CN106735980B - 一种机器人自动焊接栅格板控制装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人自动焊接栅格板控制装置，包括：基座、机械臂、腕关节、触摸屏和控制装置，腕关节上设有工业相机和焊枪，机械臂设于基座上，腕关节设于机械臂的端部，触摸屏设于基座的支撑架上，机械臂、腕关节、触摸屏以及工业相机均与控制装置连接，控制装置中设有电控箱。本发明中通过在机器人上设置了触摸屏，人工将栅格板的信号信息录入，然后通过工业相机来对栅格板进行拍摄，然后控制装置根据拍摄的数据从已经录好的栅格板数据库中调取栅格板的型号信息，控制装置根据调取的数据信息命令焊接控制装置对栅格板进行焊接，整个过程简单、方便，其实现智能化的生产，有效的提高其焊接的质量。

Description

一种机器人自动焊接栅格板控制装置及其工作方法

技术领域

本发明属于栅格板焊接领域，特别涉及一种机器人自动焊接栅格板控制装置及其工作方法。

背景技术

钢格栅板二氧化碳气体主要用于钢格栅板的封边工作，焊接大多数的企业都还是采用人工焊接的方式进行焊接，工作的工作量非常大，同时，由于人在焊接的过程中大多数都是凭借肉眼进行焊接，其焊接的质量不够稳定，由于人的可控性较差，因而焊接的质量很难保持一致，由于其焊接点较为密集，对于焊接工人的技术要求较高，焊接位置和参数匹配不易保持最佳，在焊接的过程中常常会出现虚焊、漏焊的问题，而且焊接过程产生的气体会对人体有一定的伤害，因而人工焊接被替代将会成为必然。

随着社会经济的快速发展，无论是人们的生活还是工作的节奏都在不断的加快，企业的生产也是如此，大多数的企业都采用机械的自动化逐步代替人工操作。在栅格板领域目前很多的企业都会采用机器人进行焊接，其成本较高，由于钢格栅板焊接的操作过于繁琐，且，其并不是争对焊接的产品专门定制，有些工艺难以完成或者无法实现，且，当前的自动化焊接控制装置由于其技术不够完善，其在焊接的过程中常常会出现错焊、漏焊等问题，将会严重的影响产品的生产，导致良品率下降，同时，现有的焊接设备，大多都需要人工对栅格板的类型进行确认，这样就会因为人为原因造成判断失误，并浪费大量的时间。

发明内容

发明目的：为了克服以上不足，本发明的目的是提供一种机器人自动焊接栅格板控制装置，其结构简单，设计合理，易于生产，自动化程度高，提高器焊接的精准度。

技术方案：为了实现上述目的，本发明提供了一种机器人自动焊接栅格板控制装置，包括：基座、机械臂、腕关节、触摸屏和控制装置，其中，所述的腕关节上设有工业相机和焊枪，所述的机械臂设于基座上，所述腕关节设于机械臂的端部，所述触摸屏设于基座的支撑架上，所述机械臂、腕关节、触摸屏以及工业相机均与控制系统连接，所述的控制系统中设有电控箱。

本发明中所述的一种用于栅格板焊接的智能化机器人自动焊接控制装置，其通过在机器人上设置了触摸屏，人工将栅格板的信号信息录入，然后通过工业相机来对栅格板进行拍摄，然后控制装置根据拍摄的数据从已经录好的栅格板数据库中调取栅格板的型号信息，控制装置根据调取的数据信息命令焊接控制装置对栅格板进行焊接，整个过程简单、方便，其实现智能化的生产，有效的提高其焊接的质量，让其更好的满足生产的需求。

本发明中所述的机械臂由多组机械轴组成，每个机械轴之间作可活动连接，且，所述的机械臂通过旋转轴与基座连接，让机械臂能够根据焊接的实际需要实现旋转，从而让其更好的满足焊接工作的需要。

本发明中所述的控制系统中设有焊接控制装置、相机控制装置、执行控制装置和中央控制系统，所述的中央控制系统中设有焊接控制模块、相机控制模块、执行控制模块和中央控制器，所述的焊接控制装置的两端分别与焊枪和焊接控制模块连接，所述相机控制装置两端分别与工业相机和相机控制模块连接，所述执行控制装置两端分别与执行装置和执行控制模块连接，所述焊接控制装置、相机控制装置和执行控制装置均与中央控制系统连接，所述焊接控制模块、相机控制模块和执行控制模块均与中央控制器连接。

本发明中所述的中央控制系统采用PLC控制系统，实现智能化的生产。

本发明中所述的PLC控制系统中设有中央处理器CPU、程序存储器ROM、数据存储器RAM、I/O口、数据转换器、定时计数器、外部中断和串行通信，且，所述的单片机控制系统中设有用于存储栅格板型号的数据存储单元，所述的程序存储器ROM、数据存储器RAM、I/O口、数据转换器、定时计数器、外部中断和串行通信均与中央处理器CPU连接，所述的相机控制模块与数据存储器RAM的输入端连接，所述的数据存储器RAM的输出端与数据转换器连接。

本发明中所述的焊接控制装置包括焊接工装夹具、焊接变位机、焊接操作机和焊接工件输送装置，所述的焊接变位机与焊枪和工业相机连接，所述的焊接工装夹具、焊接操作机和焊接工件输送装置均与控制系统连接，且它们均与焊枪相配合，能够对栅格板实现很好的移动，实现更好的焊接。

本发明中所述工业相机采用面阵相机或者线阵相机，且，所述工业相机的前方设有滤镜和保护罩，所述的保护罩设于滤镜的外侧，且，所述保护罩通过连接线与工业相机连接，保护罩和工业相机通过连接线连接，很好的解决了保护罩容易丢失的问题。

本发明中所述的执行控制装置由伺服电机和气动回路构成，所述气动回路由气源、控制阀和气缸构成，所述的伺服电机和气动回路均与控制系统连接。

本发明中所述的一种机器人自动焊接栅格板控制装置的工作方法，具体的工作方法如下：

（1）：首先通过人工将企业涉及的栅格板的型号数据通过录入控制系统中PLC控制系统中的栅格板数据库中；

（2）：然后企业在生产的过程中通过压焊机对钢板进行压制，然后根据焊接需要的尺寸对钢板进行划分；

（3）待上一步骤中钢板划分完成后，开始启动该自动焊接控制装置，然后整个装置中的各个部分均进入工作状态；

（4）：然后焊接工件输送装置将焊接工件送到指定的工位；

（5）：待工件被送到指定的工位后，工作人员按下开始按钮，当控制系统得到命令后，将通过中央控制器命令相机控制模块开始工作，然后相机控制模块将通过相机控制装置驱动工业相机开始对栅格板进行拍摄；

（6）：然后将拍摄的数据通过相机控制模块传送给控制系统中的中央控制器，然后中央控制器对接收到的数据进行分析；

（7）：待上一步骤中 中央控制器分析完成后，根据分析的结果，中央控制器从栅格板数据库中调取与之相匹配的栅格板数据，然后根据调取的数据中央控制器命令焊接控制模块控制焊接控制装置开始工作；

（9）：然后执行控制模块将会命令执行控制装置带动焊枪开始对栅格板进行焊接；

（10）：待上一步骤中焊枪焊接完成后，工业相机将对焊接后的栅格板进行第二次拍摄，并将拍摄数后的数据传送给控制系统中的数据存储器RAM，对数据进行存储；

（11）：然后通过数据转换器对存储的模拟信号转换成数字信号，再将数据传送给数据计算器，待数据计算器对接收到的数据进行分析，然后把分析的结果传送至中央处理器CPU；

（12）：待中央处理器CPU接收到数据后对数据进行分析并处理，然后将分析得出的结果再经过数据转换器转换成模拟信号；

（13）：待数据转换完成后，将数据传送给控制器，如果分析数据中发现有漏焊或者是焊接错位现象，那么控制器将会通过报警装置进行报警提醒，并把相关的位置信息通触摸屏进行显示；

（14）：在上述工作过程中，如果工业相机拍摄的数据分析得出的结果需要对该自动焊接控制装置的位置做出相应的调整，那么控制器将会根据分析的结果对机械臂以及腕关节进行微调，让其满足焊接的要求；

（15）：按照上述的工作方法直至所有的焊接点都焊接完毕后，在整个焊接过程中，一旦出现任何的异常问题，都将会通过报警装置进行蜂鸣报警，并同时通过报警显示灯进行显示，直至处理故障解除方可；

（16）：焊接完成后，最后通过操作键盘让控制器命令伺服电机停止工作，然后依次让其他设备停止运转，最后通过操作键盘将设备关闭即可。

上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：

1、本发明中所述的一种用于栅格板焊接的智能化机器人自动焊接控制装置，其通过在机器人上设置了触摸屏，人工将栅格板的信号信息录入，然后通过工业相机来对栅格板进行拍摄，然后控制装置根据拍摄的数据从已经录好的栅格板数据库中调取栅格板的型号信息，控制装置根据调取的数据信息命令焊接控制装置对栅格板进行焊接，整个过程简单、方便，其实现智能化的生产，有效的提高其焊接的质量，让其更好的满足生产的需求。

2、本发明中通过在焊接控制装置上设置了触摸屏，对栅格板的型号信息进行录入，让其形成一个栅格板的数据库，当相机拍摄完成后，控制系统中的中央控制器将会对工业相机拍摄的数据进行分析，确认栅格板的型号，以及所需焊接点的位置信息，整个过程简单，方便；与此同时，工作人员也能够通过触摸屏实现对整个焊接过程中的相关数据的监控，便于故障和异常数据的排查，能够有效的提高其生产的效率和生产质量。

3、本发明中所述的一种机器人自动焊接栅格板控制装置的工作方法，其整个工作过程简单，易实现，通过触摸屏先把栅格板的数据录入，然后工业相机将对栅格板进行拍摄，然后通过控制系统中的中央控制器对数据进行分析、对比，根据确认的型号以及焊接点位置信息进行焊接，让其实现了自动化的生产，同时也提高了其焊接的精准度。

附图说明

图1为本发明所述的机器人自动焊接栅格板控制装置的结构示意图；

图2为本发明中控制系统的电气连接示意图；

图中：基座-1、机械臂-2、腕关节-3、触摸屏-4、控制装置-5

工业相机-6、焊枪-7、旋转轴-8、焊接控制模块-9、相机控制模块-10、执行控制模块-11、中央控制器-12。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。

实施例

本实施例中所述的一种机器人自动焊接栅格板控制装置，包括：基座1、机械臂2、腕关节3、触摸屏4和控制系统5；

上述各部件的关系如下：

其中，所述的腕关节3上设有工业相机6和焊枪7，所述的机械臂2设于基座1上，所述腕关节3设于机械臂2的端部，所述触摸屏4设于基座1的支撑架上，所述机械臂2、腕关节3、触摸屏4以及工业相机6均与控制系统5连接，所述的控制系统5中设有电控箱。

本实施例中所述的机械臂2由多组机械轴组成，每个机械轴之间作可活动连接，且，所述的机械臂2通过旋转轴8与基座1连接。

本实施例中所述的控制系统5中设有焊接控制装置、相机控制装置、执行控制装置和中央控制系统，所述的控制系统中设有焊接控制模块9、相机控制模块10、执行控制模块11和中央控制器12，所述的焊接控制装置的两端分别与焊枪7和焊接控制模块9连接，所述相机控制装置两端分别与工业相机6和相机控制模块10连接，所述执行控制装置两端分别与执行装置和执行控制模块11连接，所述焊接控制装置、相机控制装置和执行控制装置均与控制系统连接，所述焊接控制模块9、相机控制模块10和执行控制模块11均与中央控制器12连接。

本实施例中所述的中央控制系统采用PLC控制系统，所述的PLC控制系统中设有中央处理器CPU、程序存储器ROM、数据存储器RAM、I/O口、数据转换器、定时计数器、外部中断和串行通信，且，所述的单片机控制系统中设有用于存储栅格板型号的数据存储单元，所述的程序存储器ROM、数据存储器RAM、I/O口、数据转换器、定时计数器、外部中断和串行通信均与中央处理器CPU连接，所述的相机控制模块10与数据存储器RAM的输入端连接，所述的数据存储器RAM的输出端与数据转换器连接。

本实施例中所述的焊接控制装置10包括焊接工装夹具、焊接变位机、焊接操作机和焊接工件输送装置，所述的焊接变位机与焊枪7和工业相机8连接，所述的焊接工装夹具、焊接操作机和焊接工件输送装置均与控制系统14连接，且它们均与焊枪7相配合。

本实施例中所述工业相机6采用面阵相机或者线阵相机，且，所述工业相机6的前方设有滤镜和保护罩，所述的保护罩设于滤镜的外侧，且，所述保护罩通过连接线与工业相机6连接，保护罩和工业相机通过连接线连接，很好的解决了保护罩容易丢失的问题。

本实施例中所述的执行控制装置由伺服电机和气动回路构成，所述气动回路由气源、控制阀和气缸构成，所述的伺服电机和气动回路均与控制系统连接。

实施例2

本实施例中所述的一种机器人自动焊接栅格板控制装置，包括：基座1、机械臂2、腕关节3、触摸屏4和控制系统5；

上述各部件的关系如下：

其中，所述的腕关节3上设有工业相机6和焊枪7，所述的机械臂2设于基座1上，所述腕关节3设于机械臂2的端部，所述触摸屏4设于基座1的支撑架上，所述机械臂2、腕关节3、触摸屏4以及工业相机6均与控制系统5连接，所述的控制系统5中设有电控箱。

本实施例中所述的机械臂2由多组机械轴组成，每个机械轴之间作可活动连接，且，所述的机械臂2通过旋转轴8与基座1连接。

本实施例中所述的控制系统5中设有焊接控制装置、相机控制装置、执行控制装置和中央控制系统，所述的控制系统中设有焊接控制模块9、相机控制模块10、执行控制模块11和中央控制器12，所述的焊接控制装置的两端分别与焊枪7和焊接控制模块9连接，所述相机控制装置两端分别与工业相机6和相机控制模块10连接，所述执行控制装置两端分别与执行装置和执行控制模块11连接，所述焊接控制装置、相机控制装置和执行控制装置均与控制系统连接，所述焊接控制模块9、相机控制模块10和执行控制模块11均与中央控制器12连接。

本实施例中所述的控制系统采用PLC控制系统，所述的PLC控制系统中设有中央处理器CPU、程序存储器ROM、数据存储器RAM、I/O口、数据转换器、定时计数器、外部中断和串行通信，且，所述的单片机控制系统中设有用于存储栅格板型号的数据存储单元，所述的程序存储器ROM、数据存储器RAM、I/O口、数据转换器、定时计数器、外部中断和串行通信均与中央处理器CPU连接，所述的相机控制模块10与数据存储器RAM的输入端连接，所述的数据存储器RAM的输出端与数据转换器连接。

本实施例中所述的焊接控制装置10包括焊接工装夹具、焊接变位机、焊接操作机和焊接工件输送装置，所述的焊接变位机与焊枪7和工业相机8连接，所述的焊接工装夹具、焊接操作机和焊接工件输送装置均与中央控制系统连接，且它们均与焊枪7相配合。

本实施例中所述工业相机6采用面阵相机或者线阵相机，且，所述工业相机6的前方设有滤镜和保护罩，所述的保护罩设于滤镜的外侧，且，所述保护罩通过连接线与工业相机6连接，保护罩和工业相机通过连接线连接，很好的解决了保护罩容易丢失的问题。

本实施例中所述的执行控制装置由伺服电机和气动回路构成，所述气动回路由气源、控制阀和气缸构成，所述的伺服电机和气动回路均与控制系统连接。

本实施例中一种机器人自动焊接栅格板控制装置的工作方法，具体的工作方法如下：

（1）：首先通过人工将企业涉及的栅格板的型号数据通过录入控制系统中PLC控制系统中的栅格板数据库中；

（2）：然后企业在生产的过程中通过压焊机对钢板进行压制，然后根据焊接需要的尺寸对钢板进行划分；

（3）待上一步骤中钢板划分完成后，开始启动该自动焊接控制装置，然后整个装置中的各个部分均进入工作状态；

（4）：然后焊接工件输送装置将焊接工件送到指定的工位；

（5）：待工件被送到指定的工位后，工作人员按下开始按钮，当控制系统得到命令后，将通过中央控制器命令相机控制模块10开始工作，然后相机控制模块10将通过相机控制装置驱动工业相机6开始对栅格板进行拍摄；

（6）：然后将拍摄的数据通过相机控制模块10传送给控制系统中的中央控制器，然后中央控制器对接收到的数据进行分析；

（7）：待上一步骤中 中央控制器分析完成后，根据分析的结果，中央控制器从栅格板数据库中调取与之相匹配的栅格板数据，然后根据调取的数据中央控制器命令焊接控制模块9控制焊接控制装置开始工作；

（9）：然后执行控制模块11将会命令执行控制装置带动焊枪7开始对栅格板进行焊接；

（10）：待上一步骤中焊枪7焊接完成后，工业相机6将对焊接后的栅格板进行第二次拍摄，并将拍摄数后的数据传送给控制系统中的数据存储器RAM，对数据进行存储；

（11）：然后通过数据转换器对存储的模拟信号转换成数字信号，再将数据传送给数据计算器，待数据计算器对接收到的数据进行分析，然后把分析的结果传送至中央处理器CPU；

（12）：待中央处理器CPU接收到数据后对数据进行分析并处理，然后将分析得出的结果再经过数据转换器转换成模拟信号；

（13）：待数据转换完成后，将数据传送给控制器，如果分析数据中发现有漏焊或者是焊接错位现象，那么控制器将会通过报警装置进行报警提醒，并把相关的位置信息通触摸屏4进行显示；

（14）：在上述工作过程中，如果工业相机6拍摄的数据分析得出的结果需要对该自动焊接控制装置的位置做出相应的调整，那么控制器将会根据分析的结果对机械臂2以及腕关节3进行微调，让其满足焊接的要求；

（15）：按照上述的工作方法直至所有的焊接点都焊接完毕后，在整个焊接过程中，一旦出现任何的异常问题，都将会通过报警装置进行蜂鸣报警，并同时通过报警显示灯进行显示，直至处理故障解除方可；

（16）：焊接完成后，最后通过操作键盘让控制器命令伺服电机停止工作，然后依次让其他设备停止运转，最后通过操作键盘将设备关闭即可。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种机器人自动焊接栅格板控制装置的工作方法，其特征在于：所述机器人自动焊接栅格板控制装置包括：基座（1）、机械臂（2）、腕关节（3）、触摸屏（4）和控制系统（5），其中，所述的腕关节（3）上设有工业相机（6）和焊枪（7），所述的机械臂（2）设于基座（1）上，所述腕关节（3）设于机械臂（2）的端部，所述触摸屏（4）设于基座（1）的支撑架上，所述机械臂（2）、腕关节（3）、触摸屏（4）以及工业相机（6）均与控制系统（5）连接，所述的控制系统（5）中设有电控箱；所述的机械臂（2）由多组机械轴组成，每个机械轴之间作可活动连接，且，所述的机械臂（2）通过旋转轴（8）与基座（1）连接；所述的控制系统中设有焊接控制装置、相机控制装置、执行控制装置和中央控制系统，所述的中央控制系统中设有焊接控制模块（9）、相机控制模块（10）、执行控制模块（11）和中央控制器（12），所述的焊接控制装置的两端分别与焊枪（7）和焊接控制模块（9）连接，所述相机控制装置两端分别与工业相机（6）和相机控制模块（10）连接，所述执行控制装置两端分别与执行装置和执行控制模块（11）连接，所述焊接控制装置、相机控制装置和执行控制装置均与控制系统连接，所述焊接控制模块（9）、相机控制模块（10）和执行控制模块（11）均与中央控制器（12）连接；

