CN106271260A - 一种机器人点焊中智能控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机器人焊接生产线技术领域，具体地说是一种机器人点焊中智能控制方法。一种机器人点焊中智能控制方法，其特征在于：机器人与PLC双向连接，PLC与上位机及焊接控制器双向连接；所述的上位机的输出端与显示屏连接；所述的焊接控制器的输入端与电流传感器的输出端连接；所述的机器人的工位工装设有2个，并且工位工装上设有机器人的操作按钮；所述的PLC中设有人工负荷率模块及点焊质量监控模块。同现有技术相比，科学的计算安排人工的工作量，保证人员工作强度科学性，减少人工浪费，使人工能够满足生产线产量要求，提高企业效益及竞争力。对出现质量问题时及时处理，减少后继发生质量问题。
Description
技术领域
本发明涉及机器人焊接生产线技术领域，具体地说是一种机器人点焊中智能控制方法。
背景技术
汽车白车身主要采用机器人焊接系统生产，机器人焊接系统是一个复杂的系统，主要组成有机器人、工装、焊接控制器、PLC、上位机软件、显示屏等等。机器人焊接生产线有的零件需要人工上下件，有的零件需要采用机器人自动搬运完成，人工上下件的工位如果安排工作量不合理，可能带来的结果：有的工位人员不能及时上下件导致设备利用率低，有的工位人员工作量很繁重，也有的工位人员很闲（人工成本的浪费）。
还有产品生产中为了避免焊接不合格零件入库，原来主要依靠质检人员，定时检查下线产品焊接质量是否合格，一般要求间断1个小时检验一次，如果检验发现当前零件点焊不合格，必须排查上一个小时生产的全部零件点焊是否合格，直到确认没有不合格的零件入库为止，假设间隔时间到了，质检人员检验时，没有能够检验出点焊质量问题，结果会带来大量库存产品检验工作，如果误把带有质量问题的零件组装成整车，会带来很大的经济损失。
发明内容
本发明为克服现有技术的不足，提供一种机器人点焊中智能控制方法，科学的计算安排人工的工作量，保证人员工作强度科学性，减少人工浪费，使人工能够满足生产线产量要求，提高企业效益及竞争力。对出现质量问题时及时处理，减少后继发生质量问题；如果能够实现实时采集点焊的数据，对一定时间内控制产品质量波动提供了数据支撑，为后续查找问题、提升产品质量提供了基础。
为实现上述目的，设计一种机器人点焊中智能控制方法，包括机器人、PLC、焊接控制器、电流传感器、上位机、显示屏，其特征在于：机器人与PLC双向连接，PLC与上位机及焊接控制器双向连接；所述的上位机的输出端与显示屏连接；所述的焊接控制器的输入端与电流传感器的输出端连接；所述的机器人的工位工装设有2个，并且工位工装上设有机器人的操作按钮；所述的PLC中设有人工负荷率模块及点焊质量监控模块。
所述的人工负荷率模块的工作流程如下：
（1）系统开始工作；
（2）机器人的工位工装1和工位工装2焊接工作完成；
（3）工位工装1和工位工装2的人工作业时间开始计时；
（4）操作者人工开始装件、防错检验工作；
（5）装件、防错检验工作完成后，工位工装1操作者按下机器人的操作按钮1，工位工装2操作者按下机器人的操作按钮2；
（6）PLC分别记录并计算工位工装1操作者及工位工装2操作者的工作时间M1及M2；
（7）机器人开始工作至回到原点，PLC分别记录并计算工位工装1及工位工装2机器人的工作时间T1及T2；
（8）PLC分别计算工位工装1及工位工装2的人工负荷率W1=M1/T2及W2=M2/T1；
（9）PLC计算工作站总的人工作业时间、机器人作业时间、人工负荷率；
（10）PLC判断人工负荷率是否在70%~85%之间，是则继续工作；否则PLC将数据传送给上位机，并由上位机传送给显示屏显示并报警。
所述的点焊质量监控模块的工作流程如下：
（1）系统开始工作；
（2）操作者按下机器人的操作按钮；
（3）PLC判断是否允许启动，是则机器人启动开始工作；否则操作者再次按下机器人的操作按钮；
（4）机器人启动开始工作；
（5）焊接控制器进行控制焊接工作；
（6）电流传感器采集电流数据，并将数据传送给PLC；
（7）PLC计算电流平均值；
（8）PLC判断电流平均值是否高于预设电流的90%，是则机器人继续启动开始工作，进行焊接工作；否则上位机记录并保存数据；
（9）上位机内的软件判断数据是否达到预设记录值，是则上位机将数据传送至显示屏并报警，等待操作者进行异常处理；否则上位机将数据传送至显示屏不报警；
