CN107498230A - 一种自动化机器人智能焊接系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动化机器人智能焊接系统,包括控制系统、电流调节装置、焊机、电流表、第四单向阀、液压油泵、夹具系统、机器视觉系统、机器人系统、焊接系统和安全防护系统;所述的控制系统包括机器人控制柜、一个PLC控制柜和人机界面;所述的机器人控制柜控制机器人本体运动;所述的PLC控制柜通过电缆与机器人控制柜通信。本发明充分利用了焊接机器人资源,提高了焊接效率;通过焊缝检测传感器和机器视觉系统,能够准确识别焊缝位置和宽度,实现了自动识别焊缝信息的智能化;设置上料机器人自动上料,降低了劳动强度,实现了上料、供料和焊接全过程的高度自动化。
Description
技术领域
本发明涉及一种焊接系统,具体是一种自动化机器人智能焊接系统。
背景技术
目前,在现代化的大型加工车间,对一些焊接质量要求高、焊接技术难度大的场合,往往引入了焊接机器人代替人工焊接,如金属薄板拼装焊接领域,许多部件需要剪切拼装后进行焊接加工。
而目前,传统的机器人焊接采用工作站的形式,即一台或数台机器人组成一个工作站,工作站以孤立的点的形式存在,彼此之间互相独立。
其不足之处是:一是焊接夹具及其工件位置固定、数量固定,由于受到机器人空间位置的限制,工位数量不能很多;
二是变位机在上作站内的位置、数量固定;
三是由于焊接机器人与传输线及其随行夹具的协调、配合问题,其还不能直接引入机器人焊接,在出现焊接质量要求,焊接技术难度大的场合,该生产线往往显得无能为力。
综上所述,现有技术存在的问题是:
工位数量不能很多;
变位机在工作站内的位置、数量固定;
在出现焊接质量要求,焊接技术难度大的场合,该生产线往往显得无能为力;
而且现有技术在控制上,智能化程度低,获得的数据偏差大,造成质量差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自动化机器人智能焊接系统,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种自动化机器人智能焊接系统,
包括控制系统、电流调节装置、焊机、电流表、第四单向阀、液压油泵、夹具系统、机器视觉系统、机器人系统、焊接系统和安全防护系统;
所述的控制系统包括机器人控制柜、一个PLC控制柜和人机界面;
所述的机器人控制柜控制机器人本体运动;
所述的PLC控制柜通过电缆与机器人控制柜通信;
所述人机界面通过电缆与PLC控制柜、机器人控制柜通信,人机界面是该系统的运行监控和显示平台,设置启动按钮、停止按钮和焊接程序切换按钮;
所述的夹具系统包括一个上料机器人夹具、两个供料机器人夹具、两个上料毛坯架和两个成品架;
所述的上料机器人夹具与机器人手腕连接,机器人手腕旋转带动上料机器人夹具转动,上料机器人夹具内安装焊缝检测传感器、测距传感器和电永磁铁,电永磁铁用于夹紧管桩端板毛坯;
所述电流调节装置、焊机和电流表均串联,电流表的测量值输出端连接机器人系统的第一信息输入端,机器人系统的第二信息输入端连接电流调节装置;
液压油泵的液压油输入端连接有油箱,液压油泵的液压油输出端连接有第二单向阀和第三单向阀,第二单向阀连接有第一单向阀和第一同步阀,第一单向阀连接油箱,第一同步阀连接有第一液压缸、第一液压缸、第三液压缸和第四液压缸;
第一液压缸、第二液压缸、第三液压缸和第四液压缸连接有第二同步阀,第二同步阀连接第三单向阀和第四单向阀,第四单项阀连接油箱;
机器人系统的控制信息输出端连接第一单向阀、第二单向阀、第一同步阀、第二同步阀、第三单向阀、第四单向阀和液压油泵
