CN109623151A - 一种基于点线激光的铝卷端面焊接系统 - Google Patents

一种基于点线激光的铝卷端面焊接系统 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种基于点线激光的铝卷端面焊接系统，焊接系统包括一包括中央控制模块、运输控制模块和机器手臂的焊接机器人；机器手臂驱动焊接组件进行焊接；焊接组件包括焊接枪头、激光控制模块、摄像组件和图像处理模块；激光控制模块包括点激光组件、线激光组件；当对铝卷端面进行焊接时，焊接机器人运动至焊接工位，机器手臂先以点激光组件对铝卷扫描定位，再以线激光组件扫描铝卷端面两侧及卷心两侧形成线激光反馈信号，以摄像组件对铝卷端面进行拍照，图像处理模块对线激光反馈信号和摄像组件的照片进行识别，以识别出的可用焊接位作为焊接点进行焊接；可用焊接位包括铝卷端面错层及平滑层连接位置；本发明能快速便捷地对铝卷端面进行焊接。

Description

一种基于点线激光的铝卷端面焊接系统
技术领域
本发明涉及铝材加工技术领域，尤其是一种基于点线激光的铝卷端面焊接系统。
背景技术
铝卷在热处理后需要进行时效处理，时效处理需要将铝卷的卷头和卷尾进行焊接，如果有必要，还需要增加其他一些位置进行焊接，以使铝卷形状得到固定。在现有技术中，焊点的寻找，要么通过人工进行，要么通过传统的视觉识别方案进行。但是，人工主要依靠经验进行焊点寻找，其精确性得不到控制，此外也不适应自动化工厂的需求。传统的视觉识别方案往往通过一次成像技术来识别铝卷的轮廓以及图像细节信息明显不足，难以满足生产需求。
发明内容
本发明提出一种基于点线激光的铝卷端面焊接系统，能快速便捷地对铝卷端面进行焊接。
本发明采用以下技术方案。
一种基于点线激光的铝卷端面焊接系统，所述焊接系统包括一焊接机器人；所述焊接机器人包括中央控制模块、运输控制模块和机器手臂；所述机器手臂驱动带机器视觉能力的焊接组件对铝卷端面进行焊接；所述焊接组件包括焊接枪头、激光控制模块、摄像组件和图像处理模块；所述激光控制模块包括点激光组件、线激光组件；当对铝卷端面进行焊接时，所述运输控制模块使焊接机器人运动至铝卷端面处的焊接工位，焊接机器人的机器手臂先以点激光组件对铝卷扫描以对铝卷精确定位，再以线激光组件扫描铝卷端面两侧及卷心两侧形成线激光反馈信号，以摄像组件对铝卷端面进行拍照，所述图像处理模块对线激光反馈信号和摄像组件的照片进行识别，以识别出的可用焊接位作为焊接点进行焊接；所述可用焊接位包括铝卷端面错层及平滑层连接位置。
所述机器手臂为六轴机器手臂。
所述焊接系统的中央控制模块与外部生产系统对接以获取待焊接铝卷规格数据；所述待焊接铝卷规格数据包括铝卷厚度、铝卷外径、铝卷宽度、铝卷中心高度。
所述待焊接铝卷以铝卷运输车输送至焊接工位；所述点激光组件以铝卷运输车中心线位置为扫描起始位。
所述焊接系统的工作方法包括以下步骤；
A1、焊接系统的中央控制模块与外部生产系统对接，获得待焊接铝卷相关数据信息，这部分信息包括铝卷厚度、铝卷外径、铝卷宽度、铝卷中心高度；
A2、铝卷运输车将待焊接铝卷运输到焊接工位位置；
A3、铝卷端面分为A、B两端面，需先后进行焊接；焊接机器人的机器手臂先以点激光组件在铝卷运输车中心线位置上下移动扫描，并以铝卷外径为参考数据，扫描确定铝卷最外围上、下两点；
A4、焊接机器人经轨道移至焊接工位位置的待焊接铝卷A面一侧；
A5、焊接机器人自动运行寻卷作业；六轴机器手臂驱动焊接组件并以点激光组件扫描，若在点激光组件的设定范围内有信号反馈，则确认焊接工位有铝卷继续运行，如果没有反馈机器人返回HOME等待位，等待排除故障后点击控制台启动按钮继续寻卷；
A6、确认有铝卷后，六轴机器手臂驱动焊接组件，以线激光组件依次在待焊接铝卷端面的卷心两侧、端面两侧边沿处扫描以生成可供图像处理模块识别的线激光反馈信号，同时以摄像组件对铝卷端面进行拍照；
A7、当焊接组件以线激光组件在扫描部位扫描时，图像处理模块对线激光反馈信号和摄像组件的照片进行识别，找到铝卷端面错层及平滑层连接位置，该位置就是焊接点位置；
A8、中央控制模块接收图像处理模块的识别结果，调整焊枪姿态、焊接方向，在扫描部位处的焊接点开始焊接，直至焊接完成扫描部位内的所有焊接点；
A9、焊接机器人驱动焊接组件对下一扫描部位进行扫描，并以焊枪对识别出的焊接点进行焊接；
A10、当一个端面所有扫描部位均完成处理后，运输控制模块使焊接机器人通过PLC控制轨道移动到另一端面的焊接工位继续焊接；当A、B两端面均焊接完成后，焊接机器人复位。
所述焊接系统的焊接铝卷端面卷头的方法包括以下步骤；
B1、当六轴机器手臂驱动焊接组件移至至铝卷端面的中心位置后，从中心位置往下移动并打开线激光组件对铝卷中心的内侧端面扫描，在移动过程中持续拍照；
B2、当线激光组件扫描到卷头位置时，图像处理模块会收到一个高度差变化信号并将其识别为卷头，此时六轴机器手臂停止移动，摄像组件稳定后拍摄卷头焊接位置的起始点照片，然后六轴机器手臂驱动摄像组件偏移移动焊接长度的距离后停止，摄像组件稳定后拍摄卷头焊接位置的结束点照片；