所述的焊接控制装置包括焊接工装夹具、焊接变位机、焊接操作机和焊接工件输送装置，所述的焊接变位机与焊枪（7）和工业相机（6）连接，所述的焊接工装夹具、焊接操作机和焊接工件输送装置均与控制系统连接，且它们均与焊枪（7）相配合；所述工业相机（6）采用面阵相机或者线阵相机，且，所述工业相机（6）的前方设有滤镜和保护罩，所述的保护罩设于滤镜的外侧，且，所述保护罩通过连接线与工业相机（6）连接；所述的控制系统采用PLC控制系统；所述的PLC控制系统中设有中央处理器CPU、程序存储器ROM、数据存储器RAM、I/O口、数据转换器、定时计数器、外部中断和串行通信，且，所述的PLC控制系统中设有用于存储栅格板型号的数据存储单元，所述的程序存储器ROM、数据存储器RAM、I/O口、数据转换器、定时计数器、外部中断和串行通信均与中央处理器CPU连接，所述的相机控制模块（10）与数据存储器RAM的输入端连接，所述的数据存储器RAM的输出端与数据转换器连接；所述的执行控制装置由伺服电机和气动回路构成，所述气动回路由气源、控制阀和气缸构成，所述的伺服电机和气动回路均与控制系统连接；

具体的工作方法如下：

（1）：首先通过人工将企业涉及的栅格板的型号数据通过录入控制系统中PLC控制系统中的栅格板数据库中；

（2）：然后企业在生产的过程中通过压焊机对钢板进行压制，然后根据焊接需要的尺寸对钢板进行划分；

（3）待上一步骤中钢板划分完成后，开始启动该自动焊接控制装置，然后整个装置中的各个部分均进入工作状态；

（4）：然后焊接工件输送装置将焊接工件送到指定的工位；

（5）：待工件被送到指定的工位后，工作人员按下开始按钮，当控制系统得到命令后，将通过中央控制器命令相机控制模块（10）开始工作，然后相机控制模块（10）将通过相机控制装置驱动工业相机（6）开始对栅格板进行拍摄；

（6）：然后将拍摄的数据通过相机控制模块（10）传送给控制系统中的中央控制器，然后中央控制器对接收到的数据进行分析；

（7）：待上一步骤中 中央控制器分析完成后，根据分析的结果，中央控制器从栅格板数据库中调取与之相匹配的栅格板数据，然后根据调取的数据中央控制器命令焊接控制模块（9）控制焊接控制装置开始工作；

（9）：然后执行控制模块（11）将会命令执行控制装置带动焊枪（7）开始对栅格板进行焊接；

（10）：待上一步骤中焊枪（7）焊接完成后，工业相机（6）将对焊接后的栅格板进行第二次拍摄，并将拍摄数后的数据传送给控制系统中的数据存储器RAM，对数据进行存储；

（11）：然后通过数据转换器对存储的模拟信号转换成数字信号，再将数据传送给数据计算器，待数据计算器对接收到的数据进行分析，然后把分析的结果传送至中央处理器CPU；

（12）：待中央处理器CPU接收到数据后对数据进行分析并处理，然后将分析得出的结果再经过数据转换器转换成模拟信号；

（13）：待数据转换完成后，将数据传送给控制器，如果分析数据中发现有漏焊或者是焊接错位现象，那么控制器将会通过报警装置进行报警提醒，并把相关的位置信息通触摸屏（4）进行显示；

（14）：在上述工作过程中，如果工业相机（6）拍摄的数据分析得出的结果需要对该自动焊接控制装置的位置做出相应的调整，那么控制器将会根据分析的结果对机械臂（2）以及腕关节（3）进行微调，让其满足焊接的要求；

（15）：按照上述的工作方法直至所有的焊接点都焊接完毕后，在整个焊接过程中，一旦出现任何的异常问题，都将会通过报警装置进行蜂鸣报警，并同时通过报警显示灯进行显示，直至处理故障解除方可；

（16）：焊接完成后，最后通过操作键盘让控制器命令伺服电机停止工作，然后依次让其他设备停止运转，最后通过操作键盘将设备关闭即可。