所述的两个供料机器人夹具内安装测距传感器和和电永磁铁;
所述的两个成品架放置在两个供料机器人手臂下方;
所述的底座上安装汽缸锁紧装置,将上料毛坯架固定在底座上;
所述的机器视觉系统包括CCD传感器、辅助光源和工控机;
所述的工控机位于PLC控制柜内,工控机内安装数据采集卡和图像处理软件;
在辅助光源照射下,所述的CCD图像传感器对管桩端板拍照获取焊缝图像,数据采集卡将焊缝图像传输给图像处理软件,图像处理软件对焊缝图像进行图像预处理和特征提取得到焊缝图像特征点,图像处理软件由焊缝图像特征点得到焊缝数据信息,并将焊缝数据信息传送至焊接机器人控制柜,焊接机器人控制柜根据控制算法得出焊缝数据信息与机器人关节变量之间的转换关系;
PLC控制柜向焊接机器人控制柜发送开始焊接指令,焊接机器人控制柜执行焊接程序,控制焊接机器人完成焊接任务得到成品;
所述的机器人系统包括两个供料机器人、两个焊接机器人和一个上料机器人;
所述的上料机器人位于中转工位台后方,上料机器人两侧各有一个上料毛坯架,上料机器人通过焊缝检测传感器检测管桩端板毛坯的焊缝位置,夹紧管桩端板毛坯后将其搬运至中转工位台;
所述的两个供料机器人背向放置于中转工位台前方两侧,将中转工位台上的管桩端板毛坯搬运至CCD传感器下方拍照后移至焊接机器人,并将成品搬运至成品架;
所述的两个焊接机器人并排放置在两个供料机器人前方;
另一供料机器人重复上述供料机器人的动作,依次进行焊接。
作为本发明进一步的方案:
所述的焊缝数据信息包括焊缝宽度和焊缝中心线坐标,焊缝宽度X为1≤X≤3mm,焊接机器人控制柜在不同焊缝宽度区间调用不同焊接程序,焊接机器人执行不同动作指令;所述的动作指令为焊枪的焊接速度和移动轨迹。
作为本发明进一步的方案:
所述的焊接系统与焊接机器人控制柜连接,包括焊枪、焊接电源、气瓶和清枪器。
作为本发明进一步的方案:
所述的安全防护系统包括外围护栏、安全门、防碰撞传感器和安全光栅。
作为本发明进一步的方案:
所述的焊枪安装于焊接机器人手腕部位。
作为本发明进一步的方案:
所述的焊接电源与焊接机器人控制柜通信,输出焊接电压和电流。
作为本发明进一步的方案:
所述的气瓶为焊枪提供CO2气源,焊接采用CO2保护焊。
作为本发明再进一步的方案:
所述的清枪器剪切焊枪内焊丝末端残渣,并对焊枪喷洒硅油。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明充分利用了焊接机器人资源,提高了焊接效率;通过焊缝检测传感器和机器视觉系统,能够准确识别焊缝位置和宽度,实现了自动识别焊缝信息的智能化;设置上料机器人自动上料,降低了劳动强度,实现了上料、供料和焊接全过程的高度自动化。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。
基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明实施例中,一种自动化机器人智能焊接系统,
包括控制系统、电流调节装置、焊机、电流表、第四单向阀、液压油泵、夹具系统、机器视觉系统、机器人系统、焊接系统和安全防护系统;
所述的控制系统包括机器人控制柜、一个PLC控制柜和人机界面;
所述的机器人控制柜控制机器人本体运动;
所述的PLC控制柜通过电缆与机器人控制柜通信;
所述人机界面通过电缆与PLC控制柜、机器人控制柜通信,人机界面是该系统的运行监控和显示平台,设置启动按钮、停止按钮和焊接程序切换按钮;
所述的夹具系统包括一个上料机器人夹具、两个供料机器人夹具、两个上料毛坯架和两个成品架;
所述的上料机器人夹具与机器人手腕连接,机器人手腕旋转带动上料机器人夹具转动,上料机器人夹具内安装焊缝检测传感器、测距传感器和电永磁铁,电永磁铁用于夹紧管桩端板毛坯;
