CN106736104B - 一种智能化机器人自动焊接装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能化机器人自动焊接装置，包括：固定座、旋转轴、下臂、上臂、腕关节、光栅控制器和电控箱，的旋转轴设于固定座上，下臂通过定位销与旋转轴连接，上臂通过定位销与下臂连接，腕关节通过定位销与上臂连接，且，腕关节的一端设有焊枪和智能相机，光栅控制器设于工作台上，旋转轴、下臂、上臂、腕关节、光栅控制器以及智能相机均与电控箱连接。本发明通过在机器人上设置了智能相机，利用智能相机的高精准度和智能化的特性，还在工作台上设置了光栅控制器，通过其对栅格板的高度进行检测，让焊枪能够根据栅格板的时间高度来判断其落焊的高度等，进一步提高其焊接的稳定性，有效的提高其焊接的质量。

Description

一种智能化机器人自动焊接装置及其工作方法

技术领域

本发明属于栅格板焊接领域，特别涉及一种智能化机器人自动焊接装置及其工作方法。

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。

与此同时，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，即使有些是通过检测设备进行检测，但是由于其检测设备自身的灵敏度或者精度等问题，会导致其检测的结果不够精确，其这样就会因为人为原因造成判断失误，并浪费大量的时间，从而严重的影响其生产效率。

且，其在检测的过程并不能够对栅格板的高度进行检测，因而无论其检测精度如何，焊枪在落焊高度都是一致的，这样就会导致有些焊接点焊接的太大，有些还未焊实出现虚焊等情况不一的现象，因而现有的焊接设备并不能够真正的满足企业生产的需求。

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智能化机器人自动焊接装置，其结构简单，设计合理，易于生产，自动化程度高，减少人工劳动量，提高了工作效率，也大大提高了其焊接的精准度。

技术方案：为了实现上述目的，本发明提供了一种智能化机器人自动焊接装置，包括：固定座、旋转轴、下臂、上臂、腕关节、光栅控制器和电控箱，其中，所述的旋转轴设于固定座上，所述的下臂通过定位销与旋转轴连接，所述的上臂通过定位销与下臂连接，所述的腕关节通过定位销与上臂连接，且，所述的腕关节的一端设有焊枪和智能相机，所述的光栅控制器设于工作台上，所述的旋转轴、下臂、上臂、腕关节、光栅控制器以及智能相机均与电控箱连接。

本发明中所述的一种智能化机器人自动焊接装置，其通过在机器人上设置了智能相机，利用智能相机的高精准度和智能化的特性，提高其检测的精准性，同时，还在工作台上设置了光栅控制器，通过其对栅格板的高度进行检测，让焊枪能够根据栅格板的时间高度来判断其落焊的高度等，进一步提高其焊接的稳定性，有效的提高其焊接的质量，让其更好的满足生产的需求。

本发明中所述的电控箱中设有控制装置，所述的控制装置包括焊接装置、相机控制模块、执行装置、报警系统光栅控制模块和控制系统，所述的焊枪与焊接装置连接，所述的智能相机与相机控制模块连接，所述的旋转轴、下臂、上臂以及腕关节均与执行装置连接，所述的焊接装置、相机控制模块、执行装置和报警系统均与控制系统中的控制器连接。

本发明所述智能相机中设有图像采集单元、图像处理单元和网络通信装置，所述的图像采集单元、图像处理单元和网络通信装置均与控制装置中的相机控制模块连接，本发明中利用智能相机具有多功能、模块化、高可靠性、易于实现的机器视觉解决方案的特性，让其对栅格板实现拍摄，大大的提高其了拍摄的精准度，也提高了其对图像数据处理的速度，从而大大的提高了该自动焊接装置焊接的精准度和生产效率。

本发明中所述工作台上设有栅格板，所述栅格板上设有识别标志，所述识别标识的设置，让其在拍摄的过程中，一旦拍摄到该标志代表着本条边焊接结束，通过控制装置分析后，将让焊接装置停止焊接工作，让其真正的实现智能化。

本发明中所述识别标志由第一识别标志和第二识别标志构成，所述的第一识别标志呈L型或者倒L型，通过第一识别标志和第二识别标志的设置，让其实现双重的识别效果，从而进一步提高其检测的准确性，避免出现误焊。

本发明中所述的焊接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智能相机连接，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。

本发明中所述的执行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。

本发明中所述的下臂、上臂均采用流线型手臂，且，所述的上臂中空内径为42～50mm，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。

