CN108127241A - 一种焊接机器人智能控制系统 - Google Patents

一种焊接机器人智能控制系统 Download PDF

Info

Publication number
CN108127241A
CN108127241A CN201711366064.3A CN201711366064A CN108127241A CN 108127241 A CN108127241 A CN 108127241A CN 201711366064 A CN201711366064 A CN 201711366064A CN 108127241 A CN108127241 A CN 108127241A
Authority
CN
China
Prior art keywords
welding
control system
robot
welding robot
control
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.)
Pending
Application number
CN201711366064.3A
Other languages
English (en)
Inventor
郑锐锋
王记
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.)
Wuhan Jiezhong Auto Parts Co Ltd
Original Assignee
Wuhan Jiezhong Auto Parts 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 Wuhan Jiezhong Auto Parts Co Ltd filed Critical Wuhan Jiezhong Auto Parts Co Ltd
Priority to CN201711366064.3A priority Critical patent/CN108127241A/zh
Publication of CN108127241A publication Critical patent/CN108127241A/zh
Pending legal-status Critical Current

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
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/10—Spot welding; Stitch welding
    • B23K11/11—Spot welding
    • 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
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/24—Electric supply or control circuits therefor
    • B23K11/25—Monitoring devices
    • 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
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/30—Features relating to electrodes
    • B23K11/31—Electrode holders and actuating devices therefor
    • B23K11/314—Spot welding guns, e.g. mounted on robots
    • 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
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/36—Auxiliary equipment

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Numerical Control (AREA)

Abstract

本发明涉及一种焊接机器人智能控制系统，包括焊接机器人、CAD模块、传感器模块和控制系统，焊接机器人、CAD模块、传感器模块分别与控制系统连接；控制系统用于控制焊接机器人进行焊接操作；控制系统利用CAD模块对焊接机器人的手臂控制运用正交分析算法，对焊接机器人实际运行中在环境中遇到的抗干扰和避让问题进行仿真模拟；传感器模块用于在焊接过程中对熔池尺寸、熔透、成形等参数进行实时在线检测，并将检测结果反馈给控制系统，从而实现汽车焊接质量的实时控制。本发明的有益效果是：实现动态过程智能控制，采用模糊逻辑、人工神经网络、专家推理等人工智能技术综合运用于机器人系统焊接动态过程控制。

