CN107378335B - 一种焊接机器人及其姿态控制方法 - Google Patents

一种焊接机器人及其姿态控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107378335B
CN107378335B CN201710766630.3A CN201710766630A CN107378335B CN 107378335 B CN107378335 B CN 107378335B CN 201710766630 A CN201710766630 A CN 201710766630A CN 107378335 B CN107378335 B CN 107378335B
Authority
CN
China
Prior art keywords
energy
mechanical arm
control system
welding
detection part
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710766630.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107378335A (zh
Inventor
王锐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xinchang Guanfu Machinery Co., Ltd.
Original Assignee
Xinchang Guanfu Machinery Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xinchang Guanfu Machinery Co Ltd filed Critical Xinchang Guanfu Machinery Co Ltd
Priority to CN201710766630.3A priority Critical patent/CN107378335B/zh
Publication of CN107378335A publication Critical patent/CN107378335A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107378335B publication Critical patent/CN107378335B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K37/00—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
    • B23K37/02—Carriages for supporting the welding or cutting element
    • B23K37/0252—Steering means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1679—Programme controls characterised by the tasks executed

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Resistance Welding (AREA)
  • Numerical Control (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

一种焊接机器人的姿态控制方法，所述控制系统依据接收到的信息判断能量检测器检测到的能量差值，若该差值绝对值小于预先设定的阀值，则控制系统不对机械臂进行姿态调整；若该差值大于等于所述阀值，则控制系统向机械臂发出运动指令，控制机械臂进行姿态调整，直至该差值小于所述阀值以将焊枪移动到接缝的正上方且垂直于所述板材所在平面。

Description

一种焊接机器人及其姿态控制方法
技术领域
一种焊接机器人姿态控制方法。
背景技术
焊接机器人是一种在自动控制器的控制下完成焊接操作的机械设备，焊接机器人的焊接质量可靠、精度高、环境适应性好，因此机器人焊接的应用越发广泛和普遍。
为了使机器人能够沿着预定焊接路径完成焊接工作，预定的程序必须被提前设定，然而，由于存在控制误差、机械误差等各种误差，使得机器人的实际焊接路径与预定焊接路径之间存在一定的焊接误差；在高精度焊接场合，通过各种传感器或控制算法以将焊接误差尽可能的降低到最小。基于此，针对现有减少焊接误差的设备和方法的成本高、控制复杂，本发明用于提供一种结构简单、成本低、控制方式可靠的系统，以尽可能的降低由于焊枪倾斜而引起的焊缝强度均匀性差、焊缝质量不合格等问题。
发明内容
本发明提供一种结构简单、成本低、控制方式简单、可靠性高的系统及其姿态控制方法，用于解决焊接均匀性差、焊缝质量差的问题。
一种焊接机器人，包括机械臂、固定在机械臂末端的保持架、安装在机械臂末端上的焊枪以及安装在保持架上的误差校正系统，根据控制系统的指令，所述机械臂驱动焊枪位于接缝上方并沿预定路径移动以完成两板材的焊接；所述误差校正系统包括第一、第二检测部件以及滤波器；所述检测部件包括分别位于焊枪一侧和另一侧的能量发射器和能量检测器；并且，第一检测部件的能量发射器和第二检测部件的能量检测器位于焊枪的同一侧；所述第一、第二检测部件被设定为具有不同的发射和接收频率以避免二者相互干扰；两所述能量检测器分别检测各自对应的能量发射器发射的、经所述板材反射后的信号；两所述能量检测器分别连接第一、第二滤波器，所述第一、第二滤波器分别将检测到的信号处理后发送到所述控制系统；所述控制系统依据接收到的信息控制机械臂进行位姿调整以将焊枪移动到接缝的正上方。
本发明还提供一种焊接机器人的姿态控制方法，
所述焊接机器人包括机械臂、固定在机械臂末端的保持架、安装在机械臂末端上的焊枪以及安装在保持架上的误差校正系统，所述误差校正系统包括第一、第二检测部件及滤波器；所述检测部件包括分别位于焊枪一侧和另一侧的能量发射器和能量检测器；并且，第一检测部件的能量发射器和第二检测部件的能量检测器位于焊枪的同一侧；
具体控制过程为：
根据控制系统的指令，所述机械臂驱动焊枪位于接缝上方并沿预定路径移动以完成两板材的焊接；
两所述能量检测器分别检测各自对应的能量发射器发射的、经所述板材反射后的信号；
两所述能量检测器分别连接第一、第二滤波器，所述第一、第二滤波器分别将检测到的信号进行处理并发送到所述控制系统；
所述控制系统依据接收到的信息计算两能量检测器检测到的信号差值，若该差值绝对值小于预先设定的阀值，则控制系统不对机械臂进行姿态调整；若该差值大于等于所述阀值，则控制系统向机械臂发出运动指令，控制机械臂进行姿态调整，直至该差值小于所述阀值以将焊枪移动到接缝的正上方且垂直于所述板材所在平面。
为了防止焊弧影响能量发射器和能量接收器的工作，设置合适的滤波器连接能量检测器，保证了信号采集的准确性同时不影响焊接操作。
不同的发射和接收频率能够防止两组能量发射器和能量检测器之间的干扰；可通过调整能量发射器连接的驱动器的脉冲频率来实现，从而实现了不同的能量发射器具有不同的频率。可以使用更多的能量发射器和能量检测器来提供更多信息以提高焊枪控制的分辨率，比如采用三组、四组、五组或更多的检测部件。
本发明的工作原理为：如果焊枪位于接缝的正上方，并且不与接缝和\或板材呈一定角度，则两个能量发射器各自传输的能量与板材反射后、被对应的能量检测器检测到的能量应该相同，或者大致相同。如果焊枪与接缝呈一定角度，则两个能量检测器和能量发射器同样将与接缝呈一定角度，那么两个能量发射器各自传输的能量与板材反射后、被对应的能量检测器检测到的能量则不同。如果两个能量检测器检测到的能量不同且二者差异超过预先设定的阀值，那么控制系统将采取措施以调整机械臂、也就是调整了安装在机械臂上的焊枪的姿态，直到上述差异小于预先设定的阀值。如果焊枪位于接缝上方但偏离距离略大，则一组检测部件能够检测到信号，另一组检测部件检测到非常微弱或明显低的信号，此时，控制系统将调整机械臂的位置，以使焊枪位于接缝的正上方。本领域技术人员可知的是，由于机械臂在控制系统的控制下基于已有技术能够在一定误差范围内沿着预定路径实现焊接，因此，焊枪不会过度远离接缝，比如只位于一块板材的正上方。从而，本发明提供的检测部件能够进一步地提高焊枪与接缝之间的相对位置关系，尤其是焊枪与接缝之间的角度，保证焊枪垂直于接缝、垂直于两板材3、4所在平面，避免焊枪倾斜而造成焊缝质量均匀性差、焊接不平整、质量不合格等问题。
通过上述误差校正系统和控制方法，实现了焊枪在机械臂的控制下，沿着预定路径进行两板材的焊接，并实时检测和调整焊枪的位置和/或姿态，使焊枪始终位于接缝的正上方且垂直于两板材所在平面，保证了焊接质量和焊接效率，同时，本发明进采用能量发射器和能量接收器发射和检测信号能量、通过滤波器过滤后将信号发送给控制系统，整体上部件少、成本低、软件设计简单、不给控制系统增加过多的信号处理负担，具有结构简单、成本低、控制方式简单、可靠性高的优点。
附图说明
附图1示出了整体结构图。
附图2示出了示意性的控制方法框图。
具体实施方式
本发明提供一种结构简单、成本低、控制方式简单、可靠性高的焊接机器人系统及机器人控制方法：
一种焊接机器人，包括机械臂、固定在机械臂末端1的保持架、安装在机械臂末端1上的焊枪2以及安装在保持架上的误差校正系统，根据控制系统的指令，所述机械臂驱动焊枪2位于接缝上方并沿预定路径移动以完成两板材3/4的焊接；
所述误差校正系统包括第一、第二检测部件5/6以及滤波器；
所述检测部件5/6包括分别位于焊枪2一侧和另一侧的能量发射器5A\6A和能量检测器5B\6B；并且，第一检测部件的能量发射器5A和第二检测部件的能量检测器6B位于焊枪2的同一侧；
所述第一、第二检测部件被设定为具有不同的发射和接收频率以避免二者相互干扰；所述能量检测器5B\6B分别检测所述能量发射器5A\6A发射的、经平板反射后的信号；两所述能量检测器5B\6B分别连接第一、第二滤波器，所述第一、第二滤波器分别将检测到的信号处理后发送到所述控制系统；所述控制系统依据接收到的信息控制机械臂进行位姿调整以将焊枪2移动到接缝的正上方；
为了防止焊弧影响能量发射器和能量接收器的工作，设置合适的滤波器连接能量检测器，保证了信号采集的准确性同时不影响焊接操作。
所述能量发射器5A\6A和能量接收器5B\6B的轴线方向与焊枪2轴线方向之间的夹角均为锐角。
一种上述焊接机器人的姿态控制方法，
具体过程为：
根据控制系统的指令，所述机械臂驱动焊枪位于接缝上方并沿预定路径移动以完成两板材的焊接；
两所述能量检测器分别检测各自对应的能量发射器发射的、经所述板材反射后的信号；
两所述能量检测器分别连接第一、第二滤波器，所述第一、第二滤波器分别将检测到的信号进行处理并发送到所述控制系统；
所述控制系统依据接收到的信息计算两能量检测器检测到的信号差值，若该差值绝对值小于预先设定的阀值，则控制系统不对机械臂进行姿态调整；若该差值大于等于所述阀值，则控制系统向机械臂发出运动指令，控制机械臂进行姿态调整，直至该差值小于所述阀值以将焊枪移动到接缝的正上方且垂直于所述板材所在平面。
不同的发射和接收频率能够防止两组能量发射器和能量检测器之间的干扰；可通过调整能量发射器连接的驱动器的脉冲频率来实现，从而实现了不同的能量发射器具有不同的频率。在具体应用中，可以使用更多的能量发射器和能量检测器来提供更多信息以提高焊枪2控制的分辨率，比如采用三组、四组、五组或更多的检测部件。
检测部件选用市场已有的传感器，如具有发射器/检测器的光电传感器、红外发射器/检测器等能够实现检测反射后的信号的强度或者距离的传感器。
为了便于理解，将附图1中接缝的宽度扩大化展示。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种焊接机器人的姿态控制方法，其特征在于，
所述焊接机器人包括机械臂、固定在机械臂末端的保持架、安装在机械臂末端上的焊枪以及安装在保持架上的误差校正系统，所述误差校正系统包括第一、第二检测部件及滤波器；所述检测部件包括分别位于焊枪一侧和另一侧的能量发射器和能量检测器；并且，第一检测部件的能量发射器和第二检测部件的能量检测器位于焊枪的同一侧；
具体过程为：
根据控制系统的指令，所述机械臂驱动焊枪位于接缝上方并沿预定路径移动以完成两板材的焊接；
两所述能量检测器分别检测各自对应的能量发射器发射的、经所述板材反射后的信号；
两所述能量检测器分别连接第一、第二滤波器，所述第一、第二滤波器分别将检测到的信号进行处理并发送到所述控制系统；
所述控制系统计算两能量检测器检测到的信号差值，若该差值绝对值小于预先设定的阀值，则控制系统不对机械臂进行姿态调整；若该差值大于等于所述阀值，则控制系统向机械臂发出运动指令，控制机械臂进行姿态调整，直至该差值小于所述阀值以将焊枪移动到接缝的正上方且垂直于所述板材所在平面。
2.如权利要求1所述的姿态控制方法，其特征在于，所述第一、第二检测部件被设定为具有不同的发射和接收频率以避免二者相互干扰。
CN201710766630.3A 2017-08-30 2017-08-30 一种焊接机器人及其姿态控制方法 Active CN107378335B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710766630.3A CN107378335B (zh) 2017-08-30 2017-08-30 一种焊接机器人及其姿态控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710766630.3A CN107378335B (zh) 2017-08-30 2017-08-30 一种焊接机器人及其姿态控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107378335A CN107378335A (zh) 2017-11-24
CN107378335B true CN107378335B (zh) 2019-04-19

Family

ID=60347929

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710766630.3A Active CN107378335B (zh) 2017-08-30 2017-08-30 一种焊接机器人及其姿态控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107378335B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111844130B (zh) * 2020-06-22 2021-11-26 深圳市智流形机器人技术有限公司 一种修正机器人末端工具位姿的方法和装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3743776A (en) * 1970-05-05 1973-07-03 J Angely Device for tracing seams for welding by electron bombardment
CN86106386A (zh) * 1986-09-23 1988-05-11 航空工业部第625所 电子分布式焊缝跟踪方法和装置
EP0339560A1 (en) * 1988-04-26 1989-11-02 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha Apparatus and method for adjusting position of an industrial robot
CN102581445A (zh) * 2012-02-08 2012-07-18 中国科学院自动化研究所 机器人的视觉实时纠偏系统和纠偏方法
DE102013000743A1 (de) * 2013-01-17 2014-03-13 Daimler Ag Vorrichtung für eine geführte Applikation entlang einer Applikationsbahn auf einem Gegenstand und Verfahren
CN206011096U (zh) * 2016-08-30 2017-03-15 江苏北人机器人系统股份有限公司 一种位姿自适应机器人的焊接系统
DE102016200386A1 (de) * 2016-01-14 2017-07-20 Kuka Systems Gmbh Verfahren zum Steuern eines Manipulatorsystems

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6970254B2 (en) * 2002-09-11 2005-11-29 Northrop Grumman Corporation Robotic vision system to locate Z-forms

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3743776A (en) * 1970-05-05 1973-07-03 J Angely Device for tracing seams for welding by electron bombardment
CN86106386A (zh) * 1986-09-23 1988-05-11 航空工业部第625所 电子分布式焊缝跟踪方法和装置
EP0339560A1 (en) * 1988-04-26 1989-11-02 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha Apparatus and method for adjusting position of an industrial robot
CN102581445A (zh) * 2012-02-08 2012-07-18 中国科学院自动化研究所 机器人的视觉实时纠偏系统和纠偏方法
DE102013000743A1 (de) * 2013-01-17 2014-03-13 Daimler Ag Vorrichtung für eine geführte Applikation entlang einer Applikationsbahn auf einem Gegenstand und Verfahren
DE102016200386A1 (de) * 2016-01-14 2017-07-20 Kuka Systems Gmbh Verfahren zum Steuern eines Manipulatorsystems
CN206011096U (zh) * 2016-08-30 2017-03-15 江苏北人机器人系统股份有限公司 一种位姿自适应机器人的焊接系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN107378335A (zh) 2017-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107335899B (zh) 一种焊接机器人的焊接路径控制方法
US8352212B2 (en) Manipulable aid for dimensional metrology
US10744645B2 (en) Measurement system
CN201357275Y (zh) 多结构光双目复合视觉焊缝跟踪装置
US10611032B2 (en) Measurement system
CN105116406B (zh) 一种复合测距仪及其测距方法
CN109571479B (zh) 工业机器人离线编程轨迹的检测方法
US20110243702A1 (en) Optical position detecting device, robot hand, and robot arm
KR102471348B1 (ko) 피스에 대한 리벳팅 작동 장치의 위치를 체크 및 수정하기 위한 장치를 포함하는 피스에 리벳을 적용하기 위한 장치
CN110057914B (zh) 复合材料曲面结构的自动化无损检测装置与方法
CN207119917U (zh) 一种焊接机器人
US10935968B2 (en) Robot, robot system, and method for setting coordinate system of robot
CN107378335B (zh) 一种焊接机器人及其姿态控制方法
US11656205B2 (en) Method for testing of a weld, and ultrasonic probe arrangement
CN207020534U (zh) 基于多红外的机器人避障装置
CN107335955B (zh) 一种焊接机器人
CN107335900B (zh) 一种焊接机器人
CN207119918U (zh) 一种焊接机器人
CN110560976B (zh) 一种钢卷焊接方法与系统
CN106182088B (zh) 工业机器人及格子间的定位方法、装置
SE542636C2 (en) A method for achieving traceability of a tool operation
CN111176277B (zh) 移动电子设备自动对接方法、接驳装置、移动电子设备及存储介质
KR101017503B1 (ko) 용접 장치
CN110308452A (zh) 一种识别导航仪定位误差的装置
CN218556034U (zh) 一种焊接机器人焊枪定位和误差纠正装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20190321

Address after: 312500 Hengbanqiao Village, Rulan Town, Xinchang County, Shaoxing City, Zhejiang Province, No. 163

Applicant after: Xinchang Guanfu Machinery Co., Ltd.

Address before: 201318 4 building, 1 Lane 99, Shen Mei Road, Pudong New Area, Shanghai, 4

Applicant before: Shanghai great Automation Technology Co., Ltd.

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant