CN109264286B - 焊装车间机器人焊丝自动感知及调运方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种焊装车间的机器人焊丝自动感知及调运方法，包括以下步骤：快速识别焊丝盘储存焊丝型号信息二维码，并将焊丝信息发送给数据处理器；焊丝转动时，测算焊丝的输送速度；利用激光测距，实时感知焊丝余量，当焊丝余量小于设定阈值时，发送焊丝余量信息给数据处理器和报警模块；数据处理器接收到焊丝余量不足的信号，并将信息发送给立体仓库和数据终端处理器；立体仓库通过数据处理器发来的信息，将所需焊丝装在IGV小车上并向小车发送信息，IGV小车在焊丝盘被取下时自动原路返回。本发明通过送丝机内的焊丝余量感知模块，实时传递焊丝余量信息，再通过IGV小车的配送，实现车间焊丝调运的自动化，大大提高了车间的生产连续性和高效性。

Description

焊装车间机器人焊丝自动感知及调运方法

技术领域

本发明涉及焊装车间自动化通信技术领域和机械自动化技术领域，尤其涉及焊装车间的机器人焊材自动感知及调运方法。

背景技术

车间的生产自动化一直是车间设备和管理不断改善的最终目的，普通的车间焊材运送依靠人力搬运或者车间的航吊吊装，在搬运大型设备或大体积焊材时，需要使用吊车进行吊装，但在车间的实际生产中，大部分调运的材料都是体积小、重量轻的，若使用人工搬运，将大大降低车间的生产效率。

在焊装车间中，使用量最大的消耗品是不同型号的焊丝。在焊丝用完时，操作工人需要关闭焊接设备，去材料仓库人工搬运焊丝，这样会明显降低生产效率，而如今车间的生产工艺和生产流程越来越复杂，使用人工搬运焊丝时，还需要去挑选所需正确的焊丝型号，这不但消耗了操作工人的体力与时间，也降低了生产效率。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种焊装车间的机器人焊材自动感知及调运方法。

为实现上述目的，本发明提供一种焊装车间的机器人焊材自动感知及调运方法，包括步骤如下：

步骤1、焊丝盘侧面贴有储存焊丝型号信息的二维码，将焊丝盘放入送丝机后，安装在机箱盖板内侧的二维码识别器，能够在焊丝盘缓慢旋转时，快速识别二维码，并将信息发送给数据处理器；

步骤2、焊丝转动时，安装在送丝齿轮处的测速传感器，能够测算焊丝的输送速度，以及在机器人切换姿态时焊丝停止输送的时间，并将数据传输给数据处理器；

步骤3、焊丝余量自动感知装置，利用激光测距的原理，实时感知焊丝余量，当焊丝余量小于设定阈值时，发送信息给数据处理器和报警模块；

步骤4、数据处理器接收到焊丝余量不足的信号，通过接收到的焊接参数以及设定的报警阈值，计算出剩余焊丝的用尽时间，并将焊丝型号、工位位置、配送时间等信息发送给立体仓库和数据终端处理器；

步骤5、立体仓库通过数据处理器发来的信息，对仓库内的焊丝进行选择，将所需焊丝装在IGV小车上并向小车发送工位位置信息、配送路线、配送时间等信息并将信息传输给数据终端处理器；

步骤6、IGV小车通过安装在车底的二维码扫描器，对车间地面上的二维码进行扫描，确定是否到达指定工位，并在焊丝盘被取下时自动原路返回；

步骤1中，二维码识别器操作过程如下，在焊丝盘装入送丝机时，将焊丝缓慢送入送丝软管，此时二维码扫描器的红外线开始扫描焊丝盘上的二维码，并将信息发送给数据处理器，当送丝完成后开始焊接操作时，扫描器自动关闭，直到下一次装卸焊丝盘。

优选的，步骤2中，测速传感器根据送丝齿轮的直径和转速，测算出焊丝的传送速度，当机器人切换姿态时，送丝机停止送丝，测速传感器能够将停止时间记录下来，传送给数据处理器。

优选的，步骤3中，所述的焊丝余量自动感知装置采用激光测距传感器，安装于送丝机上部，垂直于焊丝表面，发出激光束，通过焊丝表面反射激光束，根据感知到的焊丝距离和设好的传感器与焊丝盘转轴的距离，测算焊丝余量，当焊丝余量少于设定阈值时，发送信息给数据处理器，并触发报警模块。

优选的，焊丝余量小于阈值，是指激光测距器到焊丝表面的距离与激光测距器到焊丝盘转轴表面的距离之差小于5mm。

优选的，步骤3中，焊丝余量自动感知装置利用激光测距感知焊丝余量，在焊所测距离接近或到达激光测距器到焊丝盘转轴表面的距离时，发送信息给报警模块，报警模块发出警报，停止焊接过程，更换焊丝。

优选的，步骤5中，立体仓库通过网络与车间中所有的数据处理器相连，根据数据处理器发来的工位信息和焊丝信息，对仓库内的焊丝进行选择并规划出IGV小车的配送路线，通过无线电将配送路线发送给IGV小车，再根据发来信息的先后顺序或焊丝余量，选择焊丝余量较少或焊丝用尽时间较短的工位优先配送，最后，再将信息发送给所述数据终端处理器。

优选的，步骤6中，IGV小车操作过程如下：

(1)在IGV小车底部安装二维码识别器，在焊装车间地面上安有提供位置信息的二维码，IGV小车通过扫描二维码获取所在位置信息，再根据立体仓库发来的配送路线，选择配送方向，当行进到下一个地面二维码时，重复操作，直到IGV小车到达指定工位；

(2)位于IGV小车顶部的载物台下部安装有压力传感，IGV小车同时装载多个焊丝盘，当到达第一个目标工位时，卸下所需焊丝盘，IGV小车内的压力传感器测量到压力减小，则发送信息给IGV小车，小车向下一个目标工位行驶并发送配送完成信号给立体仓库；

(3)IGV小车内的压力传感器测量到压力为零时，则发送信息给小车，IGV小车驶回立体仓库内。

优选的，IGV小车，在其外壳侧面接近于地面的处，每面并排安装有三个红外传感器，传感距离为20cm，能够防止IGV小车与其他物体碰撞。

如上所述，本发明的用于焊装车间的机器人焊丝自动调运系统，相对于现有技术相比具有显著效果：

1.本发明通过物联网将立体仓库与焊装车间内的各个工位上的电子看板连接，通过信息的传递，完成焊丝型号的准确选择与焊丝的快速调运，实现的机器人自动调运，提高了生产效率。2.本发明的送丝机内的焊丝余量感知模块与电子看板通过网络连接，实时传递焊丝余量信息，当焊丝余量不足时，信息从焊丝余量感知模块发出，通过电子看板最终到达立体仓库，通过IGV小车的配送，实现车间焊丝调运的自动化，大大提高了车间的生产连续性和高效性。

附图说明

图1显示为本发明提供的焊装车间的机器人焊丝自动调运系统的结构框图。

图2显示为本发明提供的焊装车间的机器人焊丝自动调运系统的完整结构框图。

具体实施方式

以下通过具体实例说明本发明的实施方式

请参阅图1，本发明提供一种用于焊装车间的机器人焊丝自动调运系统的结构框图，包括：

车间物联网系统，用于焊装车间各个工位的信息采集与信息交换，信息采集，是在焊装车间生产过程中，采集工位中所使用的焊接参数、焊丝型号以及焊丝余量等参数，信息交换，用于连接整个调运系统的各个设备，实现焊丝调运的自动化。整个网络系统连接的设备包括：自动感知参数采集模块1、数据处理显示模块2、焊丝配送模块3、数据终端处理器4。

请参阅图2，本发明提供一种用于焊装车间的机器人焊丝自动调运系统的完整结构框图，包括：

自动感知参数采集模块1，用于采集焊接参数，包括：实际送丝速度、焊丝型号、送丝机内焊丝余量；自动感知参数采集模块1，包括：测速传感器11、二维码识别器12、焊丝余量自动感知装置13，用于采集送丝机内焊丝的各项参数；

数据处理显示模块2，用于接收、处理、显示和发送信息数据；数据处理模块2，包括数据处理器21与电子看板22，安装于焊装车间每个工位内；

焊丝配送模块3，用于接收服务器发来的焊丝型号、配送时间和配送位置等信息，将所需焊丝配送到指定焊接工位；焊丝配送模块3包括立体仓库31和IGV小车32，两者通过无线电相互传递信息；

数据终端处理器4，用于接收数据处理模块和焊丝配送模块发来的信息，包括：实际送丝速度、焊丝余量、焊丝型号、配送时间、配送工位位置信息。处理器，用于收集和远程修改配送系统程序。

包括以下步骤：

步骤1、焊丝盘侧面贴有储存焊丝型号信息的二维码，将焊丝盘放入送丝机后，安装在机箱盖板内侧的二维码识别器12，能够在焊丝盘缓慢旋转时，快速识别二维码，并将信息发送给数据处理器21；步骤2、焊丝转动时，安装在送丝齿轮处的测速传感器11，能够测算焊丝的输送速度，以及在机器人切换姿态时焊丝停止输送的时间，并将数据传输给数据处理器21；步骤3、焊丝余量自动感知装置13，利用激光测距的原理，实时感知焊丝余量，当焊丝余量小于设定阈值时，发送信息给数据处理器21和报警模块5；步骤4、数据处理器21接收到焊丝余量不足的信号，通过接收到的焊接参数以及设定的报警阈值，计算出剩余焊丝的用尽时间，并将焊丝型号、工位位置、配送时间等信息发送给立体仓库31和数据终端处理器4；步骤5、立体仓库31通过数据处理器发来的信息，对仓库内的焊丝进行选择，将所需焊丝装在IGV小车32上并向小车发送工位位置信息、配送路线、配送时间等信息并将信息传输给数据终端处理器4；步骤6、IGV小车32通过安装在车底的二维码扫描器，对车间地面上的二维码进行扫描，确定是否到达指定工位，并在焊丝盘被取下时自动原路返回；

具体地，二维码识别器为红外线二维码扫描器，在新焊丝盘装入送丝机时，将焊丝缓慢送入送丝软管，此时二维码扫描器开始扫描焊丝盘上的二维码，并将信息发送给数据处理器，当送丝完成后开始焊接操作时，扫描器自动关闭，直到下一次装卸焊丝盘。

具体地，测速传感器11，安装在送丝机传送齿轮处，根据送丝齿轮的直径和转速，测算出焊丝的传送速度，当机器人切换姿态时，送丝机停止送丝，测速传感器能够将停止时间记录下来，传送给数据处理器。

具体地，焊丝余量自动感知装置13为激光测距传感器，传感器安装于送丝机上部，垂直于焊丝表面，发出一束很细的激光束，通过焊丝表面反射激光束，根据感知到的焊丝距离和设好的传感器与焊丝盘转轴的距离，测算焊丝余量，当焊丝余量少于设定阈值时，发送信息给数据处理器21，并触发报警模块5。

具体地，焊丝余量小于阈值，是指激光测距器到焊丝表面的距离与激光测距器到焊丝盘转轴表面的距离之差小于5mm，其中激光测距器到焊丝盘转轴表面的距离为设定值，由于工位使用的焊丝盘结构大小相同，因此在焊丝盘更换后无需更改此设定值。

具体地，焊丝余量自动感知装置13利用激光测距原理感知焊丝余量，在焊所测距离接近或到达激光测距器到焊丝盘转轴表面的距离时，将在此发送信息给报警模块5，报警模块5再次发出警报，使操作人员停止焊接过程，更换焊丝。

具体地，报警模块5为声光报警模块。

具体地，数据处理器21，安装每个焊装工位内用于实现焊接过程信息的实时传递、实时处理的能力，其主要包括：

(1)接收该工位内焊接时的送丝速度，机器人调整姿态时焊丝停止输送的时间；

(2)接收通过二维码识别器扫描得到的焊丝与焊丝盘的型号；

(3)接收送丝机内焊丝盘上的实时焊丝余量，

(4)通过焊丝的输送速度，以及在机器人切换姿态时焊丝停止输送的时间和焊丝余量，计算出剩余焊丝用尽的最多时间，并将时间以配送时间为名称发送给立体仓库；

(5)将焊接信息发送给电子看板显示屏22；

具体地，电子看板22为液晶显示屏，用于显示焊装工位中的各种信息。

具体地，立体仓库31，通过网络与车间中所有的数据处理器21相连，根据数据处理器发来的工位信息和焊丝信息，对仓库内的焊丝进行选择并规划出IGV小车32的配送路线，通过无线电将配送路线发送给IGV小车32，再根据发来信息的先后顺序或焊丝余量多少，选择焊丝余量较少或焊丝用尽时间较短的工位优先配送，最后，再将信息发送给数据终端处理器4。

具体地，IGV小车32，能够实现一次性将多个焊丝盘配送至不同焊装工位，其步骤为：

(1)在IGV小车32底部安装二维码识别器，在焊装车间地面上安有提供位置信息的二维码，小车通过扫描二维码获取所在位置信息，再根据立体仓库发来的配送路线，选择自己的配送方向，当行进到下一个地面二维码时，仍做此操作，直到IGV小车32到达指定工位；

(2)位于IGV小车32顶部的载物台下部安装有压力传感，IGV小车32同时装载多个焊丝盘，当到达第一个目标工位时，操作人员卸下所需焊丝盘，IGV小车内的压力传感器测量到压力减小，则发送信息给IGV小车32，小车向下一个目标工位行驶并发送配送完成信号给立体仓库31，其中压力传感器为扩散硅压力传感器；

(3)IGV小车32内的压力传感器测量到压力为零时，则发送信息给小车，IGV小车驶回立体仓库31内。

具体地，IGV小车32，在其外壳侧面接近于地面的处，每面并排安装有三个红外传感器，传感距离为20cm，能够防止IGV小车32与其他物体碰撞。

具体地，数据终端处理器4，能够接收数据处理器21、立体仓库31发送来的信息数据，包括：送丝速度、机器人切换姿态时焊丝停止输送的时间、焊丝余量、焊丝型号、配送时间、配送工位位置信息，并能够远程修改数据处理器21与立体仓库31中的程序和系统；数据终端处理器为计算机，需要对应的程序编辑软件。

综上，本发明通过送丝机内的自动感知参数采集模块实时监测焊丝余量、焊丝型号和实时送丝速度，将工位内的焊接参数实时传递给数据处理器，当焊丝余量不足时，数据处理显示模块发送信息给立体仓库，双重报警功能避免了焊丝用尽导致焊缝损坏，立体仓库与IGV小车完成焊丝配送，整个过程完全实现焊丝监测与调运自动化，并且能够实现一次性配送多个焊丝到不同焊装工位。数据处理器和立体仓库将数据上传至数据终端处理器，方便技术管理人员修改完善整个调运系统，便于管理；当配送出现错误时，技术人员能够通过上传在终端里的数据找出错误根源并进行远程程序修改。所以，本发明有效解决了焊装车间焊丝的监测和搬运问题，大幅度提高了车间的生产效率。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可以在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种焊装车间的机器人焊丝自动感知及调运方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将焊丝盘放入送丝机后，安装在机箱盖板内侧的二维码识别器，能够在焊丝盘缓慢旋转时，快速识别焊丝盘侧面贴有的储存焊丝型号信息二维码，并将焊丝信息发送给数据处理器；

步骤2、焊丝转动时，安装在送丝齿轮处的测速传感器，测算焊丝的输送速度，以及在机器人切换姿态时焊丝停止输送的时间，并将数据传输给数据处理器；

步骤3、焊丝余量自动感知装置，利用激光测距，实时感知焊丝余量，当焊丝余量小于设定阈值时，发送焊丝余量信息给数据处理器和报警模块；

步骤4、数据处理器接收到焊丝余量不足的信号，通过接收到的焊接参数以及设定的报警阈值，计算出剩余焊丝的用尽时间，并将焊丝型号、工位位置、配送时间信息发送给立体仓库和数据终端处理器；

步骤5、立体仓库通过数据处理器发来的信息，对仓库内的焊丝进行选择，将所需焊丝装在IGV小车上并向小车发送工位位置信息、配送路线、配送时间并将信息传输给数据终端处理器；

步骤6、IGV小车通过安装在车底的二维码识别器，对车间地面上的二维码进行扫描，确定是否到达指定工位，并在焊丝盘被取下时自动原路返回。

2.根据权利要求1所述的焊装车间的机器人焊丝自动感知及调运方法，其特征在于，步骤1中，二维码识别器操作过程如下，在焊丝盘装入送丝机时，将焊丝缓慢送入送丝软管，此时二维码识别器的红外线开始扫描焊丝盘上的二维码，并将信息发送给数据处理器，当送丝完成后开始焊接操作时，扫描器自动关闭，直到下一次装卸焊丝盘。

3.根据权利要求1所述的焊装车间的机器人焊丝自动感知及调运方法，其特征在于，步骤2中，测速传感器根据送丝齿轮的直径和转速，测算出焊丝的传送速度，当机器人切换姿态时，送丝机停止送丝，测速传感器能够将停止时间记录下来，传送给数据处理器。

4.根据权利要求1所述的焊装车间的机器人焊丝自动感知及调运方法，其特征在于，步骤3中，所述的焊丝余量自动感知装置采用激光测距传感器，安装于送丝机上部，垂直于焊丝表面，发出激光束，通过焊丝表面反射激光束，根据感知到的焊丝距离和设好的传感器与焊丝盘转轴的距离，测算焊丝余量，当焊丝余量少于设定阈值时，发送信息给数据处理器，并触发报警模块。

5.根据权利要求4所述的焊装车间的机器人焊丝自动感知及调运方法，其特征在于，所述的焊丝余量小于阈值，是指激光测距传感器到焊丝表面的距离与激光测距传感器到焊丝盘转轴表面的距离之差小于5mm。

6.根据权利要求4所述的焊装车间的机器人焊丝自动感知及调运方法，其特征在于，步骤3中，所述的焊丝余量自动感知装置利用激光测距感知焊丝余量，在焊丝所测距离接近或到达激光测距传感器到焊丝盘转轴表面的距离时，发送信息给报警模块，报警模块发出警报，停止焊接过程，更换焊丝。

7.根据权利要求1所述的焊装车间的机器人焊丝自动感知及调运方法，其特征在于，步骤5中，所述的立体仓库通过网络与车间中所有的数据处理器相连，根据数据处理器发来的工位信息和焊丝信息，对仓库内的焊丝进行选择并规划出IGV小车的配送路线，通过无线电将配送路线发送给IGV小车，再根据发来信息的先后顺序或焊丝余量，选择焊丝余量较少或焊丝用尽时间较短的工位优先配送，最后，再将信息发送给所述数据终端处理器。

8.根据权利要求1所述的焊装车间的机器人焊丝自动感知及调运方法，其特征在于，步骤6中，所述的IGV小车操作过程如下：

(1)在IGV小车底部安装二维码识别器，在焊装车间地面上安有提供位置信息的二维码，IGV小车通过扫描二维码获取所在位置信息，再根据立体仓库发来的配送路线，选择配送方向，当行进到下一个地面二维码时，重复操作，直到IGV小车到达指定工位；

(2)位于IGV小车顶部的载物台下部安装有压力传感器，IGV小车同时装载多个焊丝盘，当到达第一个目标工位时，卸下所需焊丝盘，IGV小车内的压力传感器测量到压力减小，则发送信息给IGV小车，小车向下一个目标工位行驶并发送配送完成信号给立体仓库；

(3)IGV小车内的压力传感器测量到压力为零时，则发送信息给小车，IGV小车驶回立体仓库内。

9.根据权利要求1或8所述的焊装车间机器人焊丝自动感知及调运方法，其特征在于，所述的IGV小车，在其外壳侧面接近于地面处，每面并排安装有三个红外传感器，传感距离为20cm，能够防止IGV小车与其他物体碰撞。

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