Description

一种焊接机器人智能控制系统
技术领域
本发明涉及汽车焊接智能控制技术领域，尤其涉及一种焊接机器人智能控制系统。
背景技术
工业机器人作为现代制造技术发展的重要标志之一和新兴技术产业，已为世人所认同，并正对现代高技术产业各领域以至人们的生活产生了重要影响。从1962年美国推出世界上第一台Un imate型和Versatra型工业机器人以来，现有大约68万台工业机器人服役于世界各国的工业界；我国工业机器人的发展起步较晚，但从20世纪80年代以来进展较快，1985年研制成功华字型弧焊机器人，1987年研制成功上海1号、2号弧焊机器人，1987年又研制成功华字型点焊机器人，都已初步商品化，可小批量生产，1989年，我国以国产机器人为主的汽车焊接生产线的投入生产，标志着我国工业机器人实用阶段的开始。
焊接机器人是应用最广泛的一类工业机器人，在各国机器人应用比例中大约占总数的40％～60％。刚性自动化焊接设备一般都是专用的，通常用于中、大批量焊接产品的自动化生产，因而在中、小批量产品焊接生产中，焊接机器人使小批量产品的自动化焊接生产成为可能，就目前的示教再现型焊接机器人而言，焊接机器人完成一项焊接任务，只需人给它做一次示教，它即可精确地再现示教的每一步操作，如要机器人去做另一项工作，无须改变任何硬件，只要对它再做一次示教即可。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种焊接机器人智能控制系统。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
提供了一种焊接机器人智能控制系统，包括焊接机器人、CAD模块、传感器模块和控制系统，所述焊接机器人、所述CAD模块、所述传感器模块分别与所述控制系统连接；所述控制系统用于控制所述焊接机器人进行焊接操作；所述控制系统利用所述CAD模块对所述焊接机器人的手臂控制运用正交分析算法，对所述焊接机器人实际运行中在环境中遇到的抗干扰和避让问题进行仿真模拟；所述传感器模块用于在焊接过程中对熔池尺寸、熔透、成形等参数进行实时在线检测，并将检测结果反馈给所述控制系统，从而实现汽车焊接质量的实时控制。
本发明的有益效果是：实现动态过程智能控制，采用模糊逻辑、人工神经网络、专家推理等人工智能技术综合运用于机器人系统焊接动态过程控制，针对实际的焊接动态过程控制对象，根据不同的焊接工艺、不同的检测手段设计不同的智能控制器，焊接动态过程智能控制器与焊接机器人系统设计结合起来，将使机器人焊接智能化技术有实质性的提高。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述焊接机器人包括焊接控制器、焊钳、机器人本体和机器人手臂，所述焊钳和所述机器人手臂分别与所述焊接控制器连接，所述焊钳固定设置在所述机器人手臂末端的法兰盘上，所述机器人手臂活动设置在所述机器人本体上；所述焊钳为一体式焊钳。
进一步，所述焊钳包括钳体和阻焊变压器，所述阻焊变压器的输出端与所述钳体的上下机臂固定连接。
上述进一步方案的有益效果是：节省能量。进一步，所述焊钳由气缸进行驱动。
上述进一步方案的有益效果是：驱动方式简单，易实现。
进一步，所述焊接控制器的最小系统由Z80CPU、EPROM及部分外围接口芯片组成，可以根据预定的焊接监控程序，完成点焊时的焊接参数输入，及点焊程序控制、焊接电流控制和焊接系统故障自诊断，并实现与本体计算机及手控示教盒的通信联系。
上述进一步方案的有益效果是：可以根据预定的焊接监控程序，完成点焊时的焊接参数输入，及点焊程序控制、焊接电流控制和焊接系统故障自诊断，并实现与本体计算机及手控示教盒的通信联系。
进一步，所述焊接控制器通过主机通信接口与所述控制系统进行无线通信。
上述进一步方案的有益效果是：方便焊接控制器与控制系统之间进行通信。
进一步，所述焊接控制器采用群控系统。
上述进一步方案的有益效果是：群控系统是将多台焊接机器人焊机与群控计算机相连，以便对同时通电的数台焊机进行控制，实现部分焊机的焊接电流分时交错，限制电网瞬时负载，稳定电网电压保证焊点质量，当某台机器人出现故障时，群控系统启动备用的点焊机器人或对剩余的机器人重新分配工作，以保证焊接生产的正常进行。
附图说明
图1为本发明的一种焊接机器人智能控制系统的模块图；
图2为本发明一体式焊钳的结构示意图；
图3为本发明焊接机器人的焊接循环信号图；
图4为本发明CAD模块的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
下面将结合附图对本实施例提供的一种焊接机器人智能控制系统进行详细描述。
如图1和图4所示，一种焊接机器人智能控制系统，包括焊接机器人、CAD模块、传感器模块和控制系统，所述焊接机器人、所述CAD模块、所述传感器模块分别与所述控制系统连接；所述控制系统用于控制所述焊接机器人进行焊接操作；所述控制系统利用所述CAD模块对所述焊接机器人的手臂控制运用正交分析算法，对所述焊接机器人实际运行中在环境中遇到的抗干扰和避让问题进行仿真模拟；所述传感器模块用于在焊接过程中对熔池尺寸、熔透、成形等参数进行实时在线检测，并将检测结果反馈给所述控制系统，从而实现汽车焊接质量的实时控制。
所述CAD模块使用机器人理论、CAD和计算机图形设计等技术在计算机中以动画形式呈现所述焊接机器人的实际运行。
如图2所示，所述焊接机器人包括焊接控制器、焊钳、机器人本体和机器人手臂，所述焊钳和所述机器人手臂分别与所述焊接控制器连接，所述焊钳固定设置在所述机器人手臂末端的法兰盘上，所述机器人手臂活动设置在所述机器人本体上；所述焊钳为一体式焊钳。