本发明中所述的智能化机器人自动焊接装置的工作方法，具体的工作方法如下：

（1）：首先将光栅控制器安装到工作台上，并将其与电控箱连接；

（2）：然后将栅格板放到工作台上，然后开启该自动焊接装置的启动开关，让其进入工作状态；

（3）：然后通过智能相机沿着栅格板的包边进行扫描拍摄，通过图像采集单元对所需焊接的点进行拍摄，然后将拍摄后的图像传送给图像处理单元进行处理；

（4）：当图像处理单元对图像进行处理后，将处理的结果传送给控制装置中的相机控制模块，然后由相机控制模块将接收到的数据传送给控制系统中的控制器模块；

（5）：当控制器模块接收到数据后将通过数据处理单元对数据进行立即分析处理；

（6）：在上述智能相机工作的过程中，光栅控制器也同时进行工作，其将会对工作台上的栅格板的高度进行检测，并将检测的数据传送给控制装置中的光栅控制模块；

（7）：待光栅控制模块接收到数据后，立即将数据传送给控制装置中的中央控制器，由中央控制器中的数据处理单元对接收到的数据进行分析，得出栅格板的高度；

（8）：然后中央控制器将会对接收到的相机控制模块以及光栅控制模块的数据进行综合分析，并根据分析得出的数据命令焊接装置和执行装置开始工作，然后焊接装置在执行装置的驱动下根据检测出的焊接点以及栅格板的高度对需要焊接的点进行焊接；

（9）：重复上述步骤（3）至（8），当智能相机中的图像采集单元拍摄到栅格板上识别标志时，立即将拍摄后的图像传送给图像处理单元进行处理；

（10）：当图像处理单元对图像进行处理后，将处理的结果传送给控制装置中的相机控制模块，然后由相机控制模块将接收到的数据传送给控制系统中的控制器模块；

（11）：当控制器模块接收到数据后将通过数据处理单元对数据进行立即分析处理，得出焊接结束的结论，表示这一条边上需要焊接的点已经焊接完成，然后中央控制器将会命令焊接装置停止焊接即可；

（12）：然后报警系统将会通过报警装置开始报警提醒工作人员，当工作人员被提醒后，对栅格板进行翻转，然后该自动焊接装置开始对栅格板的另一条按照上述步骤再次进行焊接，直至整块栅格板焊接完成即可。

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智能化机器人自动焊接装置，其通过在机器人上设置了智能相机，利用智能相机的高精准度和智能化的特性，提高其检测的精准性，也减少了其加工的步骤，有效的提高了其生产的效率，让其在提高加工质量的同时，提高了其生产的进度，进而让其更好的满足企业生产的需求。

2、本发明中在工作台上设置了光栅控制器，通过其对栅格板的高度进行检测，让焊枪能够根据栅格板的时间高度来判断其落焊的高度等，进一步提高其焊接的稳定性，有效的提高其焊接的质量，让其更好的满足生产的需求。

3、本发明中所述的一种智能化机器人自动焊接装置的工作方法，其通过智能相机的拍摄，能够很好的确认栅格板的型号以及所需焊接点的位置信息，省去了重复检查的麻烦，在保证其检测精准性的情况下，提高了其检测的效率，整个加工步骤较为简单，易操作，有效的提高了其焊接的精准性，同时也有效的提高了其加工的效率，进而让其更好的满足客户的需求。

附图说明

图1为本发明所述的智能化机器人自动焊接装置的结构示意图；

图2为本发明中电气连接示意图；

图中：固定座-1、旋转轴-2、下臂-3、上臂-4、腕关节-5、光栅控制器-6、电控箱-7、焊枪-8、智能相机-9、焊接装置-10、相机控制模块-11、执行装置-12、报警系统-13光栅控制模块-14、控制系统-15。

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1

如图1和图2所示的一种智能化机器人自动焊接装置，包括：固定座1、旋转轴2、下臂3、上臂4、腕关节5、光栅控制器6和电控箱7，所述的电控箱7中设有控制装置，所述的控制装置包括焊接装置10、相机控制模块11、执行装置12、报警系统13光栅控制模块14和控制系统15，

上述各部件的关系如下：

其中，所述的旋转轴2设于固定座1上，所述的下臂3通过定位销与旋转轴2连接，所述的上臂4通过定位销与下臂3连接，所述的腕关节5通过定位销与上臂4连接，且，所述的腕关节5的一端设有焊枪8和智能相机9，所述的光栅控制器6设于工作台上，所述的旋转轴2、下臂3、上臂4、腕关节5、光栅控制器6以及智能相机9均与电控箱7连接，所述的焊枪8与焊接装置10连接，所述的智能相机8与相机控制模块11连接，所述的旋转轴2、下臂3、上臂4以及腕关节5均与执行装置12连接，所述的焊接装置10、相机控制模块11、执行装置12和报警系统13均与控制系统中的控制器连接。