所述电流调节装置、焊机和电流表均串联,电流表的测量值输出端连接机器人系统的第一信息输入端,机器人系统的第二信息输入端连接电流调节装置;
液压油泵的液压油输入端连接有油箱,液压油泵的液压油输出端连接有第二单向阀和第三单向阀;
第二单向阀连接有第一单向阀和第一同步阀,第一单向阀连接油箱,第一同步阀连接有第一液压缸、第一液压缸、第三液压缸和第四液压缸;
第一液压缸、第二液压缸、第三液压缸和第四液压缸连接有第二同步阀,第二同步阀连接第三单向阀和第四单向阀,第四单项阀连接油箱;
机器人系统的控制信息输出端连接第一单向阀、第二单向阀、第一同步阀、第二同步阀、第三单向阀、第四单向阀和液压油泵
所述的两个供料机器人夹具内安装测距传感器和和电永磁铁;
所述的两个成品架放置在两个供料机器人手臂下方;
所述的底座上安装汽缸锁紧装置,将上料毛坯架固定在底座上;
所述的机器视觉系统包括CCD传感器、辅助光源和工控机;
所述的工控机位于PLC控制柜内,工控机内安装数据采集卡和图像处理软件;
在辅助光源照射下,所述的CCD图像传感器对管桩端板拍照获取焊缝图像,数据采集卡将焊缝图像传输给图像处理软件,图像处理软件对焊缝图像进行图像预处理和特征提取得到焊缝图像特征点。
图像处理软件由焊缝图像特征点得到焊缝数据信息,并将焊缝数据信息传送至焊接机器人控制柜,焊接机器人控制柜根据控制算法得出焊缝数据信息与机器人关节变量之间的转换关系;
PLC控制柜向焊接机器人控制柜发送开始焊接指令,焊接机器人控制柜执行焊接程序,控制焊接机器人完成焊接任务得到成品;
所述的机器人系统包括两个供料机器人、两个焊接机器人和一个上料机器人;
所述的上料机器人位于中转工位台后方,上料机器人两侧各有一个上料毛坯架,上料机器人通过焊缝检测传感器检测管桩端板毛坯的焊缝位置,夹紧管桩端板毛坯后将其搬运至中转工位台;
所述的两个供料机器人背向放置于中转工位台前方两侧,将中转工位台上的管桩端板毛坯搬运至CCD传感器下方拍照后移至焊接机器人,并将成品搬运至成品架;
所述的两个焊接机器人并排放置在两个供料机器人前方;
另一供料机器人重复上述供料机器人的动作,依次进行焊接。
所述的焊缝数据信息包括焊缝宽度和焊缝中心线坐标,焊缝宽度X为1≤X≤3mm,焊接机器人控制柜在不同焊缝宽度区间调用不同焊接程序,焊接机器人执行不同动作指令;所述的动作指令为焊枪的焊接速度和移动轨迹。
所述的焊接系统与焊接机器人控制柜连接,包括焊枪、焊接电源、气瓶和清枪器。
所述的安全防护系统包括外围护栏、安全门、防碰撞传感器和安全光栅。
所述的焊枪安装于焊接机器人手腕部位。
所述的焊接电源与焊接机器人控制柜通信,输出焊接电压和电流。
所述的气瓶为焊枪提供CO2气源,焊接采用CO2保护焊。
所述的清枪器剪切焊枪内焊丝末端残渣,并对焊枪喷洒硅油。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。
因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (8)
1.一种自动化机器人智能焊接系统,其特征在于,
包括控制系统、电流调节装置、焊机、电流表、第四单向阀、液压油泵、夹具系统、机器视觉系统、机器人系统、焊接系统和安全防护系统;
所述的控制系统包括机器人控制柜、一个PLC控制柜和人机界面;
所述的机器人控制柜控制机器人本体运动;
所述的PLC控制柜通过电缆与机器人控制柜通信;
所述人机界面通过电缆与PLC控制柜、机器人控制柜通信,人机界面是该系统的运行监控和显示平台,设置启动按钮、停止按钮和焊接程序切换按钮;