所述焊接机器人还包括水、电、气等辅助部分；所述机器人本体为全关节型机器人，具有5个至6个自由度，能够在可到达的工作区间内任意调整焊钳姿态，以适应多种形式结构的焊接。
所述焊钳包括钳体和阻焊变压器，所述阻焊变压器的输出端与所述钳体的上下机臂固定连接，节省能量。
所述焊钳由气缸进行驱动。
通过将焊钳直接固定设置在所述机器人手臂末端的法兰盘上，省掉了现有技术中粗大的二级屯缆及悬挂变压器的工作架，节省能量。
所述焊钳包括C形焊钳和X形焊钳，所述C形焊钳用于点焊垂直及近于垂直倾斜位置的焊缝：所述X形焊钳则主要用于点焊水平及近于水平倾斜位置的焊缝。
所述焊接控制器的最小系统由Z80CPU、EPROM及部分外围接口芯片组成，可以根据预定的焊接监控程序，完成点焊时的焊接参数输入，及点焊程序控制、焊接电流控制和焊接系统故障自诊断，并实现与本体计算机及手控示教盒的通信联系。
所述焊接控制器通过主机通信接口与所述控制系统进行无线通信。
所述焊接控制器采用群控系统，是将多台焊接机器人焊机(或普通焊机)与群控计算机相连，以便对同时通电的数台焊机进行控制，实现部分焊机的焊接电流分时交错，限制电网瞬时负载，稳定电网电压保证焊点质量，当某台机器人(或点焊机)出现故障时，群控系统启动备用的点焊机器人或对剩余的机器人重新分配工作，以保证焊接生产的正常进行。
为了适应群控的需要，所述焊接机器人的焊接系统都应增加“焊接请求”及“焊接允许”信号，并与群控计算机相连。
如图3所示为所述焊接机器人的焊接循环信号图，其中T1为焊接控制器控制信号，T2为机器人主控计算机控制信号，T为焊接周期，F为电极压力信号，I为焊接电流信号。
焊接控制器与本体及示教盒的联系信号主要有焊钳大小行程、焊接电流增大/减小，焊接时间增减、焊接开始及结束，焊接系统故障等。
还包括机器人柔性加工单元，所示机器人柔性加工单元将焊接质量实时控制与机器人技术结合起来，研究实现具有冗余自由度的弧焊机器人运动控制系统及相应的焊位姿协调控制技术；同时将高精度激光扫描焊缝跟踪、熔透及焊缝成形智能控制、机器人焊接电源等子系统通过网络集成为具有实时传感、通讯、调度功能的弧焊机器人柔性加工单元，研究在中央监控计算机控制下的多品种小批量柔性焊接加工系统的优化模型及控制策略，实现对空间曲线焊缝机器人焊接的质量智能控制。
由于焊接过程是一个多参数相互耦合的时变的非线性系统，影响焊缝成形质量的因素众多，并带有显著的随机性，很难用精确的数学模型来描述，这使得已往的一些线性控制方法，在不同程度上存在适应性差、对经验依赖性大等缺点，因此，在焊接过程控制中引入了智能控制方法是非常适合的途径。
所述控制系统包括专家系统、模糊控制和神经网络控制的方法，其中神经网络控制是研究和利用人脑的某些结构和机理以及人的知识和经验对系统控制，它是神经网络作为人工智能的一种途径在控制领域的渗透，随着模式识别的自组织能力和映射以及决策能力的日益增强，神经网络用于智能控制设计和实现表现出巨大的潜在优势。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种焊接机器人智能控制系统，其特征在于，包括焊接机器人、CAD模块、传感器模块和控制系统，所述焊接机器人、所述CAD模块、所述传感器模块分别与所述控制系统连接；所述控制系统用于控制所述焊接机器人进行焊接操作；所述控制系统利用所述CAD模块对所述焊接机器人的手臂控制运用正交分析算法，对所述焊接机器人实际运行中在环境中遇到的抗干扰和避让问题进行仿真模拟；所述传感器模块用于在焊接过程中对熔池尺寸、熔透、成形等参数进行实时在线检测，并将检测结果反馈给所述控制系统，从而实现汽车焊接质量的实时控制。
2.根据权利要求1所述一种焊接机器人智能控制系统，其特征在于：所述焊接机器人包括焊接控制器、焊钳、机器人本体和机器人手臂，所述焊钳和所述机器人手臂分别与所述焊接控制器连接，所述焊钳固定设置在所述机器人手臂末端的法兰盘上，所述机器人手臂活动设置在所述机器人本体上；所述焊钳为一体式焊钳。
3.根据权利要求2所述一种焊接机器人智能控制系统，其特征在于：所述焊钳包括钳体和阻焊变压器，所述阻焊变压器的输出端与所述钳体的上下机臂固定连接。
4.根据权利要求3所述一种焊接机器人智能控制系统，其特征在于：所述焊钳由气缸进行驱动。
5.根据权利要求1所述一种焊接机器人智能控制系统，其特征在于：所述焊接控制器的最小系统由Z80CPU、EPROM及部分外围接口芯片组成，可以根据预定的焊接监控程序，完成点焊时的焊接参数输入，及点焊程序控制、焊接电流控制和焊接系统故障自诊断，并实现与本体计算机及手控示教盒的通信联系。
6.根据权利要求5所述一种焊接机器人智能控制系统，其特征在于：所述焊接控制器通过主机通信接口与所述控制系统进行无线通信。
7.根据权利要求5所述一种焊接机器人智能控制系统，其特征在于：所述焊接控制器采用群控系统。
CN201711366064.3A 2017-12-18 2017-12-18 一种焊接机器人智能控制系统 Pending CN108127241A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711366064.3A CN108127241A (zh) 2017-12-18 2017-12-18 一种焊接机器人智能控制系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711366064.3A CN108127241A (zh) 2017-12-18 2017-12-18 一种焊接机器人智能控制系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108127241A true CN108127241A (zh) 2018-06-08

Family

ID=62390605

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711366064.3A Pending CN108127241A (zh) 2017-12-18 2017-12-18 一种焊接机器人智能控制系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108127241A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109613825A (zh) * 2018-12-13 2019-04-12 北京北排科技有限公司 基于自组织模糊神经网络的污水处理厂智能巡检轨迹矫正方法
CN112809274A (zh) * 2021-02-22 2021-05-18 长春汽车工业高等专科学校 一种基于大数据的焊接机器人控制系统
CN113256620A (zh) * 2021-06-25 2021-08-13 南京思飞捷软件科技有限公司 基于差值卷积神经网络的车身焊接质量信息评判方法
EP4098390A4 (en) * 2020-01-28 2024-03-13 Obara Korea Corporation RESISTANCE SPOT WELDING CONTROL SYSTEM AND METHOD THEREOF

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109613825A (zh) * 2018-12-13 2019-04-12 北京北排科技有限公司 基于自组织模糊神经网络的污水处理厂智能巡检轨迹矫正方法
EP4098390A4 (en) * 2020-01-28 2024-03-13 Obara Korea Corporation RESISTANCE SPOT WELDING CONTROL SYSTEM AND METHOD THEREOF
CN112809274A (zh) * 2021-02-22 2021-05-18 长春汽车工业高等专科学校 一种基于大数据的焊接机器人控制系统
CN113256620A (zh) * 2021-06-25 2021-08-13 南京思飞捷软件科技有限公司 基于差值卷积神经网络的车身焊接质量信息评判方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108127241A (zh) 一种焊接机器人智能控制系统
CN105195868B (zh) 一种机器人焊接系统及其焊接方法
CN205437563U (zh) 移动式焊接机器人
CN106583974B (zh) 一种无需编程结构件激光快速寻位焊接系统及焊接方法
CN110605489B (zh) 一种复杂结构焊接参数精确管控系统及焊接方法
CN104759736A (zh) 集装箱波纹板焊接机器人及其视觉伺服控制系统
CN111037549B (zh) 基于3D扫描与TensorFlow算法的焊接轨迹处理方法及系统
CN105279291A (zh) 一种面向批量加工的堆焊工艺参数优化方法
CN107322597A (zh) 一种基于激光测距的角焊缝焊接轨迹检测装置和方法
CN104588240A (zh) 一种采用环形轨道机器人喷涂大型工件的方法
CN103659094A (zh) 机器人点焊和螺柱焊焊接系统
CN108637860A (zh) 基于机器人手眼控制的高铁白车身自动化拉丝装置及方法
CN203636184U (zh) 集装箱波纹板焊接机器人及其视觉伺服控制系统
CN206811299U (zh) 电池包组装自动点焊机
Ding Visual neural network model for welding deviation prediction based on weld pool centroid
CN105082159A (zh) 一种基于脑电信号控制的工业机器人系统及示教方法
CN206366785U (zh) 铁路辙岔智能焊补机器人
CN205764521U (zh) 一种用于教学演示的车身智能焊接系统
CN204195050U (zh) 车体机器人自动焊接装置
CN207171304U (zh) 一种生产全铝家具的自动化机器人设备
CN205928661U (zh) 一种焊接机器人控制系统
CN214236677U (zh) 电弧增材的多传感器智能喷头
CN114326627A (zh) 一种泵轴数字化生产线系统
CN205673770U (zh) 焊接工装
CN209681389U (zh) 一种基于plc控制弧焊机器人控制系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
CB02 Change of applicant information

Address after: 430208 No. 1 General Avenue, Jingang New Area, Jiangxia Economic Development Zone, Wuhan City, Hubei Province

Applicant after: Huayu automotive body parts (Wuhan) Co., Ltd.

Address before: 430208 No. 1 General Avenue, Jingang New Area, Jiangxia Economic Development Zone, Wuhan City, Hubei Province

Applicant before: WUHAN JIEZHONG AUTO PARTS CO., LTD.

CB02 Change of applicant information
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20180608

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication