CN108907409B - 长管全自动智能焊接设备的视觉定位控制结构的使用方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种应用于长管全自动智能焊接设备的视觉定位控制结构,包括设于底架上的调节支架，调节支架上设有用于对底架上的长管进行定位的视觉定位控制系统，其包括设于调节支架上的前端视觉传感器和两个设于物料焊接机械手上并与前端视觉传感器配合的焊接视觉传感器，焊接视觉传感器与物料焊接机械手电连接用于识别焊缝的位置并控制物料焊接机器人将物料运送至相应的位置进行焊接。本申请通过物料焊接机械手和视觉定位控制系统的配合能有效保证焊接的工艺性和稳定性，大大提高了产品的生产效率，且利用智能化的视觉定位控制系统，在保证焊接工艺的同时，保证了焊接的定位精度，解决现有人工焊接所存在的定位精度不稳定的问题。

Description

长管全自动智能焊接设备的视觉定位控制结构的使用方法

技术领域

本申请属于长管焊接领域，尤其涉及一种长管全自动智能焊接设备的视觉定位控制结构的使用方法。

背景技术

在元件切割，焊接，喷涂、组装等成产环节，定位是否精确决定着产品的最终质量。现有的长管焊接技术大多采用人工焊接，存在着定位精度不稳定,成品率低的问题，且全程人工作业，人工成本 高昂，增加了企业的负担，因此，有必要做进一步改进。

发明内容

为解决现有技术的长管焊接采用人工焊接，存在定位精度不稳 定，成品率低的问题，本申请提供一种应用于长管全自动智能焊接设备的视觉定位控制结构。本申请解决其技术问题所采用的技术方案：应用于长管全自动智能焊接设备的视觉定位控制结构，包括设于底架上的调节支架，所述调节支架上设有用于对底架上的长管进行定位的视觉定位控制系统，所述视觉定位控制系统包括设于调节支架上的前端视觉传感器和两个设于物料焊接机械手上并与所述前端视觉传感器配合的焊接视觉传感器，所述焊接视觉传感器与物料焊接机械手电连接用于识别焊缝的位置并控制物料焊接机器人将物 料运送至相应的位置进行焊接。

所述调节支架包括固定于底架上的第二底架、设于所述第二底架上的竖向支架、以及可滑动的设于所述竖向支架上的横向支架，所述横向支架上设有用于放置所述前端视觉传感器的放置位。

所述竖向支架上设有沿竖向支架设置的竖向滑槽，所述竖向支架与横向支架上设有与所述竖向滑槽滑动连接的滑动连接件。

所述放置位为固定于所述横向支架上的角板，所述角板与长管 相对设置。

所述滑动连接件包括通过滑动镶件连接所述竖向支架与横向支 架的角铁，所述滑动镶件的一端设于所述竖向滑槽内并可沿竖向滑槽上下滑动。

所述底架上设有底部滑轨，所述物料焊接机械手设于所述底部 滑轨上并能在其上来回往复滑动，所述焊接视觉传感器设于所述物料焊接机械手上且从动于物料焊接机械手。

所述物料焊接机械手包括六轴多关节焊接机械手，所述六轴多关节焊接机械手上设有由六轴多关节焊接机械手控制的导电焊接系统，所述导电焊接系统包括用于将筋板焊接于长管上的导电焊枪， 所述导电焊枪上设有所述的焊接视觉传感器。

与现有技术相比，本申请的有益效果在于，本申请的应用于长管全自动智能焊接设备的视觉定位控制结构，通过物料焊接机械手和视觉定位控制系统的配合能有效保证焊接的工艺性和稳定性，大大提高了产品的生产效率，且利用智能化的视觉定位控制系统，在保证焊接工艺的同时，保证了焊接的定位精度，解决现有人工焊接 所存在的定位精度不稳定的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请的长管全自动智能焊接设备的结构示意图；

图2是本申请的长管全自动智能焊接设备的结构示意图；

图3是本申请的长管全自动智能焊接设备的结构示意图；

图4是本申请的物料放置台的结构示意图；

图5是本申请的旋转式夹具的结构示意图；

图6是本申请的长管旋转驱动机构的结构示意图； 图7是本申请的负载轮组的结构示意图；

图8是本申请的调节支架的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图及具体实施例对本申请作进一步说明。请参看图1至图8，长管全自动智能焊接设备，包括底架1、工作台10、自动取料定位组件2、对称焊接机械组件3、长管旋转驱动机构4、负载轮组5、以及视觉定位控制结构。其中：工作台10 设于所述底架1上，用于放置待焊接的长管，所述工作台上设有底部滑轨11。本实施例中，工作台由多个并列设置的支架构成，支架与支架之间通过横梁连接且各个支架均设有所述的底部滑轨，待焊接的长管放置于横梁上方。

自动取料定位组件2设于所述工作台10上，用于自动取放长管的加工物料并对其进行定位，且将定位好的加工物料固定于长管上。具体地，所述自动取料定位组件2包括物料自动吸取结构21和物料放置台22，所述物料自动吸取结构 21 包括物料取放机械手 211和取放机械手滑动座 212，所述取放机械手滑动座 212 与所述底部滑轨11滑动连接且所述取放机械手滑动座 212 设于所述物料取放机械手211 的底部用于带动物料取放机械手沿底部滑轨11往复滑动。本实施例中，所述物料取放机械手211 包括六轴多关节旋转机械手，型号为EDV-6050，外形结构紧凑，各关节均安装了高精度减速机， 高速的关节速度能在狭小的工作空间内进行灵活的作业。

所述物料放置台22包括设于所述底架1上的物料放置架221,所述物料放置架221上设有供所述物料取放机械手211取出物料的物料放置工位，所述物料放置工位包括筋板放置盒222 和安装架放置盒223,六轴多关节旋转机械手上设有由六轴多关节旋转机械手控制的旋转式夹具213，所述旋转式夹具213包括与所述六轴多关节旋转机械手转动连接的连接头2131，所述连接头上设有通过负压吸取筋板的吸盘2132、用于夹取筋板的筋板夹持部2133、以及用于夹取安装架的安装架夹取部2134。本实施例中，物料放置架221上还设有用于放置筋板并对其进行二次定位的自动矫正台224，所述自动矫正台224包括矫正架和支撑于所述矫正架上的定位板。通过吸盘从物料盒中吸取筋板，为防止其发生侧滑，将吸起的筋板放置于自动矫正台对其进行二次精确定位，后通过筋板夹持部从自动矫正台侧边夹持二次定位后的筋板移至焊接位置，焊接机械手对筋板进行点焊固定于长管上。具体地，所述取放机械手滑动座 212 的下侧设有与所述底部滑轨11 滑动连接的第一滑块2121，所述取放机械手滑动座212通过

所述第一滑块2121 架设于所述底部滑轨11上，所述工作台10上位于所述底部滑轨11 的一侧还设有第一横向齿条12，所述取放机械手滑动座212上设有第一横向驱动电机2122，所述第一横向驱动电机2122的输出端设有与所述第一横向齿条12相啮合的齿轮，所述第一横向驱动电机2122通过驱动齿轮，带动所述取放机械手滑动座212沿所述底部滑轨11横向往复滑动。

对称焊接机械组件3滑动设置于所述底部滑轨11上，用于焊接固定于长管的加工物料。具体地，对称焊接机械组件3包括对称设于长管两侧的物料自动焊接结构 31 和对称设于底架1两侧的自动焊接系统，所述物料自动焊接结构 31 包括物料焊接机械手311和焊接机械手滑动座 312，所述焊接机械手滑动座312与所述底部滑轨 11滑动连接且所述焊接机械手滑动座312设于所述物料焊接机械手311 的底部用于带动物料焊接机械手沿底部滑轨11往复滑动。本实施例中，述物料焊接机械手311包括六轴多关节焊接机械手，型号为EDV-6050，外形结构紧凑，各关节均安装了高精度减速机，高速的关节速度能在狭小的工作空间内进行灵活的作业。

