CN104858531A - 一种带三维焊缝识别的集装箱底加强板自动焊接设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带三维焊缝识别的集装箱底加强板自动焊接设备，包括安装底架，所述安装底架上分别安装有操控箱和X轴行走机构，所述X轴行走机构上安装有Y轴行走机构，所述Y轴行走机构上安装Z轴行走机构，所述Z轴行走机构上安装有R轴转动机构和激光位移传感器，所述R轴转动机构上安装有直柄焊枪，所述操控箱通过线路分别与X轴行走机构、Y轴行走机构、Z轴行走机构、R轴转动机构和激光位移传感器相连。从而能更精确的焊接轨迹检测，结构更灵活。

Description

一种带三维焊缝识别的集装箱底加强板自动焊接设备

技术领域

本发明涉及自动焊接机，尤其涉及一种带三维焊缝识别的集装箱底加强板自动焊接设备。

背景技术

集装箱底加强板，一般是未折弯的四边形板件，或者是折弯后的L形板件；由底加强板冲压、折弯等制作工艺决定，底加强板的尺寸存在比较大的误差，对于长度为300mm的板件，尺寸误差可达5mm；在用自动化设备对底加强板进行焊接前，需要工人先把底加强板点焊固定在集装箱上。由于集装箱本身存在定位误差，工人点焊时也会存在底加强板的位置不一致，所以，实际焊缝也会产生变化。当采用基于直角坐标系四轴机器人进行焊接时，即使控制焊枪严格按照轨迹走，也会因为焊丝弯曲等原因，焊丝无法对准焊缝。

发明内容

本发明提供了一种带三维焊缝识别的集装箱底加强板自动焊接设备。具有对底加强板的每一条边进行边缘检测，得到的焊接轨迹更为精确；焊接轨迹提取所需要的时间更短，生产线的生产节奏更快的特点。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：一种带三维焊缝识别的集装箱底加强板自动焊接设备，包括安装底架，所述安装底架上分别安装有操控箱和X轴行走机构，所述操控箱上安装有触摸屏，所述X轴行走机构上安装有Y轴行走机构，所述Y轴行走机构上安装Z轴行走机构，所述Z轴行走机构上安装有R轴转动机构和激光位移传感器，所述R轴转动机构上安装有直柄焊枪，所述操控箱通过线路分别与X轴行走机构、Y轴行走机构、Z轴行走机构、R轴转动机构和激光位移传感器相连。

所述X轴行走机构包括安装于安装底架的X轴底板，所述X轴底板上分别安装有传动座、X轴电机和直线导轨，所述直线导轨上安装有和X轴滑块，所述X轴滑块上安装有Y轴行走机构和丝杆螺母，述传动座上安装有X轴丝杆，所述X轴丝杆分别与X轴电机和丝杆螺母相连。

所述Y轴行走机构包括安装于X轴滑块上分别安装有Y轴组件、Y轴三角支架，所述Y轴组件包括安装于X轴滑块上的Y轴安装架，所述Y轴安装架上安装有Y轴导轨、Y轴丝杆和Y轴电机，所述Y轴导轨上安装有Y轴滑块，所述Y轴滑块上安装有Y轴丝杆螺母和Z轴行走机构，所述Y轴电机通过Y轴梅花连轴器与Y轴丝杆相连，所述Y轴丝杆与Y轴丝杆螺母相连。

所述Z轴行走机构包括安装于Y轴行走机构上的Z轴安装架，所述Z轴安装架上安装有Z轴导轨、Z轴电机和同步轮，所述Z轴电机的转轴上安装有主动轮，所述主动轮与同步轮之间安装有同步带，所述Z轴导轨上安装有Z轴滑块，所述Z轴滑块上安装有夹持装置、激光位移传感器和R轴转动机构，所述夹持装置夹在同步带上。

