CN106271168A - 一种集装箱角柱自动焊接系统 - Google Patents

Abstract

一种集装箱角柱自动焊接系统包括视觉信息采集分析系统、变位机模块、机器人焊接模块；所述视觉信息采集分析系统包括伺服系统、相机系统和定位机构，所述相机系统采集角柱图像信息并分析得出待焊接的焊缝信息；所述变位机模块包括角柱装夹机构和变位机构;所述装夹机构将角柱、角件进行定位、固定，所述变位机构旋转角柱和角件至合适的焊接作业位置，所述机器人焊接模块包括焊接机器人和控制柜，所述控制柜与所述图像采集分析系统连接，接收图像采集分析系统的焊缝信息并设定焊缝路径，所述控制柜控制机器人按照焊缝轨迹进行焊接，所述变位机构根据焊缝路径转动角柱，方便所述焊接机器人进行焊接。

Description

一种集装箱角柱自动焊接系统

技术领域

本发明属于自动焊接领域，涉及一种自动焊接集装箱角柱的焊接系统。

背景技术

自动焊接技术已经广泛应用于各种焊接自动化生产线上，集装箱的上顶板和侧板已实现了自动焊接，但由于集装箱角柱的焊接空间狭窄，焊缝分布的复杂性等因素仍无法实现有效的自动焊接，还需要使用人工焊接的方式，生产效率低，焊接质量不稳定，工作环境差，劳动强度高。

发明内容

有鉴于此，本发明的实施例提供了一种集装箱角柱自动焊接系统。

本发明的实施例提供一种集装箱角柱自动焊接系统，所述自动焊接系统包括视觉信息采集分析系统、变位机模块、机器人焊接模块.所述视觉信息采集分析系统包括伺服系统、相机系统和定位机构，所述相机系统采集角柱图像信息并分析得出待焊接的焊缝位置信息；所述变位机模块包括装夹机构和变位机构,所述装夹机构将角柱、角件进行定位、装配、固定，所述变位机构可旋转角柱;所述机器人焊接模块包括焊接机器人和控制柜，所述控制柜与所述视觉信息采集分析系统连接，接收视觉信息采集分析系统获取的焊缝信息并设定焊缝路径，所述控制柜控制所述变位机构根据焊缝路径转动角柱，从而方便所述焊接机器人进行焊接,并控制机器人按照焊缝轨迹进行焊接作业。

进一步的，所述相机系统包括相机、光源、相机保护罩，所述光源为所述相机提供光源，所述相机保护罩可上下移动，用于相机日常的防尘保护以及拍摄时的遮光。

进一步的，所述伺服系统包括计算机、伺服电机、滚珠丝杠传动副和行程开关，传动副与所述相机相连，所述伺服电机驱动所述传动副转动从而调整所述相机的位置，所述行程开关控制所述相机的行程范围,所述伺服系统控制相机始终与角柱端面保持一固定距离。

进一步的，所述定位机构包括角柱左端面定位块、角件右端面定位块、角柱侧面定位块、角柱底面定位块、角件底面定位块。

进一步的，所述定位机构对角柱定位完成后，左端相机固定到角柱左端的预设距离，而右端所述相机由所述伺服系统控制调整到角柱右端的预设距离。

进一步的，所述变位机模块的装夹机构包括基座、螺杆、螺杆锁头和锁紧螺母；所述变位机构驱动螺杆的手柄可以调整螺杆锁头的前后位置，配合所述定位机构对角柱的两端角件进行的定位、夹持。

进一步的，所述锁紧螺母以螺接的方式固定于基座内，所述锁紧螺母靠近螺杆手柄的一端设有旋转手柄，通过调整旋转手柄，可以进一步调整螺杆锁头的前后位置；配合所述定位机构对角柱进行定位、夹持。

进一步的，所述角件装配到角件上后，它们之间贴合的位置形成了若干焊缝，所述视觉信息采集分析系统采集焊缝信息，并发送焊缝信息给所述机器人焊接模块的控制柜。

进一步的，所述变位机模块有两装夹机构，所述装夹机构固定在所述变位机构上。

进一步的，所述变位机构带动两装夹机构和固定在两装夹机构之间的两角件和角柱一起转动。

进一步的，所述运动控制器与所述伺服系统连接，所述运动控制器接收所述伺服系统的信息并控制所述变位机构的动作。

本发明的角柱自动焊接系统通过视觉信息采集分析系统获取焊缝信息，所述机器人焊接模块根据焊缝信息进行自动焊接，从而提高了生产效率和焊接质量。本发明的焊接系统可以适应不同形状和制造误差的角柱,实现机器人自动焊接。

附图说明

图1是本发明集装箱角柱自动焊接系统的示意图。

图2是图1的自动焊接系统的工位一的装置图。

图3是工位一中视觉信息采集分析系统的装置图。

图4是图3的视觉信息采集分析系统的示意图。

图5是图1的自动焊接系统的工位二的装置图。

图6是角件夹具装置图。

图7是变位机构的示意图。

图8是焊缝截面图。

图9是焊缝的焊接顺序的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

请参阅图1，本发明集装箱角柱自动焊接系统包括视觉信息采集分析系统10、变位机模块20、机器人焊接模块30，该自动焊接系统用来将角柱4和角件5焊接在一起，所述自动焊接系统设有第一工位1和第二工位2。

请参阅图2至图4，所述视觉信息采集分析系统10设置在第一工位1中，其包括伺服系统12、图像采集分析系统14和定位机构16。

所述图像采集分析系统14包括相机142、光源144、相机保护罩148，所述光源144为所述相机142提供光源，所述相机保护罩148用于相机日常的防尘保护以及拍摄时的遮光。相机保护罩148可上下移动，拍照前，将相机保护罩148落下，完全罩住相机142、光源144和角柱4的端面，避免弧光影响拍摄效果，拍摄完成后，升起相机保护罩148。

所述伺服系统12包括计算机（图未示）、伺服电机122、滚珠丝杠传动副124和行程开关126，传动副124与所述相机142相连，所述伺服电机122驱动所述传动副124运动从而调整所述相机142的位置，所述行程开关126用来控制所述相机142的行程范围，当所述相机142移动到极限位置时所述行程开关126被触动而关闭所述伺服电机122，从而对所述相机142进行保护。

所述定位机构16包括角柱左端面定位块162a、角件右端面定位块162b（参见图5）、角柱侧面定位块164、角柱底面定位块168a、角件底面定位块168b（参见图5），所述定位机构16在第一工位1和第二工位2均有设置。

所述定位机构16通过角柱左端面定位块162a、角柱侧面定位块164以及角柱底面定位块168a将所述角柱4的各侧定位，从而将所述角柱4定位在第一工位中。定位完成后，角柱4的左端和右端的图像采集分析系统14的相机142分别被设置到合适的位置，例如左端的图像采集分析系统14的相机142被调整到与角柱4的左端相距一预设的距离，右端的图像采集系统14的相机142被调整到与角柱4的右端相距预设的距离，然后两相机142分别拍照而获得角柱4的左端和右端的端面图像，视觉信息采集分析系统10对拍照得到的图像进行处理。

角柱4通过设在在第一工位和第二工位上的滚筒线被传送到第二工位，所述变位机模块20和机器人焊接模块30设置在所述第二工位。

请参阅图5，所述变位机模块20包括两装夹机构22和变位机构24，所述两装夹机构22分别将角件4装夹到角柱5的两端（请参阅图7）。

请参阅图6，所述装夹机构22包括基座222、螺杆224、螺杆锁头（图未示）和锁紧螺母228。

所述基座222固定在第二工位的工作台上。

所述螺杆224的一端开设外螺纹，该外螺纹外部设有旋合锁紧的锁紧螺母228，所述螺杆224的螺纹外端设有手柄；所述螺杆224的螺纹另一端是螺杆锁头226；所述变位机构24驱动螺杆224的手柄可以调整螺杆锁头226的前后位置，配合角件底面定位块168b和侧面定位块162b完成对角柱4的两端角件5进行的定位、夹持。

所述锁紧螺母228固定于基座222内，所述锁紧螺母228一端设有旋转手柄，通过调整旋转手柄，可以进一步调整螺杆锁头226的前后位置；配合角柱侧面定位块164与底面定位块168a对角柱4进行定位、夹持。

如图7所示，所述装夹机构22配合角件底面定位块168b和侧面定位块162b完成对角柱4的两端角件5进行的定位、夹持后，将角柱5移至两角件4之间，配合角柱侧面定位块164与底面定位块168a对角柱4进行定位，从而将角柱4和角件5的相对位置确定，然后通过点焊的方式将角柱4和角件5初步装配在一起。

请参阅图8，角件5装配到角柱4上后，它们之间贴合的位置形成了若干焊缝，分别是：焊缝41-48；角件5的内侧的焊缝依右、下、左、上的顺序分别编码为焊缝41至焊缝44；焊缝41位于角件5内部右侧的垂直位置；焊缝42的起点是焊缝41的末端，焊缝42位于角件5的内部后侧的水平位置与焊缝41垂直相交；焊缝43位于角件5内部左侧的垂直位置；焊缝43的起点是焊缝42的末端，焊缝43与焊缝42垂直相交，与焊缝41平行；焊缝44位于角件5内部前侧的水平位置，焊缝44起点是焊缝43的末端，焊缝44与焊缝43垂直相交，与焊缝42平行，焊缝44与焊缝41垂直不相交。

角件5的外侧焊缝依右、下、左、上的顺序分别编码为焊缝45至焊缝48；焊缝45位于角件5的外部右侧的垂直位置；焊缝46的起点是焊缝45的末端，焊缝46位于角件5的外部后侧的水平位置与焊缝45垂直相交；焊缝47位于角件5的外部左侧的垂直位置；焊缝47的起点是焊缝46的末端，焊缝47与焊缝46垂直相交，与焊缝45平行；焊缝48位于角件5的外部前侧的水平位置，焊缝48起点是焊缝47的末端，焊缝48与焊缝47垂直相交，与焊缝46平行，焊缝48与焊缝45垂直不相交。

焊缝41和45内外对应，焊缝42和46内外对应，焊缝43和47内外对应，焊缝44和48内外对应

请参阅图5，所述机器人焊接模块30包括焊接机器人32、控制柜(图未示)；所述控制柜接收伺服系统12的焊缝信息并设计焊接机器人的作业路径，同时控制所述变位机构24变换焊接工位。

请参阅图9，焊接时，所述变位机构24的初始状态是让焊缝41位于角件5的的内部右侧垂直位位置，焊缝48位于外部前侧水平位置，从而让角件5和角件4位于一第一焊接位置，机械手焊接焊缝41、42、48；然后变位机模块向顺时钟方向将角件5和角件4转动90度，此时，角件5和角件4位于一第二焊接位置，机械手焊接焊缝47；之后变位机模块向顺时钟方向将角件5和角件4再转动90度，此时，角件5和角件4位于一第三焊接位置，机械手焊接焊缝46；最后变位机模块向顺时钟方向再次将角件5和角件4转动90度，此时，角件5和角件4位于一第四焊接位置，机械手焊接焊缝45、43、44。

所述变位机构24控制角柱转动角度，将角柱8条焊缝分为四次进行焊接，每次所述变位机转动90度。焊接完成后，松开装夹机构22，将角柱4沿滚筒线3传出。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种集装箱角柱自动焊接系统，其特征在于：所述自动焊接系统包括视觉信息采集分析系统、变位机模块、机器人焊接模块，所述视觉信息采集分析系统包括伺服系统、相机系统和定位机构，所述相机系统采集角柱图像信息并分析得出待焊接的焊缝轨迹；所述变位机模块包括装夹机构和变位机构,所述装夹机构将角柱、角件进行定位、固定，所述变位机构可旋转装配后的角柱至合适的焊接作业位置，所述机器人焊接模块包括焊接机器人和控制柜，所述控制柜与所述视觉信息采集分析系统连接，接收视觉信息采集分析系统获取的焊缝信息并设定焊缝路径，所述控制柜控制所述变位机构根据焊缝路径转动角柱，从而方便所述焊接机器人进行焊接,并控制机器人按照焊缝轨迹进行相应的焊接工作。

2.根据权利要求1所述的焊接系统，其特征在于，所述相机系统包括相机、光源、相机保护罩，所述光源为所述相机提供光源，所述相机保护罩可上下移动，用于相机日常的防尘保护以及拍摄时屏蔽车间的焊接弧光干扰。

3.根据权利要求2所述的焊接系统，其特征在于，所述伺服系统包括计算机、伺服电机、滚珠丝杠传动副和行程开关，传动副与所述相机相连，所述伺服电机驱动所述传动副转动从而调整所述相机的位置，所述行程开关控制所述相机的行程范围, 所述伺服系统控制相机始终与角柱端面保持一固定距离。

4.根据权利要求1所述的焊接系统，其特征在于，所述定位机构包括角柱左端面定位块、角件右端面定位块、角柱侧面定位块、角柱底面定位块、角件底面定位块。

5.根据权利要求4所述的焊接系统，其特征在于，所述定位机构对角柱定位完成后，左端相机与角柱左端保持一预设距离，而右端所述相机由所述伺服系统控制调整到与角柱右端保持预设距离。

6.根据权利要求1所述的焊接系统，其特征在于，所述变位机模块的装夹机构包括基座、螺杆、螺杆锁头和锁紧螺母；所述变位机构驱动螺杆的手柄可以调整螺杆锁头的前后位置，配合所述定位机构对角柱两端的角件进行定位、夹紧。

7.根据权利要求6所述的焊接系统，其特征在于，所述锁紧螺母固定于基座内，所述锁紧螺母一端设有旋转手柄，通过调整旋转手柄，可以进一步调整螺杆锁头的前后位置；配合所述定位机构对角柱进行定位、夹持。

8.根据权利要求7所述的焊接系统，其特征在于，所述角柱装配到角件上后，它们之间贴合的位置形成了若干焊缝。