本实施例中所述智能相机9中设有图像采集单元、图像处理单元和网络通信装置，所述的图像采集单元、图像处理单元和网络通信装置均与控制装置中的相机控制模块11连接。

本实施例中所述工作台上设有栅格板，所述栅格板上设有识别标志。

本实施例中所述识别标志由第一识别标志和第二识别标志构成，所述的第一识别标志呈L型或者倒L型。

本实施例中所述的焊接装置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8和智能相机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15连接，且它们均与焊枪8相配合。

本实施例中所述的执行装置12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15连接。

本实施例中所述的下臂3、上臂4均采用流线型手臂，且，所述的上臂4中空内径为42～50mm。

实施例2

如图1和图2所示的一种智能化机器人自动焊接装置，包括：固定座1、旋转轴2、下臂3、上臂4、腕关节5、光栅控制器6和电控箱7，所述的电控箱7中设有控制装置，所述的控制装置包括焊接装置10、相机控制模块11、执行装置12、报警系统13光栅控制模块14和控制系统15，

上述各部件的关系如下：

其中，所述的旋转轴2设于固定座1上，所述的下臂3通过定位销与旋转轴2连接，所述的上臂4通过定位销与下臂3连接，所述的腕关节5通过定位销与上臂4连接，且，所述的腕关节5的一端设有焊枪8和智能相机9，所述的光栅控制器6设于工作台上，所述的旋转轴2、下臂3、上臂4、腕关节5、光栅控制器6以及智能相机9均与电控箱7连接，所述的焊枪8与焊接装置10连接，所述的智能相机8与相机控制模块11连接，所述的旋转轴2、下臂3、上臂4以及腕关节5均与执行装置12连接，所述的焊接装置10、相机控制模块11、执行装置12和报警系统13均与控制系统中的控制器连接。

本实施例中所述智能相机9中设有图像采集单元、图像处理单元和网络通信装置，所述的图像采集单元、图像处理单元和网络通信装置均与控制装置中的相机控制模块11连接。

本实施例中所述工作台上设有栅格板，所述栅格板上设有识别标志。

本实施例中所述识别标志由第一识别标志和第二识别标志构成，所述的第一识别标志呈L型或者倒L型。

本实施例中所述的焊接装置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8和智能相机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15连接，且它们均与焊枪8相配合。

本实施例中所述的执行装置12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15连接。

本实施例中所述的下臂3、上臂4均采用流线型手臂，且，所述的上臂4中空内径为42～50mm。

本实施例中所述的智能化机器人自动焊接装置的工作方法，具体的工作方法如下：

（1）：首先将光栅控制器6安装到工作台上，并将其与电控箱7连接；

（2）：然后将栅格板放到工作台上，然后开启该自动焊接装置的启动开关，让其进入工作状态；

（3）：然后通过智能相机9沿着栅格板的包边进行扫描拍摄，通过图像采集单元对所需焊接的点进行拍摄，然后将拍摄后的图像传送给图像处理单元进行处理；

（4）：当图像处理单元对图像进行处理后，将处理的结果传送给控制装置中的相机控制模块11，然后由相机控制模块11将接收到的数据传送给控制系统15中的控制器模块；

（5）：当控制器模块接收到数据后将通过数据处理单元对数据进行立即分析处理；

（6）：在上述智能相机9工作的过程中，光栅控制器6也同时进行工作，其将会对工作台上的栅格板的高度进行检测，并将检测的数据传送给控制装置中的光栅控制模块14；

（7）：待光栅控制模块14接收到数据后，立即将数据传送给控制装置中的中央控制器，由中央控制器中的数据处理单元对接收到的数据进行分析，得出栅格板的高度；

（8）：然后中央控制器将会对接收到的相机控制模块11以及光栅控制模块14的数据进行综合分析，并根据分析得出的数据命令焊接装置10和执行装置12开始工作，然后焊接装置10在执行装置12的驱动下根据检测出的焊接点以及栅格板的高度对需要焊接的点进行焊接；

（9）：重复上述步骤（3）至（8），当智能相机9中的图像采集单元拍摄到栅格板上识别标志时，立即将拍摄后的图像传送给图像处理单元进行处理；

（10）：当图像处理单元对图像进行处理后，将处理的结果传送给控制装置中的相机控制模块11，然后由相机控制模块11将接收到的数据传送给控制系统15中的控制器模块；

（11）：当控制器模块接收到数据后将通过数据处理单元对数据进行立即分析处理，得出焊接结束的结论，表示这一条边上需要焊接的点已经焊接完成，然后中央控制器将会命令焊接装置10停止焊接即可；

（12）：然后报警系统13将会通过报警装置开始报警提醒工作人员，当工作人员被提醒后，对栅格板进行翻转，然后该自动焊接装置开始对栅格板的另一条按照上述步骤再次进行焊接，直至整块栅格板焊接完成即可。

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 (5)