所述R轴转动机构包括安装于Z轴滑块的R轴电机和旋转轴，所述R轴电机通过星形减速机与旋转轴相连，所述旋转轴上安装有直柄焊枪。

所述X轴滑块上安装有限位开关。

一种三维焊缝识别方法，包括以下步骤：

1）在触摸屏上输入工件的理论尺寸和采集行走间隔和采集总行程；

2）系统根据理论尺寸，确定每条边的两个扫描位置；

3）先在第一条边的第一个扫描位置上进行扫描，系统通过控制X和Y轴，移动传感器到扫描的起点，到达扫描起点后，如果该边是与X轴平行，则控制Y轴带动传感器向预定方向扫描，如果该边是与Y轴平行，则控制X轴带动传感器向预定方向扫描；

4）同时根据触摸屏上设置的采集间隔，在扫描过程中，采集一个序列的在Z轴方向上焊枪离工件的距离并进行保存，然后从这个数据序列中计算出包括XY平面上的坐标以及在Z轴方向上焊枪离工件的距离的焊缝边缘点；

完成第一条边的第一个边缘点的扫描后，系统再通过控制X和Y轴，移动传感器到第一条边的第二个边缘点扫描的起点，并识别出第2个边缘点；

5）在完成第一条边的两个边缘点的扫描后，再对下一条的两个边缘点进行扫描，以此重复，直到所有边上的两个边缘点扫描完成；

6）根据每条边上的2个三维边缘点，确定实际边缘直线；

7）再求出每两条相邻直线在平面上的交点，形成一个封闭的平面上的焊缝轨迹；

8）在完成焊缝识别后，焊缝的轨迹信息被保存到系统内，然后系统移动焊枪到达第一条边的实际轨迹起点，通过四轴联动沿着实际轨迹开始焊接；在完成第一条边的焊接后，再焊接下一条边，直至全部焊接完成。

本发明的有益效果是：本发明通过包括安装底架，所述安装底架上分别安装有操控箱和X轴行走机构，所述X轴行走机构上安装有Y轴行走机构，所述Y轴行走机构上安装Z轴行走机构，所述Z轴行走机构上安装有R轴转动机构和激光位移传感器，所述R轴转动机构上安装有直柄焊枪，所述操控箱通过线路分别与X轴行走机构、Y轴行走机构、Z轴行走机构、R轴转动机构和激光位移传感器相连。从而能更精确的焊接轨迹检测，结构更灵活。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的X轴行走机构和Y轴行走机构的结构示意图；

图3是本发明的Y轴组件的结构示意图；

图4 是本发明的Z轴行走机构和R轴转动机构的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1-4所示一种带三维焊缝识别的集装箱底加强板自动焊接设备，包括安装底架1，所述安装底架1上分别安装有操控箱2和X轴行走机构4，所述操控箱2上安装有触摸屏29，所述X轴行走机构4上安装有Y轴行走机构5，所述Y轴行走机构5上安装Z轴行走机构6，所述Z轴行走机构6上安装有R轴转动机构7和激光位移传感器8，所述R轴转动机构7上安装有直柄焊枪34，所述操控箱2通过线路分别与X轴行走机构4、Y轴行走机构5、Z轴行走机构6、R轴转动机构7和激光位移传感器8相连。从而使结构更灵活。

所述X轴行走机构4包括安装于安装底架1的X轴底板9，所述X轴底板9上分别安装有传动座10、X轴电机11和直线导轨12，所述直线导轨12上安装有和X轴滑块13，所述X轴滑块13上安装有Y轴行走机构5和丝杆螺母17，述传动座10上安装有X轴丝杆14，所述X轴丝杆14分别与X轴电机11和丝杆螺母17相连。

所述Y轴行走机构5包括安装于X轴滑块13上分别安装有Y轴组件15、Y轴三角支架16，所述Y轴组件15包括安装于X轴滑块13上的Y轴安装架18，所述Y轴安装架18上安装有Y轴导轨19、Y轴丝杆20和Y轴电机21，所述Y轴导轨19上安装有Y轴滑块22，所述Y轴滑块22上安装有Y轴丝杆螺母和Z轴行走机构6，所述Y轴电机21通过Y轴梅花连轴器23与Y轴丝杆20相连，所述Y轴丝杆20与Y轴丝杆螺母相连。

所述Z轴行走机构6包括安装于Y轴行走机构5上的Z轴安装架24，所述Z轴安装架24上安装有Z轴导轨25、Z轴电机26和同步轮33，所述Z轴电机的转轴上安装有主动轮，所述主动轮与同步轮33之间安装有同步带27，所述Z轴导轨25上安装有Z轴滑块28，所述Z轴滑块28上安装有夹持装置、激光位移传感器8和R轴转动机构7，所述夹持装置夹在同步带27上。

所述R轴转动机构7包括安装于Z轴滑块28的R轴电机29和旋转轴30，所述R轴电机29通过星形减速机31与旋转轴30相连，所述旋转轴30上安装有直柄焊枪34。

所述X轴滑块13上安装有限位开关35。

一种三维焊缝识别方法，包括以下步骤：

1）在触摸屏上输入工件的理论尺寸和采集行走间隔和采集总行程；

2）系统根据理论尺寸，确定每条边的两个扫描位置；

3）先在第一条边的第一个扫描位置上进行扫描，系统通过控制X和Y轴，移动传感器到扫描的起点，到达扫描起点后，如果该边是与X轴平行，则控制Y轴带动传感器向预定方向扫描，如果该边是与Y轴平行，则控制X轴带动传感器向预定方向扫描；

4）同时根据触摸屏上设置的采集间隔，在扫描过程中，采集一个序列的在Z轴方向上焊枪离工件的距离并进行保存，然后从这个数据序列中计算出包括XY平面上的坐标以及在Z轴方向上焊枪离工件的距离的焊缝边缘点；

完成第一条边的第一个边缘点的扫描后，系统再通过控制X和Y轴，移动传感器到第一条边的第二个边缘点扫描的起点，并识别出第2个边缘点；

5）在完成第一条边的两个边缘点的扫描后，再对下一条的两个边缘点进行扫描，以此重复，直到所有边上的两个边缘点扫描完成；

6）根据每条边上的2个三维边缘点，确定实际边缘直线；

7）再求出每两条相邻直线在平面上的交点，形成一个封闭的平面上的焊缝轨迹；

8）在完成焊缝识别后，焊缝的轨迹信息被保存到系统内，然后系统移动焊枪到达第一条边的实际轨迹起点，通过四轴联动沿着实际轨迹开始焊接；在完成第一条边的焊接后，再焊接下一条边，直至全部焊接完成。从而能更精确的焊接轨迹检测。

Claims (7)

1.一种带三维焊缝识别的集装箱底加强板自动焊接设备，其特征在于：包括安装底架（1），所述安装底架（1）上分别安装有操控箱（2）和X轴行走机构（4），所述操控箱（2）上安装有触摸屏（29），所述X轴行走机构（4）上安装有Y轴行走机构（5），所述Y轴行走机构（5）上安装Z轴行走机构（6），所述Z轴行走机构（6）上安装有R轴转动机构（7）和激光位移传感器（8），所述R轴转动机构（7）上安装有直柄焊枪（34），所述操控箱（2）通过线路分别与X轴行走机构（4）、Y轴行走机构（5）、Z轴行走机构（6）、R轴转动机构（7）和激光位移传感器（8）相连。

2.根据权利要求1所述一种带三维焊缝识别的集装箱底加强板自动焊接设备，其特征在于：所述X轴行走机构（4）包括安装于安装底架（1）的X轴底板（9），所述X轴底板（9）上分别安装有传动座（10）、X轴电机（11）和直线导轨（12），所述直线导轨（12）上安装有和X轴滑块（13），所述X轴滑块（13）上安装有Y轴行走机构（5）和丝杆螺母（17），述传动座（10）上安装有X轴丝杆（14），所述X轴丝杆（14）分别与X轴电机（11）和丝杆螺母（17）相连。

3.根据权利要求1或2所述一种带三维焊缝识别的集装箱底加强板自动焊接设备，其特征在于：所述Y轴行走机构（5）包括安装于X轴滑块（13）上分别安装有Y轴组件（15）、Y轴三角支架（16），所述Y轴组件（15）包括安装于X轴滑块（13）上的Y轴安装架（18），所述Y轴安装架（18）上安装有Y轴导轨（19）、Y轴丝杆（20）和Y轴电机（21），所述Y轴导轨（19）上安装有Y轴滑块（22），所述Y轴滑块（22）上安装有Y轴丝杆螺母和Z轴行走机构（6），所述Y轴电机（21）通过Y轴梅花连轴器（23）与Y轴丝杆（20）相连，所述Y轴丝杆（20）与Y轴丝杆螺母相连。

4.根据权利要求1所述一种带三维焊缝识别的集装箱底加强板自动焊接设备，其特征在于：所述Z轴行走机构（6）包括安装于Y轴行走机构（5）上的Z轴安装架（24），所述Z轴安装架（24）上安装有Z轴导轨（25）、Z轴电机（26）和同步轮（33），所述Z轴电机的转轴上安装有主动轮，所述主动轮与同步轮（33）之间安装有同步带（27），所述Z轴导轨（25）上安装有Z轴滑块（28），所述Z轴滑块（28）上安装有夹持装置、激光位移传感器（8）和R轴转动机构（7），所述夹持装置夹在同步带（27）上。

5.根据权利要求1所述一种带三维焊缝识别的集装箱底加强板自动焊接设备，其特征在于：所述R轴转动机构（7）包括安装于Z轴滑块（28）的R轴电机（29）和旋转轴（30），所述R轴电机（29）通过星形减速机（31）与旋转轴（30）相连，所述旋转轴（30）上安装有直柄焊枪（34）。

6.根据权利要求3或4所述一种带三维焊缝识别的集装箱底加强板自动焊接设备，其特征在于：所述X轴滑块（13）上安装有限位开关（35）。

7.一种三维焊缝识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）在触摸屏上输入工件的理论尺寸和采集行走间隔和采集总行程；

2）系统根据理论尺寸，确定每条边的两个扫描位置；

3）先在第一条边的第一个扫描位置上进行扫描，系统通过控制X和Y轴，移动传感器到扫描的起点，到达扫描起点后，如果该边是与X轴平行，则控制Y轴带动传感器向预定方向扫描，如果该边是与Y轴平行，则控制X轴带动传感器向预定方向扫描；

4）同时根据触摸屏上设置的采集间隔，在扫描过程中，采集一个序列的在Z轴方向上焊枪离工件的距离并进行保存，然后从这个数据序列中计算出包括XY平面上的坐标以及在Z轴方向上焊枪离工件的距离的焊缝边缘点；

完成第一条边的第一个边缘点的扫描后，系统再通过控制X和Y轴，移动传感器到第一条边的第二个边缘点扫描的起点，并识别出第2个边缘点；

5）在完成第一条边的两个边缘点的扫描后，再对下一条的两个边缘点进行扫描，以此重复，直到所有边上的两个边缘点扫描完成；

6）根据每条边上的2个三维边缘点，确定实际边缘直线；

7）再求出每两条相邻直线在平面上的交点，形成一个封闭的平面上的焊缝轨迹；

8）在完成焊缝识别后，焊缝的轨迹信息被保存到系统内，然后系统移动焊枪到达第一条边的实际轨迹起点，通过四轴联动沿着实际轨迹开始焊接；在完成第一条边的焊接后，再焊接下一条边，直至全部焊接完成。