所述的夹具系统包括一个上料机器人夹具、两个供料机器人夹具、两个上料毛坯架和两个成品架;
所述的上料机器人夹具与机器人手腕连接,机器人手腕旋转带动上料机器人夹具转动,上料机器人夹具内安装焊缝检测传感器、测距传感器和电永磁铁,电永磁铁用于夹紧管桩端板毛坯;
所述电流调节装置、焊机和电流表均串联,电流表的测量值输出端连接机器人系统的第一信息输入端,机器人系统的第二信息输入端连接电流调节装置;
液压油泵的液压油输入端连接有油箱,液压油泵的液压油输出端连接有第二单向阀和第三单向阀,第二单向阀连接有第一单向阀和第一同步阀,第一单向阀连接油箱,第一同步阀连接有第一液压缸、第一液压缸、第三液压缸和第四液压缸;
第一液压缸、第二液压缸、第三液压缸和第四液压缸连接有第二同步阀,第二同步阀连接第三单向阀和第四单向阀,第四单项阀连接油箱;
机器人系统的控制信息输出端连接第一单向阀、第二单向阀、第一同步阀、第二同步阀、第三单向阀、第四单向阀和液压油泵
所述的两个供料机器人夹具内安装测距传感器和和电永磁铁;
所述的两个成品架放置在两个供料机器人手臂下方;
所述的底座上安装汽缸锁紧装置,将上料毛坯架固定在底座上;
所述的机器视觉系统包括CCD传感器、辅助光源和工控机;
所述的工控机位于PLC控制柜内,工控机内安装数据采集卡和图像处理软件;
在辅助光源照射下,所述的CCD图像传感器对管桩端板拍照获取焊缝图像,数据采集卡将焊缝图像传输给图像处理软件,图像处理软件对焊缝图像进行图像预处理和特征提取得到焊缝图像特征点,图像处理软件由焊缝图像特征点得到焊缝数据信息,并将焊缝数据信息传送至焊接机器人控制柜,焊接机器人控制柜根据控制算法得出焊缝数据信息与机器人关节变量之间的转换关系;
PLC控制柜向焊接机器人控制柜发送开始焊接指令,焊接机器人控制柜执行焊接程序,控制焊接机器人完成焊接任务得到成品;
所述的机器人系统包括两个供料机器人、两个焊接机器人和一个上料机器人;
所述的上料机器人位于中转工位台后方,上料机器人两侧各有一个上料毛坯架,上料机器人通过焊缝检测传感器检测管桩端板毛坯的焊缝位置,夹紧管桩端板毛坯后将其搬运至中转工位台;
所述的两个供料机器人背向放置于中转工位台前方两侧,将中转工位台上的管桩端板毛坯搬运至CCD传感器下方拍照后移至焊接机器人,并将成品搬运至成品架;
所述的两个焊接机器人并排放置在两个供料机器人前方;
另一供料机器人重复上述供料机器人的动作,依次进行焊接。
2.根据权利要求1所述的自动化机器人智能焊接系统,其特征在于,所述的焊缝数据信息包括焊缝宽度和焊缝中心线坐标,焊缝宽度X为1≤X≤3mm,焊接机器人控制柜在不同焊缝宽度区间调用不同焊接程序,焊接机器人执行不同动作指令;所述的动作指令为焊枪的焊接速度和移动轨迹。
3.根据权利要求1所述的自动化机器人智能焊接系统,其特征在于,所述的焊接系统与焊接机器人控制柜连接,包括焊枪、焊接电源、气瓶和清枪器。
4.根据权利要求1所述的自动化机器人智能焊接系统,其特征在于,所述的安全防护系统包括外围护栏、安全门、防碰撞传感器和安全光栅。
5.根据权利要求3所述的自动化机器人智能焊接系统,其特征在于,所述的焊枪安装于焊接机器人手腕部位。
6.根据权利要求3所述的自动化机器人智能焊接系统,其特征在于,所述的焊接电源与焊接机器人控制柜通信,输出焊接电压和电流。
7.根据权利要求3所述的自动化机器人智能焊接系统,其特征在于,所述的气瓶为焊枪提供CO2气源,焊接采用CO2保护焊。
8.根据权利要求3所述的自动化机器人智能焊接系统,其特征在于,所述的清枪器剪切焊枪内焊丝末端残渣,并对焊枪喷洒硅油。
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