1.一种智能化机器人自动焊接装置的工作方法，其特征在于：其中智能化机器人自动焊接装置包括：固定座（1）、旋转轴（2）、下臂（3）、上臂（4）、腕关节（5）、光栅控制器（6）和电控箱（7），其中，所述的旋转轴（2）设于固定座（1）上，所述的下臂（3）通过定位销与旋转轴（2）连接，所述的上臂（4）通过定位销与下臂（3）连接，所述的腕关节（5）通过定位销与上臂（4）连接，且，所述的腕关节（5）的一端设有焊枪（8）和智能相机（9），所述的光栅控制器（6）设于工作台上，所述的旋转轴（2）、下臂（3）、上臂（4）、腕关节（5）、光栅控制器（6）以及智能相机（9）均与电控箱（7）连接；所述的电控箱（7）中设有控制装置，所述的控制装置包括焊接装置（10）、相机控制模块（11）、执行装置（12）、报警系统（13）、光栅控制模块（14）和控制系统（15），所述的焊枪（8）与焊接装置（10）连接，所述的智能相机（9）与相机控制模块（11）连接，所述的旋转轴（2）、下臂（3）、上臂（4）以及腕关节（5）均与执行装置（12）连接，所述的焊接装置（10）、相机控制模块（11）、执行装置（12）和报警系统（13）均与控制系统中的控制器连接；所述智能相机（9）中设有图像采集单元、图像处理单元和网络通信装置，所述的图像采集单元、图像处理单元和网络通信装置均与控制装置中的相机控制模块（11）连接；

智能化机器人自动焊接装置具体的工作方法如下：（1）：首先将光栅控制器（6）安装到工作台上，并将其与电控箱（7）连接；

（2）：然后将栅格板放到工作台上，然后开启该自动焊接装置的启动开关，让其进入工作状态；

（3）：然后通过智能相机（9）沿着栅格板的包边进行扫描拍摄，通过图像采集单元对所需焊接的点进行拍摄，然后将拍摄后的图像传送给图像处理单元进行处理；

（4）：当图像处理单元对图像进行处理后，将处理的结果传送给控制装置中的相机控制模块（11），然后由相机控制模块（11）将接收到的数据传送给控制系统（15）中的控制器模块；

（5）：当控制器模块接收到数据后将通过数据处理单元对数据进行立即分析处理；

（6）：在上述智能相机（9）工作的过程中，光栅控制器（6）也同时进行工作，其将会对工作台上的栅格板的高度进行检测，并将检测的数据传送给控制装置中的光栅控制模块（14）；

（7）：待光栅控制模块（14）接收到数据后，立即将数据传送给控制装置中的中央控制器，由中央控制器中的数据处理单元对接收到的数据进行分析，得出栅格板的高度；

（8）：然后中央控制器将会对接收到的相机控制模块（11）以及光栅控制模块（14）的数据进行综合分析，并根据分析得出的数据命令焊接装置（10）和执行装置（12）开始工作，然后焊接装置（10）在执行装置（12）的驱动下根据检测出的焊接点以及栅格板的高度对需要焊接的点进行焊接；

（9）：重复上述步骤（3）至（8），当智能相机（9）中的图像采集单元拍摄到栅格板上识别标志时，立即将拍摄后的图像传送给图像处理单元进行处理；

（10）：当图像处理单元对图像进行处理后，将处理的结果传送给控制装置中的相机控制模块（11），然后由相机控制模块（11）将接收到的数据传送给控制系统（15）中的控制器模块；

（11）：当控制器模块接收到数据后将通过数据处理单元对数据进行立即分析处理，得出焊接结束的结论，表示这一条边上需要焊接的点已经焊接完成，然后中央控制器将会命令焊接装置（10）停止焊接即可；

（12）：然后报警系统（13）将会通过报警装置开始报警提醒工作人员，当工作人员被提醒后，对栅格板进行翻转，然后该自动焊接装置开始对栅格板的另一条边按照上述步骤再次进行焊接，直至整块栅格板焊接完成即可。

2.根据权利要求1所述的智能化机器人自动焊接装置的工作方法，其特征在于：所述识别标志由第一识别标志和第二识别标志构成，所述的第一识别标志呈L型或者倒L型。

3.根据权利要求1所述的智能化机器人自动焊接装置的工作方法，其特征在于：所述的焊接装置（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（8）和智能相机（9）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（15）连接，且它们均与焊枪（8）相配合。

4.根据权利要求1所述的智能化机器人自动焊接装置的工作方法，其特征在于：所述的执行装置（12）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（15）连接。

5.根据权利要求1所述的智能化机器人自动焊接装置的工作方法，其特征在于：所述的下臂（3）、上臂（4）均采用流线型手臂，且，所述的上臂（4）中空内径为42～50mm。