CN105618888A - 制冷管路高频感应自动化焊接系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及自动焊接技术领域，尤其涉及一种制冷管路高频感应自动化焊接系统，包括高频感应钎焊系统、机械手系统和机器视觉系统，所述高频感应钎焊系统和机器视觉系统分别与机械手系统电连接，所述机械手系统包括机械手臂、驱动机构和控制系统，所述机器视觉系统包括摄像机，所述摄像机设置于机械手臂上，所述高频感应钎焊系统包括感应加热焊头，所述感应加热焊头设置于机械手臂上。该自动化焊接系统操作简便，使用灵活，非常适用于焊点位置关系多变且复杂的制冷管路的焊接。

Description

制冷管路高频感应自动化焊接系统
技术领域
本发明涉及自动焊接技术领域，尤其涉及一种制冷管路高频感应自动化焊接系统。
背景技术
现在制冷管路的焊接，完全靠人工操作，用火焰焊枪焊接，火焰钎焊，用可燃气体与氧气或压缩空气混合燃烧的火焰作为热源进行焊接。火焰焊接的方式，对焊接工人的要求较高，并且具有一定的危险性。高频感应钎焊作为一种新兴的焊接技术，已经开始应用于制冷管路的焊接，相比传统火焰焊接，具有明显的优势：高效，节能，节材，安全等。随着科学技术的发展，机械手代替人工操作已经成为一种趋势。并且高频感应钎焊更易于实现自动化焊接。
现有技术中，已经存在一些自动焊接系统，但是这些系统都不是采用高频感应钎焊，而且明显不适用于焊点位置关系多变且复杂的制冷管路的焊接。
中国实用新型专利(公告号：CN202639650U)公开了一种有自动测距和视觉定位功能的激光焊接设备，该焊接设备的摄像装置拍摄实时图像传送给数据处理装置，测距传感器采集当前激光焊接头位置传送给数据处理装置，数据处理装置为设定有多种焊接轨迹的数据处理装置，数据处理装置结合实时图像和当前激光焊接头位置自动调用适合的焊接轨迹的程序，并根据选定的焊接轨迹控制激光焊接头的移动，从而完成焊接。该焊接设备的激光焊接头只能沿数据处理装置中设定的焊接轨迹进行移动，也就是说每次设定程序只能针对一种焊件，要是焊接另外一种焊点位置不同的焊件时，只能是重新设定程序，该焊接设备因为不能对焊点进行识别，使用过程繁琐，使用起来不灵活，不适用于焊点位置关系多变且复杂的制冷管路的焊接。
中国发明专利(公开号：CN104128703A)公开了一种自动化焊接系统及焊接方法，主要是通过图像采集装置传送的部件图像信息，并将部件图像信息与控制器中预先设置好的部件角度进行比对、判断，当部件图像信息与预先设置好的部件角度比对不相符时，则由柔性夹持结构对部件的角度进行调整，使得部件调整后的角度与控制器中预先设置好的部件角度相符，然后由柔性夹持结构将部件送入部件焊接系统，再由超声波焊接器进行焊接。但是该焊接系统采用超声波焊接器，并且该超声波焊接器的位置是固定的，图像采集装置也不能对焊点进行识别，因此该自动化焊接系统使用起来不灵活，明显不适用于制冷管路的焊接。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种制冷管路高频感应自动化焊接系统，该自动化焊接系统操作简便，使用灵活，非常适用于焊点位置关系多变且复杂的制冷管路的焊接。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：制冷管路高频感应自动化焊接系统，包括高频感应钎焊系统、机械手系统和机器视觉系统，所述高频感应钎焊系统和机器视觉系统分别与机械手系统电连接，所述机械手系统包括机械手臂、驱动机构和控制系统，所述机器视觉系统包括摄像机，所述摄像机设置于机械手臂上，所述高频感应钎焊系统包括感应加热焊头，所述感应加热焊头设置于机械手臂上。
所述高频感应钎焊系统，用于实现制冷管路高频感应钎焊；所述摄像机，用于采集制冷管路的焊点图像，并将采集到的图像信息传递给机械手系统的控制系统；所述控制系统，用于接收摄像机采集到的图像信息，并对图像信息进行处理从而确定焊点位置；根据焊点位置和机械手臂设定位置计算出机械手臂的移动路径，并转化为对驱动机构的运行指令，能够使得驱动机构驱动机械手臂达到焊点位置，并将该指令传送给驱动机构；焊接完毕后，对驱动机构发出运行指令，能够使得驱动机构驱动机械手臂到达指定位置；所述驱动机构，用于接收控制系统的指令，根据指令驱动机械手臂运动；所述机械手臂，用于根据驱动机构的驱动，达到指定位置。
