊后质量检测结合在一起，在硬件方面仅使用一个视频摄像头完成了现有技术中两个设置多个摄像头才能完成全部功能，所以硬件结构简单，投入及日后维护费用低。本发明具有降低成本、结构简化、降低节拍、节省时间、节能降耗、提高效率、提升成品质量等特点。
Description
技术领域
本发明涉及机器人焊接技术领域，特别提供了一种机器人激光焊接视觉检测程控系统及其实现方法。
背景技术
随着我国工业迅猛发展，焊接机器人应该广泛应用到了机械、汽车、船舶、航天制造等诸多领域。焊接机器人的应用主要是为了适应更高标准的焊接要求，满足更严格的指标，提供更精准的焊接技术解决方案。所以在日常的焊接机器人应用方面，必须提供一套完善的安全系统，不仅能够保证焊接品质，同时有效规避因为异常操作造成的安全事故发生。
但是现有激光视觉检测程控系统均由焊前焊缝视频跟踪系统和激光焊后质量视频检测系统组成，简言之，现有的系统在焊前跟踪和焊后检测两个方面是相对独立的系统。如果激光焊接设备需要实现上述两个功能，两个系统需要同时投入，至少需要两组视频采集设备，因此出现了机构复杂、费用昂贵的问题。
所以，在本技术领域，急需一种将两个系统结合统一新的替代品出现。
发明内容
本发明提供一种机器人焊接技术，特别提供了一种机器人激光焊接视觉检测程控系统。
机器人激光焊接视觉检测程控系统，用于焊前焊缝跟踪与激光焊后质量检测，其特征在于：由PLC、高清视频摄像头、控制面板、机器人、激光器和激光头组成；其中高清视频摄像头、控制面板和机器人通过总线直接连接于PLC，其四者的通信通过总线进行连接；机器人和激光头通过激光器连接，其四者的通信通过总线进行连接。
PLC负责高清视频摄像头、机器人、激光器之间的程序逻辑控制。
本实用新采用了高清视频采集装置——高清视频摄像头，负责检测焊缝位置及焊接质量。本发明采用高清视频摄像头的目的在于能够高清采集影像，便于PLC的分析与控制，视频识别率更高，影像识别速度更快，PLC分析与控制能力更强，提高工作效率。
控制面板具体为触摸屏，负责具体的参数设置及自动启动。本发明实用触摸屏作为控制面板，目的在于减少按钮的设置，降低了按钮的机械故障率，防止因为机械故障造成操作延缓或无法完成；同时触摸屏能够实际工况改变操作作业界面，减少误操作行为出现，而且简化了操作流程。通过触摸屏完成手动及自动操作和参数的设置，根据不同的产品设置不同的参数。操作参数的设置只需要简单的选择下配方的名称，并将相应的程序下载到PLC即可，无需工程师操作，一般操作工即可完成产品种类的快速切换。
激光器为激光发生装置；激光头为焊接头。
高清视频摄像头固定在机器人的第6轴上。
本发明在实际应用过程当中，还配备了PLC控制摄像头控制系统、机器人视频检测包、PLC软件系统和触摸屏组态系统组合成的程控系统，更加完善了日常焊接机器人的控制与操作。
高清视频摄像头固定在机器人的第6轴上，高清视频摄像头坐标系与机器人坐标系通过算法形成统一，把焊缝的空间位置变换到机器人的坐标系中，以完成焊缝跟踪检测。
在焊接过程中，通过程控系统、视频高清视频摄像头完成焊前焊缝检测的工作。通过焊缝的检测，确定焊缝在高清视频摄像头系统中的空间坐标，然后通过算法转换到机器人的坐标系统中。在机器人确定焊缝的位置后，自动完成位置走动，从而实现焊缝跟踪，自动焊接。焊接完成后，通过PLC软件系统，机器人会在焊接完成点，按原路返回，与此同时高清视频摄像头完成焊缝质量的检测，并判断产品是否合格。
通过触摸屏来触发启动信号，PLC根据启动信号及参数自动选择相应的程序，并通过程序发送指令启动机器人和高清视频摄像头。机器人首先运行到焊缝起始位置，启动高清视频摄像头对焊缝位置进行扫描。在高清视频摄像头确定了焊缝在本系统内的位置空间后，PLC通过算法把焊缝的空间位置变换为机器人坐标系中的位置，完成与机器人的空间位置转换。机器人根据该位置来调动激光头，把焦距对准指定位置进行焊接。焊接完成后，机器人停留在焊接完成位置。这时通过PLC控制摄像头控制系统解除高清视频摄像头的焊缝位置跟踪指令，同时调动焊缝质量检测指令。机器人沿着原路快速返回到焊缝起始位置，在返回过程当中，高清视频摄像头对焊缝质量进行全面检测。检测完成后机器人快速返回原位，解除焊缝质量检测指令，同时将检测结果汇总报告至PLC，并传输到触摸屏。
本发明将激光焊前焊缝跟踪与激光焊后质量检测结合在一起，在硬件方面仅使用一个视频摄像头完成了现有技术中两个设置多个摄像头才能完成全部功能，所以硬件结构简单，投入及日后维护费用低。
本发明具有以下技术效果：
1、降低成本。
本发明通过系统结构简化，在实现全部功能的前提下，只配备一个高清视频摄像头代替现有技术中两个甚至两个以上的视频采集装置，在硬件投入和日后的维修维护上，较小了成本的支出，提高了经济效益。
2、降低节拍，节省时间，节能降耗，提高效率。
通过使用本发明，可以有效地降低生产节拍。与完成焊接后单独进行质量检测扫描的现有技术相比，本发明通过机器人在返回原位的过程中完成扫描检测全部作业，能够有效降低节拍1秒以上，从长久的生产作业来看，能够在一定程度上提高产能和工作效率；同时减少了能源的消耗，兼具节能降耗的作用。
3、提升成品质量。
本发明创新性质地将机器人操作完全增加到了焊缝质量检测作业当中，取代了中机器人只能检测部分焊缝的现有技术，通过智能化的操作，无过错的机械执行，机器人检测焊缝，能够有效提高焊接质量，大幅降低次品或废品率。
附图说明
图1为机器人激光焊接视觉检测程控系统各组成部分位置关系示意图。
实施方式
实施例1
本实施例提供一种机器人焊接技术，特别提供了一种机器人激光焊接视觉检测程控系统。
机器人激光焊接视觉检测程控系统，用于焊前焊缝跟踪与激光焊后质量检测，其特征在于：由PLC、高清视频摄像头、控制面板、机器人、激光器和激光头组成；其中高清视频摄像头、控制面板和机器人通过总线直接连接于PLC，其四者的通信通过总线进行连接；机器人和激光头通过激光器连接，其四者的通信通过总线进行连接。
PLC负责高清视频摄像头、机器人、激光器之间的程序逻辑控制。
本实用新采用了高清视频采集装置——高清视频摄像头，负责检测焊缝位置及焊接质量。本实施例采用高清视频摄像头的目的在于能够高清采集影像，便于PLC的分析与控制，视频识别率更高，影像识别速度更快，PLC分析与控制能力更强，提高工作效率。
控制面板具体为触摸屏，负责具体的参数设置及自动启动。本实施例实用触摸屏作为控制面板，目的在于减少按钮的设置，降低了按钮的机械故障率，防止因为机械故障造成操作延缓或无法完成；同时触摸屏能够实际工况改变操作作业界面，减少误操作行为出现，而且简化了操作流程。通过触摸屏完成手动及自动操作和参数的设置，根据不同的产品设置不同的参数。操作参数的设置只需要简单的选择下配方的名称，并将相应的程序下载到PLC即可，无需工程师操作，一般操作工即可完成产品种类的快速切换。
激光器为激光发生装置；激光头为焊接头。
高清视频摄像头固定在机器人的第6轴上。
本实施例在实际应用过程当中，还配备了PLC控制摄像头控制系统、机器人视频检测包、PLC软件系统和触摸屏组态系统组合成的程控系统，更加完善了日常焊接机器人的控制与操作。
高清视频摄像头固定在机器人的第6轴上，高清视频摄像头坐标系与机器人坐标系通过算法形成统一，把焊缝的空间位置变换到机器人的坐标系中，以完成焊缝跟踪检测。
在焊接过程中，通过程控系统、视频高清视频摄像头完成焊前焊缝检测的工作。通过焊缝的检测，确定焊缝在高清视频摄像头系统中的空间坐标，然后通过算法转换到机器人的坐标系统中。在机器人确定焊缝的位置后，自动完成位置走动，从而实现焊缝跟踪，自动焊接。焊接完成后，通过PLC软件系统，机器人会在焊接完成点，按原路返回，与此同时高清视频摄像头完成焊缝质量的检测，并判断产品是否合格。
通过触摸屏来触发启动信号，PLC根据启动信号及参数自动选择相应的程序，并通过程序发送指令启动机器人和高清视频摄像头。机器人首先运行到焊缝起始位置，启动高清视频摄像头对焊缝位置进行扫描。在高清视频摄像头确定了焊缝在本系统内的位置空间后，PLC通过算法把焊缝的空间位置变换为机器人坐标系中的位置，完成与机器人的空间位置转换。机器人根据该位置来调动激光头，把焦距对准指定位置进行焊接。焊接完成后，机器人停留在焊接完成位置。这时通过PLC控制摄像头控制系统解除高清视频摄像头的焊缝位置跟踪指令，同时调动焊缝质量检测指令。机器人沿着原路快速返回到焊缝起始位置，在返回过程当中，高清视频摄像头对焊缝质量进行全面检测。检测完成后机器人快速返回原位，解除焊缝质量检测指令，同时将检测结果汇总报告至PLC，并传输到触摸屏。
本实施例将激光焊前焊缝跟踪与激光焊后质量检测结合在一起，在硬件方面仅使用一个视频摄像头完成了现有技术中两个设置多个摄像头才能完成全部功能，所以硬件结构简单，投入及日后维护费用低。