（10）操作者进行异常处理；
（11）操作者进行异常处理结束后，重新进行系统工作。
所述的步骤（8）中，上位机记录并保存数据，所述的数据与相对应的零件编号相匹配。
本发明同现有技术相比，提供一种机器人点焊中智能控制方法，科学的计算安排人工的工作量，保证人员工作强度科学性，减少人工浪费，使人工能够满足生产线产量要求，提高企业效益及竞争力。对出现质量问题时及时处理，减少后继发生质量问题；如果能够实现实时采集点焊的数据，对一定时间内控制产品质量波动提供了数据支撑，为后续查找问题、提升产品质量提供了基础。
附图说明
图1为本发明系统结构图。
图2为人工负荷率流程图。
图3为焊接质量监控流程图。
具体实施方式
下面根据附图对本发明做进一步的说明。
如图1所示，机器人与PLC双向连接，PLC与上位机及焊接控制器双向连接；所述的上位机的输出端与显示屏连接；所述的焊接控制器的输入端与电流传感器的输出端连接；所述的机器人的工位工装设有2个，并且工位工装上设有机器人的操作按钮；所述的PLC中设有人工负荷率模块及点焊质量监控模块。
如图2所示，人工负荷率模块的工作流程如下：
（1）系统开始工作；
（2）机器人的工位工装1和工位工装2焊接工作完成；
（3）工位工装1和工位工装2的人工作业时间开始计时；
（4）操作者人工开始装件、防错检验工作；
（5）装件、防错检验工作完成后，工位工装1操作者按下机器人的操作按钮1，工位工装2操作者按下机器人的操作按钮2；
（6）PLC分别记录并计算工位工装1操作者及工位工装2操作者的工作时间M1及M2；
（7）机器人开始工作至回到原点，PLC分别记录并计算工位工装1及工位工装2机器人的工作时间T1及T2；
（8）PLC分别计算工位工装1及工位工装2的人工负荷率W1=M1/T2及W2=M2/T1；
（9）PLC计算工作站总的人工作业时间、机器人作业时间、人工负荷率；
（10）PLC判断人工负荷率是否在70%~85%之间，是则继续工作；否则PLC将数据传送给上位机，并由上位机传送给显示屏显示并报警。
人工负荷率控制方法：
1、人工负荷率的内容：
a．点焊工作站中每个工位的人工作业时间。
b．点焊工作站中每个工位的机器人作业时间。
c．点焊工作站中每个工位的人工负荷率。
d．点焊工作站总的人工作业时间。
e．点焊工作站总的机器人作业时间。
f．点焊工作站总的人工负荷率。
g．点焊工作站人工负荷率分析报警提示。
2、人工负荷率统计方法：
零件加工是分多工序加工，一个总成焊接生产线由多个“焊接工作站”组成，每个焊接工作站一般由多个工位组成，每个工作站的每个工位都是一个加工工序，需要工人的工位要计算人工负荷率，首先要计算工位的人工负荷率，再统计焊接工作站的人工负荷率。详细统计如下：
a．点焊工作站中每个工位的人工作业时间(M1M2)：从机器人完成上一次作业开始计时至工人作业结束并按启动按钮结束所用的时间。
b．点焊工作站中每个工位的机器人作业时间(T1 T2)：机器人从启动作业开始计时至机器人回到原点结束所用时间。
c．点焊工作站中每个工位的人工负荷率：工位的人工作业时间与其它工位的机器人作业时间的比值。公式W1=M1/T2、W2=M2/T1。
d．点焊工作站总的人工作业时间：工作站所包括的工位人工作业时间之和。公式M=M1+M2。
e．点焊工作站总的机器人作业时间：工位站所包括的工位机器人作业时间之和。公式T=T1+T2。
f．点焊工作站总的人工负荷率：工作站总的人工作业时间与总的机器人作业时间的比值。公式W=M/T。
点焊工作站人工负荷率分析报警提示：设定人工负荷率值“70%-85%”（0.7-0.85）为科学判断标准，当前点焊工作站人工负荷率高于或者低于标准值时，显示屏就会报警提示。
如图3所示，点焊质量监控模块的工作流程如下：
（1）系统开始工作；
（2）操作者按下机器人的操作按钮；
（3）PLC判断是否允许启动，是则机器人启动开始工作；否则操作者再次按下机器人的操作按钮；
（4）机器人启动开始工作；
（5）焊接控制器进行控制焊接工作；
（6）电流传感器采集电流数据，并将数据传送给PLC；
（7）PLC计算电流平均值；
（8）PLC判断电流平均值是否高于预设电流的90%，是则机器人继续启动开始工作，进行焊接工作；否则上位机记录并保存数据；
（9）上位机内的软件判断数据是否达到预设记录值，是则上位机将数据传送至显示屏并报警，等待操作者进行异常处理；否则上位机将数据传送至显示屏不报警；
（10）操作者进行异常处理；
（11）操作者进行异常处理结束后，重新进行系统工作。
步骤（8）中，上位机记录并保存数据，所述的数据与相对应的零件编号相匹配。
操作者按下“操作按钮”，操作按钮信号发给PLC，PLC经判断允许工作后发给机器人，机器人接收到信号后启动，机器人把启动信号反馈给PLC，PLC再启动焊接控制器，焊接控制器每焊接一次，电流传感器每间隔10ms采集一次电流值传给PLC，PLC把采集的电流值记录一次，PLC等焊接控制器焊接完成后把采集的电流值求平均值，结果有两种判断：1)如果采集的电流值高于预设值的90%可合格，PLC不把电流值反馈给上位机软件；2)如果采集电流值低于预设电流值的90%，此电流值可能导致零件焊接虚焊，PLC把此电流值把反馈给上位机软件，上软件的数据库自动记录，同时上位机软件把当前零件编号匹配一起存档，当上位机软件的异常次数达到预设值时，显示屏提示相关人员进行检查，及时发现问题处理故障，防止异常产品的生产。
本发明在机器人点焊应用过程中，通过科学计算方法，实现了科学分配人工工作量，合理安排工作岗位，在机器人点焊生产过程中当点焊出现故障时，系统能够准确的判断出故障出在那个零件的第几个焊点上，现场技术人员能够快速找到问题点处理故障，保证了生产时间、减少生产损失。通过长期的监控采集点焊信息，对提升焊接质量提供了方向，有效提高生产线设备的利用率，提高人工工作效率，改变以往被动响应现场人工需求，符合当前工厂的精益生产管理的理念。
经过众多项目中的应用，实现了减少人工浪费，提高了产品质量管控能力，提高整线生产线的生产效率，为企业带了很大的经济效益。李毅
李毅。
Claims (4)
1.一种机器人点焊中智能控制方法，包括机器人、PLC、焊接控制器、电流传感器、上位机、显示屏，其特征在于：机器人与PLC双向连接，PLC与上位机及焊接控制器双向连接；所述的上位机的输出端与显示屏连接；所述的焊接控制器的输入端与电流传感器的输出端连接；所述的机器人的工位工装设有2个，并且工位工装上设有机器人的操作按钮；所述的PLC中设有人工负荷率模块及点焊质量监控模块。
2.根据权利要求1所述的一种机器人点焊中智能控制方法，其特征在于：所述的人工负荷率模块的工作流程如下：
（1）系统开始工作；
（2）机器人的工位工装1和工位工装2焊接工作完成；
（3）工位工装1和工位工装2的人工作业时间开始计时；
（4）操作者人工开始装件、防错检验工作；
（5）装件、防错检验工作完成后，工位工装1操作者按下机器人的操作按钮1，工位工装2操作者按下机器人的操作按钮2；
（6）PLC分别记录并计算工位工装1操作者及工位工装2操作者的工作时间M1及M2；
（7）机器人开始工作至回到原点，PLC分别记录并计算工位工装1及工位工装2机器人的工作时间T1及T2；
（8）PLC分别计算工位工装1及工位工装2的人工负荷率W1= M1/ T2及W2= M2/ T1；
（9）PLC计算工作站总的人工作业时间、机器人作业时间、人工负荷率；
（10）PLC判断人工负荷率是否在70%~85%之间，是则继续工作；否则PLC将数据传送给上位机，并由上位机传送给显示屏显示并报警。
3.根据权利要求1所述的一种机器人点焊中智能控制方法，其特征在于：所述的点焊质量监控模块的工作流程如下：
（1）系统开始工作；
（2）操作者按下机器人的操作按钮；
（3）PLC判断是否允许启动，是则机器人启动开始工作；否则操作者再次按下机器人的操作按钮；
（4）机器人启动开始工作；
（5）焊接控制器进行控制焊接工作；
（6）电流传感器采集电流数据，并将数据传送给PLC；
（7）PLC计算电流平均值；
（8）PLC判断电流平均值是否高于预设电流的90%，是则机器人继续启动开始工作，进行焊接工作；否则上位机记录并保存数据；
（9）上位机内的软件判断数据是否达到预设记录值，是则上位机将数据传送至显示屏并报警，等待操作者进行异常处理；否则上位机将数据传送至显示屏不报警；
（10）操作者进行异常处理；
（11）操作者进行异常处理结束后，重新进行系统工作。
4.根据权利要求3所述的一种机器人点焊中智能控制方法，其特征在于：所述的步骤（8）中，上位机记录并保存数据，所述的数据与相对应的零件编号相匹配。
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