本发明的制冷管路高频感应自动化焊接系统，通过机器视觉系统的摄像机采集制冷管路的图像信息，通过机械手系统的控制系统对采集到的图像信息进行处理，从而自动识别制冷管路的焊点信息，自动定位焊点位置，并能够根据机械手的设定位置和焊点位置自动计算出移动路径，从而控制机械手臂带动感应加热焊头达到焊点位置从而完成该焊点的焊接，焊接完毕后，控制系统控制机械手臂回到指定位置，继续重复上一过程，直到完成全部焊点的焊接。
制冷管路比较复杂，焊点位置复杂多变，控制系统通过对摄像机拍摄的制冷管路的图像信息，能够方便快速准确的确定焊点的位置，并计算出机械手臂的移动路径，从而控制机械手臂将焊头移动到指定的焊点位置，完成自动焊接，从而代人工的操作，整个系统的焊接过程实现了无人化操作。
优选地，所述高频感应钎焊系统还包括高频感应加热电源和高频能量放大器；所述高频感应加热电源，用于输出低电压高电流；所述高频能量放大器，用于将高频感应加热电源输出的电流进一步放大，并将电流输送给感应加热焊头；感应加热焊头，用于在焊点周围产生高频磁场。
本发明的高频感应钎焊系统产生低电压高电力，一般产生的电压的范围为30-50V，电流的范围为350-400A。高频感应钎焊相比与传统的火焰钎焊具有安全可靠，节能环保，操作简单，效率高，成本低等优点。
优选地，所述高频能量放大器设置于机械手臂上。
同时将高频能量放大器和感应加热焊头置于机械手臂上，缩短了高频能量放大器和感应加热焊头之间的导线，从而减少了大电流经过导线的能量损耗。
优选地，所述控制系统与高频感应加热电源电连接。
机械手系统的控制系统和高频感应钎焊系统的高频感应加热电源相连，当机械手到达焊点位置时，控制系统直接发送信息给高频加热电源，高频加热电源启动，完成焊接，焊接完成后，高频加热电源发送信号给控制系统，控制系统控制机械手臂回到设定位置。
优选地，所述的机械手臂为六轴机械手。
六轴机械手能模仿人手和臂的某些动作，能够精确引导焊头到达焊点的位置。
优选地，所述摄像机采用高清摄像头。
本发明的制冷管路高频感应自动化焊接系统采用高频感应钎焊，与传统的火焰焊接相比具有无明火操作，安全可靠；焊接过程中不产生污染废气，节能环保；焊接时间大大缩短，效率高；对工人技术要求较低，一般10-20分钟简单培训即可上岗操作，操作简单；单个焊点成本低等优点。该自动化焊接系统采用自动化焊接，与人工焊接相比具有节省人工，解放人力；每次焊接焊接参数一致，保证焊接一致性，焊接质量高；可连续工作不休息，工作持续性好；成本低；数据输出准确，便于分析焊接质量等优点。
附图说明
图1为本发明的模块示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式详细介绍本发明的内容：
制冷管路高频感应自动化焊接系统，包括高频感应钎焊系统、机械手系统和机器视觉系统，所述高频感应钎焊系统和机器视觉系统分别与机械手系统电连接，所述机械手系统包括机械手臂、驱动机构和控制系统，所述机器视觉系统包括摄像机，所述摄像机设置于机械手臂上，所述高频感应钎焊系统包括感应加热焊头，所述感应加热焊头设置于机械手臂上。
所述高频感应钎焊系统，用于实现制冷管路高频感应钎焊；所述摄像机，用于采集制冷管路的焊点图像，并将采集到的图像信息传递给机械手系统的控制系统；所述控制系统，用于接收摄像机采集到的图像信息，并对图像信息进行处理从而确定焊点位置；根据焊点位置和机械手臂设定位置计算出机械手臂的移动路径，并转化为对驱动机构的运行指令，能够使得驱动机构驱动机械手臂达到焊点位置，并将该指令传送给驱动机构；焊接完毕后，对驱动机构发出运行指令，能够使得驱动机构驱动机械手臂到达指定位置；所述驱动机构，用于接收控制系统的指令，根据指令驱动机械手臂运动；所述机械手臂，用于根据驱动机构的驱动，达到指定位置。
其中，所述高频感应钎焊系统还包括高频感应加热电源和高频能量放大器；所述高频感应加热电源，用于输出低电压高电流；所述高频能量放大器，用于将高频感应加热电源输出的电流进一步放大，并将电流输送给感应加热焊头；感应加热焊头，用于在焊点周围产生高频磁场。
其中，所述高频能量放大器设置于机械手臂上。
其中，所述控制系统与高频感应加热电源电连接。
其中，所述的机械手臂为六轴机械手。
其中，所述摄像机采用高清摄像头。
本发明的制冷管路高频感应自动化焊接系统，采用高频感应钎焊完成焊接。高频感应钎焊的工作原理是利用高频感应加热电源输出低电压高电流，作用在焊点上，焊点表面产生高频电子移动，形成涡流，所有的电子移动产生热量(集肤效应和邻近效应)，使焊点本体表面温度上升到焊接温度，熔化焊环，达到焊点密封的效果。
本发明的自动化焊接系统主要由高频感应钎焊系统、机械手系统和机器视觉系统三部分组成。高频感应钎焊系统主要包括高频感应加热电源、高频能量放大器和感应加热焊头；机械手系统主要包括机械手臂、驱动机构和控制系统，机器视觉系统主要包括摄像机。其中摄像机、高频能量放大器和感应加热焊头均设置在机械手臂上。控制系统是机械手系统的核心部件，主要完成运算工作，并根据运算结果发出指令。驱动机构能够驱动机械手臂完成各种转动(摆动)、移动或复合运动来实现指定的动作，改变机械手臂的位置和姿势，带动感应加热焊头到达焊点所在位置。
本系统的机械手臂采用六轴机械手，机械手臂的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度。为了准确找准焊点位置，本系统的机械手臂采用6个自由度。控制系统是通过对机械手臂每个自由度的电机的控制，来完成特定动作。
工作时，摄像机采集制冷管路的图像信息，并将该信息传送给控制系统，控制系统收到图像信息并对其进行处理，识别焊点的位置。控制系统主要根据像素分布、亮度和颜色等信息，将图像信息转化为数字信号，并对数字信号进行各种运算来抽取目标的特征，从而根据运算结果得到焊点的确定位置。然后控制系统再根据机械手臂的指定位置和焊点位置计算出移动路径，并将其转化为对驱动机构的运行指令，即对电机的控制信号，电机根据控制信号运转，带动机械手臂完成指定的动作，带动感应加热焊头到达焊点。此时控制系统会向高频感应加热电源发出信号，高频感应加热电源收到信号后启动，完成焊接，焊接完成后，高频感应加热电源发送信号给控制系统，控制系统收到信号后控制机械手臂达到指定位置。该过程形成一个稳定的闭环控制，完成一个焊点的焊接。该过程重复进行，直到完成所有焊点的焊接。

Claims (6)

1.制冷管路高频感应自动化焊接系统，其特征在于：包括高频感应钎焊系统、机械手系统和机器视觉系统，所述高频感应钎焊系统和机器视觉系统分别与机械手系统电连接，所述机械手系统包括机械手臂、驱动机构和控制系统，所述机器视觉系统包括摄像机，所述摄像机设置于机械手臂上，所述高频感应钎焊系统包括感应加热焊头，所述感应加热焊头设置于机械手臂上；
所述高频感应钎焊系统，用于实现制冷管路高频感应钎焊；
所述摄像机，用于采集制冷管路的焊点图像，并将采集到的图像信息传递给机械手系统的控制系统；
所述控制系统，用于接收摄像机采集到的图像信息，并对图像信息进行处理从而确定焊点位置；根据焊点位置和机械手臂设定位置计算出机械手臂的移动路径，并转化为对驱动机构的运行指令，能够使得驱动机构驱动机械手臂达到焊点位置，并将该指令传送给驱动机构；焊接完毕后，对驱动机构发出运行指令，能够使得驱动机构驱动机械手臂到达指定位置；
所述驱动机构，用于接收控制系统的指令，根据指令驱动机械手臂运动；
所述机械手臂，用于根据驱动机构的驱动，达到指定位置。
2.根据权利要求1所述的制冷管路高频感应自动化焊接系统，其特征在于：所述高频感应钎焊系统还包括高频感应加热电源和高频能量放大器；
所述高频感应加热电源，用于输出低电压高电流；
所述高频能量放大器，用于将高频感应加热电源输出的电流进一步放大，并将电流输送给感应加热焊头；
感应加热焊头，用于在焊点周围产生高频磁场。
3.根据权利要求2所述的制冷管路高频感应自动化焊接系统，其特征在于：所述高频能量放大器设置于机械手臂上。
4.根据权利要求2所述的制冷管路高频感应自动化焊接系统，其特征在于：所述控制系统与高频感应加热电源电连接。
5.根据权利要求1所述的制冷管路高频感应自动化焊接系统，其特征在于：所述的机械手臂为六轴机械手。
6.根据权利要求1所述的制冷管路高频感应自动化焊接系统，其特征在于：所述摄像机采用高清摄像头。
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