本实施例具有以下技术效果：
1、降低成本。
本实施例通过系统结构简化，在实现全部功能的前提下，只配备一个高清视频摄像头代替现有技术中两个甚至两个以上的视频采集装置，在硬件投入和日后的维修维护上，较小了成本的支出，提高了经济效益。
2、降低节拍，节省时间，节能降耗，提高效率。
通过使用本实施例，可以有效地降低生产节拍。与完成焊接后单独进行质量检测扫描的现有技术相比，本实施例通过机器人在返回原位的过程中完成扫描检测全部作业，能够有效降低节拍1秒以上，从长久的生产作业来看，能够在一定程度上提高产能和工作效率；同时减少了能源的消耗，兼具节能降耗的作用。
3、提升成品质量。
本实施例创新性质地将机器人操作完全增加到了焊缝质量检测作业当中，取代了中机器人只能检测部分焊缝的现有技术，通过智能化的操作，无过错的机械执行，机器人检测焊缝，能够有效提高焊接质量，大幅降低次品或废品率。
实施例2
本实施例除将触摸屏更换为普通按钮操作面板外，其余结构、设备布置位置关系、操作步骤与实施例1相同。
实施例3
本实施例除将高清视频摄像头更换为普清视频摄像头外，其余结构、设备布置位置关系、操作步骤与实施例1相同。
实施例4
本实施例除将布置两个高清视频摄像头外，其两个摄像头布置在相邻位置外，其余结构、设备布置位置关系、操作步骤与实施例1相同。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.机器人激光焊接视觉检测程控系统，用于焊前焊缝跟踪与激光焊后质量检测，其特征在于：由PLC、高清视频摄像头、控制面板、机器人、激光器和激光头组成；其中高清视频摄像头、控制面板和机器人通过总线直接连接于PLC，其四者的通信通过总线进行连接；机器人和激光头通过激光器连接。
2.按照权利要求1所述的机器人激光焊接视觉检测程控系统，其特征在于所述的高清视频摄像头固定在机器人的第6轴上。
3.按照权利要求1所述的机器人激光焊接视觉检测程控系统，其特征在于所述的控制面板具体为触摸屏。
4.一种权利要求1～3其中之一所述的机器人激光焊接视觉检测程控系统的实现方法，其特征在于，通过触摸屏触发启动信号，PLC根据启动信号及参数自动选择相应的程序，并通过程序发送指令启动机器人和高清视频摄像头；机器人首先运行到焊缝起始位置，启动高清视频摄像头对焊缝位置进行扫描；在高清视频摄像头确定了焊缝在本系统内的位置空间后，PLC通过算法把焊缝的空间位置变换为机器人坐标系中的位置，完成与机器人的空间位置转换；机器人根据该位置来调动激光头，把焦距对准指定位置进行焊接；焊接完成后，机器人停留在焊接完成位置；这时通过PLC控制摄像头控制系统解除高清视频摄像头的焊缝位置跟踪指令，同时调动焊缝质量检测指令；机器人沿着原路快速返回到焊缝起始位置，在返回过程当中，高清视频摄像头对焊缝质量进行全面检测；检测完成后机器人快速返回原位，解除焊缝质量检测指令，同时将检测结果汇总报告至PLC，并传输到触摸屏。
5.按照权利要求4所述的机器人激光焊接视觉检测程控系统的实现方法，其特征在于机器人确定焊缝的位置后，自动完成位置走动，自动进行焊缝跟踪，自动焊接。
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Effective date of registration: 20181011 Address after: 223800 B building, two phase of laser Industrial Park, Sucheng District, Suqian, Jiangsu Applicant after: Jiangsu Huineng Laser Technology Co. Ltd. Address before: 110000 40 Hun River twenty economic and Technological Development Zone, Shenyang, Liaoning Applicant before: Shenyang Hui Neng robot automation Co., Ltd |
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