六轴多关节焊接机械手上设有由六轴多关节焊接机械手控制的导电焊接系统313，所述导电焊接系统包括用于将筋板焊接于长管上的导电焊枪，所述导电焊枪上设有导电焊嘴。自动焊接系统包括可自动调节焊接电流的焊接电机32和固定于所述焊接电机的上部并与所述物料焊接机械手311电连接用于在长管上切割出配线孔的等离子切割机33。本实施例中，等离子切割机的型号为YP-060,具有起弧成功率高、切割速度快的优点，当然还可为其他型号的切割机， 如YP-080、YP100PF。两台焊接机器人同时在对称位置对筋板进行焊接，一对筋板焊接完成后，长管旋转一定的角度重复焊接动作，直至全部焊接完成。等离子切割机用于在长管上切割出配线孔，通 过门板夹取部夹取门板移至焊接位置，两台焊接机器人同时在长管 两侧对称位置对配线孔门板进行焊接。

具体地，焊接机械手滑动座312的下侧设有与所述底部滑轨滑动连接的第二滑块3121，所述焊接机械手滑动座312通过所述第二滑块3121 架设于所述底部滑轨11上，所述工作台10上位于所述底部滑轨11的一侧还设有第二横向齿条13，所述焊接机械手滑动座312上设有第二横向驱动电机3122，所述第二横向驱动电机3122的输出端设有与所述第二横向齿条13相啮合的齿轮，所述第二横向驱动电机3122通过驱动齿轮，带动所述焊接机械手滑动座312沿所述

底部滑轨11横向往复滑动。

长管旋转驱动机构 4 包括固定于工作台10上的夹持支座41、套于长管上并能在夹持支座41内转动的夹持转动套42、设于夹持支座41上的长管旋转驱动电机44、与长管旋转驱动电机的输出轴连接的主动轮45、设于所述夹持转动套42上并由所述主动轮45带动转动的从动轮46，所述从动轮46的直径比主动轮45的直径大。本实施例中，所述夹持转动套42上设有多个沿长管周向间隔均布用于夹紧长管的夹持结构43。具体地，所述夹持结构为液压缸，在焊接机器人对一对筋板进行焊接完成后，多个液压缸夹持一同夹紧长管，并在长管旋转驱动电机的驱动下转动相应的角度，重复焊接动作，直至全部焊接完成。

负载轮组包括设于工作台10上的支撑架51，所述支撑架51上设有两个对称设于长管下侧以支撑长管在其上转动的支撑结构，所述支撑结构包括支撑滚轮52和带动所述支撑滚轮52转动的滚轮驱动电机53，所述支撑滚轮52通过滚筒安装座54设于所述支撑架51上。负载轮组包括前端负载轮组和末端负载轮组，前端负载轮组为固定在工作台末端的负载轮组，末端负载轮组为可在底部滑轨上自行移动以调整两端的夹紧滚轮。本实施例中，所述支撑架的两侧还设有由滚轮驱动电机带动转动的夹紧滚轮，夹紧滚轮位于长管的两侧，通过调整两夹紧滚轮的间距以适用不同规格的长管。

所述视觉定位控制结构包括设于底架1上的调节支架7，调节支架7上设有用于对底架上的长管进行定位的视觉定位控制系统，所述视觉定位控制系统包括设于调节支架上的前端视觉传感器和两个设于物料焊接机械手上并与所述前端视觉传感器配合的焊接视觉 传感器，所述焊接视觉传感器与物料焊接机械手电连接用于识别焊缝的位置并控制物料焊接机器人将物料运送至相应的位置进行焊接。本实施例中，视觉传感器为3套，前端视觉传感器和焊接视觉传感器均采用 In-Sight 系列视觉系统，此款视觉系统能够快速、准确的检测，同时紧凑的外形使其可安装到空间受限的生产线上，独特的模块化设计使其能够根据应用需求进行高度自由的现场定制。具体地，前端视觉传感器通过工件底部阵列特征（如等距孔）判断工件位置，使得加工定位准确并跟随工件移动；焊接视觉传感器根据需求在相应加工位置放置，如设于物料焊接机械手的导电焊枪上，便于自动识别焊缝的位置，根据视觉传感器的反馈，物料焊接机械手将筋板运送到相应的位置，进行初步点焊定位保证精度， 然后再进行焊接。

调节支架7包括固定于底架1上的第二底架71、设于所述第二底架71上的竖向支架72、以及可滑动的设于所述竖向支架上的横向支架73，所述横向支架73上设有用于放置所述前端视觉传感器的放置位。竖向支架72上设有沿竖向支架设置的竖向滑槽721，所述竖向支架72与横向支架73上设有与所述竖向滑槽721滑动连接的滑动连接件，滑动连接件722包括通过滑动镶件7221连接所述竖向支架72与横向支架73的角铁7222，所述滑动镶件7221的一端设于所述竖向滑槽721内并可沿竖向滑槽上下滑动。本实施例中，该放置位为固定于所述横向支架73上的角板731，所述角板731与长管相对设置，通过调节横向支架的高度可任意调整角铁的位置，使前端视觉传感器适用于不同规格的加工工件。

此外，为了防止长管在焊接的过程中向后滑动导致焊接工艺稳定性差的问题，本实施例中，工作台10上还设有用于固定长管防止其向后滑动的挡板机构6，所述挡板机构6包括架设于所述底部滑轨11上的挡板支架61，所述挡板支架61的下侧设有与底部滑轨滑动连接的第三滑块611，所述挡板支架61通过所述第三滑块611架设于所述底部滑轨11上，所述工作台10上位于所述底部滑轨11的一侧还设有第三横向齿条14，所述挡板支架61上设有第三横向驱动电机612，所述第三横向驱动电机612的输出端设有与所述第三横向齿条14相啮合的齿轮，所述第三横向驱动电机612通过驱动齿轮，带动所述挡板支架61沿所述底部滑轨11横向往复滑动。

所述的长管全自动智能焊接设备的视觉定位控制结构的使用方法，包括以下步骤：

步骤1、人工放置长管与配件

负载轮组与挡板机构移动至相应位置，利用吊机将长管放置于工作台上并调整夹持机构将工件夹紧，利用吊机将安装架固定于长管上，等待焊接，同时将所需配件补充至物料台上；

步骤2、机器人焊接长管与安装架

前端视觉传感器对以孔为参考对工件进行定位，两台机器人同时焊接内外两侧，使长管与安装架固定，机器人焊接完长管一边后，长管转动相应角度，机器人进行同等方式焊接，重复以上步骤直至整个安装架焊接工作完成；

步骤3、机器人取料并点焊固定筋板

用吸盘从筋板放置盒中吸取筋板，将筋板放置于自动矫正台对其进行二次精确定位，从侧边夹取二次定位后的筋板移至焊接位置，利用两台视觉传感器对筋板进行定位，用前端视觉传感器对长管位置识别，随后机器人对工件进行固定点焊，工件旋转重复以上步骤直至将筋板全部固定在工件上；

步骤4、机器人同时对称焊接筋板

两台机器人同时在对称位置对筋板进行焊接，一对筋板焊接完成，长管旋转重复焊接动作，直至筋板全部焊接完成；

步骤5、机器人切割配线孔并焊接门板

机器人移动到至相应位置，在长管上用等离子切割机切割出所 需配线孔，末端执行器抓取门板并移至焊接位置，两台机器人同时在两侧对称位置对孔门板进行焊接。

综上，本申请的长管全自动智能焊接设备的有益效果在于，利用机器人自动焊接技术能够保证焊接的工艺性和稳定性，极大地改变了以前现有对熟手焊接师傅的依赖。并且利用智能化的视觉定位控制系统，在保证焊接工艺的同时，保证了焊接的定位精度，解决了现有人工焊接所存在的定位精度不稳定的问题。其次在此次长管焊接的设计规划中，对于加强板筋和配线孔安装架，采用旋转式夹具对工件进行二次定位，以减少可能存在的误差，以求达到焊接加工性能的最优化。

以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用来限定本申请实施的范围，其他凡其原理和基本结构与本申请相同或近似的，均在本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1. 长管全自动智能焊接设备的视觉定位控制结构的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、人工放置长管与配件

负载轮组与挡板机构移动至相应位置，利用吊机将长管放置于工作台上并调整夹持机构将工件夹紧，利用吊机将安装架固定于长管上，等待焊接，同时将所需配件补充至物料台上；

步骤2、机器人焊接长管与安装架

前端视觉传感器对以孔为参考对工件进行定位，两台机器人同时焊接内外两侧，使长管与安装架固定，机器人焊接完长管一边后，长管转动相应角度，机器人进行同等方式焊接，重复以上步骤直至整个安装架焊接工作完成；

步骤3、机器人取料并点焊固定筋板

用吸盘从筋板放置盒中吸取筋板，将筋板放置于自动矫正台对其进行二次精确定位，从侧边夹取二次定位后的筋板移至焊接位置，利用两台视觉传感器对筋板进行定位，用前端视觉传感器对长管位置识别，随后机器人对工件进行固定点焊，工件旋转重复以上步骤直至将筋板全部固定在工件上；

步骤4、机器人同时对称焊接筋板

两台机器人同时在对称位置对筋板进行焊接，一对筋板焊接完成，长管旋转重复焊接动作，直至筋板全部焊接完成；

步骤5、机器人切割配线孔并焊接门板

机器人移动到至相应位置，在长管上用等离子切割机切割出所需配线孔，末端执行器抓取门板并移至焊接位置，两台机器人同时在两侧对称位置对孔门板进行焊接；

所述的长管全自动智能焊接设备的视觉定位控制结构，包括设于底架（1）上的调节支架（7）、工作台（10）、底部滑轨（11）、物料放置台（22）以及长管旋转驱动机构（4），所述工作台（10）上设有负载轮组（5），所述负载轮组（5）包括设于工作台（10）上的支撑架（51），所述支撑架（51）上设有两个对称设于长管下侧以支撑长管在其上转动的支撑结构，所述支撑结构包括支撑滚轮（52）和带动所述支撑滚轮（52）转动的滚轮驱动电机（53），所述支撑滚轮（52）通过滚筒安装座（54）设于所述支撑架（51）上；

所述工作台（10）上还设有自动取料定位组件（2），其用于自动取放长管的加工物料并对其进行定位，且将定位好的加工物料固定于长管上，所述自动取料定位组件（2）包括物料自动吸取结构（21）和物料放置台（22），所述物料自动吸取结构（21）包括物料取放机械手（211）和取放机械手滑动座（212），所述取放机械手滑动座（212）与所述底部滑轨（11）滑动连接且所述取放机械手滑动座（212）设于所述物料取放机械手（211）的底部用于带动物料取放机械手沿底部滑轨（11）往复滑动；

所述物料放置台（22）包括设于所述底架（1）上的物料放置架（221）,所述物料放置架（221）上设有供所述物料取放机械手（211）取出物料的物料放置工位，所述物料放置工位包括筋板放置盒（222）和安装架放置盒（223）,所述物料取放机械手（211）设有由所述物料取放机械手（211）控制的旋转式夹具（213），所述旋转式夹具（213）包括与所述物料取放机械手（211）转动连接的连接头（2131），所述连接头上设有通过负压吸取筋板的吸盘（2132）、用于夹取筋板的筋板夹持部（2133）、以及用于夹取安装架的安装架夹取部（2134），所述物料放置架（221）上还设有用于放置筋板并对其进行二次定位的自动矫正台（224），所述自动矫正台（224）包括矫正架和支撑于所述矫正架上的定位板；

所述长管旋转驱动机构（4）包括固定于所述工作台（10）上的夹持支座（41）、套于长管上并能在所述夹持支座（41）内转动的夹持转动套（42）、设于所述夹持支座（41）上的长管旋转驱动电机（44）、与所述长管旋转驱动电机（44）的输出轴连接的主动轮（45）、设于所述夹持转动套（42）上并由所述主动轮（45）带动转动的从动轮（46），所述从动轮（46）的直径比主动轮（45）的直径大，所述夹持转动套（42）上设有多个沿长管周向间隔均布用于夹紧长管的夹持结构（43）；

所述调节支架（7）上设有用于对底架（1）上的长管进行定位的视觉定位控制系统，所述视觉定位控制结构还包括设于所述调节支架（7）上用于对所述底架（1）上的长管进行定位的视觉定位控制系统， 所述视觉定位控制系统包括设于所述调节支架（7）上的前端视觉传感器和两个设于物料焊接机械手（311）上并与所述前端视觉传感器配合的焊接视觉传感器，所述焊接视觉传感器与物料焊接机械手（311）电连接用于识别焊缝的位置并控制物料焊接机器人将物料运送至相应的位置进行焊接；

所述调节支架（7）包括固定于底架（1）上的第二底架（71）、设于所述第二底架（71）上的竖向支架（72）、以及可滑动的设于所述竖向支架上的横向支架（73），所述横向支架（73）上设有用于放置所述前端视觉传感器的放置位；

所述工作台（10）上还设有用于固定长管防止其向后滑动的挡板机构（6），所述挡板机构（6）包括架设于所述底部滑轨（11）上的挡板支架（61），所述挡板支架（61）的下侧设有与所述底部滑轨（11）滑动连接的第三滑块（611），所述挡板支架（61）通过所述第三滑块（611）架设于所述底部滑轨（11）上，所述工作台（10）上位于所述底部滑轨（11）的一侧还设有第三横向齿条（14），所述挡板支架（61）上设有第三横向驱动电机（612），所述第三横向驱动电机（612）的输出端设有与所述第三横向齿条（14）相啮合的驱动齿轮，所述第三横向驱动电机（612）通过驱动齿轮，带动所述挡板支架（61）沿所述底部滑轨（11）横向往复滑动。

2. 根据权利要求 1 所述的长管全自动智能焊接设备的视觉定位控制结构的使用方法，其特征在于：所述竖向支架（72）上设有沿竖向支架设置的竖向滑槽（721），所述竖向支架（72）与横向支架（73）上设有与所述竖向滑槽（721）滑动连接的滑动连接件（722）。

3. 根据权利要求 2 所述的长管全自动智能焊接设备的视觉定位控制结构的使用方法，其特征在于：所述放置位为固定于所述横向支架（73）上的角板（731），所述角板（731）与长管相对设置。

4. 根据权利要求 2 所述的长管全自动智能焊接设备的视觉定位控制结构的使用方法，其特征在于：所述滑动连接件（722）包括通过滑动镶件（7221）连接所述竖向支架（72）与横向支架（73）的角铁（7222），所述滑动镶件（7221）的一端设于所述竖向滑槽（721） 内并可沿竖向滑槽上下滑动。

5. 根据权利要求 1 所述的长管全自动智能焊接设备的视觉定位控制结构的使用方法，其特征在于：所述物料焊接机械手（311）包括六轴多关节焊接机械手，所述六轴多关节焊接机械手上设有由六轴多关节焊接机械手控制的导电焊接系统（313），所述导电焊接系统包括用于将筋板焊接于长管上的导电焊枪，所述导电焊枪上设有所述的焊接视觉传感器。