B3、中央控制模块调整焊枪姿态、焊接方向，焊接卷头位置。
在铝卷端面焊接期间，需手动在焊接系统控制台处选择确认卷头位置是在A面还是在B面以提升效率；当未手动确认时，焊接机器人会在A面和B面寻找卷头位置直至找到。
所述焊接机器人每焊接三个铝卷后即清焊枪一次；点激光组件的设定范围为0-1000mm。
本发明通过点线激光扫描加机器视觉识别实现了对铝卷端面精准快速焊接，克服了铝材焊接铝材的技术难点，规避了传统视觉通过一次成像技术来识别铝卷的轮廓以及图像细节信息导致焊接不精确和人工焊接带来效率低下，易造成作业危险，耗费人力等问题，成功克服了铝卷带头、带尾较大错层的焊接问题。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：
附图1是本发明的示意图；
附图2是本发明的俯视向示意图；
附图3是本发明未焊接铝卷时的立体示意图；
附图4是本发明的带机器视觉能力的焊接组件的示意图；
附图5是本发明的控制原理的部分示意图；
图中：1-焊接组件；2-机器手臂；3-焊接机器人；4-运输控制模块；5-铝卷；6-铝卷的A端面；7-铝卷的B端面；8-铝卷的中心位置；9-线激光组件；10-焊接枪头；11-点激光组件；12-摄像组件。
具体实施方式
如图1-5所示，一种基于点线激光的铝卷端面焊接系统，所述焊接系统包括一焊接机器人；所述焊接机器人3包括中央控制模块、运输控制模块4和机器手臂；所述机器手臂2驱动带机器视觉能力的焊接组件1对铝卷端面进行焊接；所述焊接组件包括焊接枪头10、激光控制模块、摄像组件12和图像处理模块；所述激光控制模块包括点激光组件11、线激光组件9；当对铝卷5端面进行焊接时，所述运输控制模块使焊接机器人运动至铝卷端面处的焊接工位，焊接机器人的机器手臂先以点激光组件对铝卷扫描以对铝卷精确定位，再以线激光组件扫描铝卷端面两侧及卷心两侧形成线激光反馈信号，以摄像组件对铝卷端面进行拍照，所述图像处理模块对线激光反馈信号和摄像组件的照片进行识别，以识别出的可用焊接位作为焊接点进行焊接；所述可用焊接位包括铝卷端面错层及平滑层连接位置。
所述机器手臂为六轴机器手臂。
所述焊接系统的中央控制模块与外部生产系统对接以获取待焊接铝卷规格数据；所述待焊接铝卷规格数据包括铝卷厚度、铝卷外径、铝卷宽度、铝卷中心高度。
所述待焊接铝卷以铝卷运输车输送至焊接工位；所述点激光组件以铝卷运输车中心线位置为扫描起始位。
所述焊接系统的工作方法包括以下步骤；
A1、焊接系统的中央控制模块与外部生产系统对接，获得待焊接铝卷相关数据信息，这部分信息包括铝卷厚度、铝卷外径、铝卷宽度、铝卷中心高度；
A2、铝卷运输车将待焊接铝卷运输到焊接工位位置；
A3、铝卷端面分为A、B两端面（铝卷的A端面6；铝卷的B端面7），需先后进行焊接；焊接机器人的机器手臂先以点激光组件在铝卷运输车中心线位置上下移动扫描，并以铝卷外径为参考数据，扫描确定铝卷最外围上、下两点；
A4、焊接机器人经轨道移至焊接工位位置的待焊接铝卷A面一侧；
A5、焊接机器人自动运行寻卷作业；六轴机器手臂驱动焊接组件并以点激光组件扫描，若在点激光组件的设定范围内有信号反馈，则确认焊接工位有铝卷继续运行，如果没有反馈机器人返回HOME等待位，等待排除故障后点击控制台启动按钮继续寻卷；
A6、确认有铝卷后，六轴机器手臂驱动焊接组件，以线激光组件依次在待焊接铝卷端面的卷心两侧、端面两侧边沿处扫描以生成可供图像处理模块识别的线激光反馈信号，同时以摄像组件对铝卷端面进行拍照；
A7、当焊接组件以线激光组件在扫描部位扫描时，图像处理模块对线激光反馈信号和摄像组件的照片进行识别，找到铝卷端面错层及平滑层连接位置，该位置就是焊接点位置；
A8、中央控制模块接收图像处理模块的识别结果，调整焊枪姿态、焊接方向，在扫描部位处的焊接点开始焊接，直至焊接完成扫描部位内的所有焊接点；
A9、焊接机器人驱动焊接组件对下一扫描部位进行扫描，并以焊枪对识别出的焊接点进行焊接；
A10、当一个端面所有扫描部位均完成处理后，运输控制模块使焊接机器人通过PLC控制轨道移动到另一端面的焊接工位继续焊接；当A、B两端面均焊接完成后，焊接机器人复位。
所述焊接系统的焊接铝卷端面卷头的方法包括以下步骤；
B1、当六轴机器手臂驱动焊接组件移至至铝卷端面的中心位置8后，从中心位置往下移动并打开线激光组件对铝卷中心的内侧端面扫描，在移动过程中持续拍照；
B2、当线激光组件扫描到卷头位置时，图像处理模块会收到一个高度差变化信号并将其识别为卷头，此时六轴机器手臂停止移动，摄像组件稳定后拍摄卷头焊接位置的起始点照片，然后六轴机器手臂驱动摄像组件偏移移动焊接长度的距离后停止，摄像组件稳定后拍摄卷头焊接位置的结束点照片；
B3、中央控制模块调整焊枪姿态、焊接方向，焊接卷头位置。
在铝卷端面焊接期间，需手动在焊接系统控制台处选择确认卷头位置是在A面还是在B面以提升效率；当未手动确认时，焊接机器人会在A面和B面寻找卷头位置直至找到。
所述焊接机器人每焊接三个铝卷后即清焊枪一次；点激光组件的设定范围为0-1000mm。

Claims (8)

1.一种基于点线激光的铝卷端面焊接系统，其特征在于：所述焊接系统包括一焊接机器人；所述焊接机器人包括中央控制模块、运输控制模块和机器手臂；所述机器手臂驱动带机器视觉能力的焊接组件对铝卷端面进行焊接；所述焊接组件包括焊接枪头、激光控制模块、摄像组件和图像处理模块；所述激光控制模块包括点激光组件、线激光组件；当对铝卷端面进行焊接时，所述运输控制模块使焊接机器人运动至铝卷端面处的焊接工位，焊接机器人的机器手臂先以点激光组件对铝卷扫描以对铝卷精确定位，再以线激光组件扫描铝卷端面两侧及卷心两侧形成线激光反馈信号，以摄像组件对铝卷端面进行拍照，所述图像处理模块对线激光反馈信号和摄像组件的照片进行识别，以识别出的可用焊接位作为焊接点进行焊接；所述可用焊接位包括铝卷端面错层及平滑层连接位置。
2.根据权利要求1所述的一种基于点线激光的铝卷端面焊接系统，其特征在于：所述机器手臂为六轴机器手臂。
3.根据权利要求2所述的一种基于点线激光的铝卷端面焊接系统，其特征在于：所述焊接系统的中央控制模块与外部生产系统对接以获取待焊接铝卷规格数据；所述待焊接铝卷规格数据包括铝卷厚度、铝卷外径、铝卷宽度、铝卷中心高度。
4.根据权利要求3所述的一种基于点线激光的铝卷端面焊接系统，其特征在于：所述待焊接铝卷以铝卷运输车输送至焊接工位；所述点激光组件以铝卷运输车中心线位置为扫描起始位。
5.根据权利要求4所述的一种基于点线激光的铝卷端面焊接系统，其特征在于：所述焊接系统的工作方法包括以下步骤；
A1、焊接系统的中央控制模块与外部生产系统对接，获得待焊接铝卷相关数据信息，这部分信息包括铝卷厚度、铝卷外径、铝卷宽度、铝卷中心高度；
A2、铝卷运输车将待焊接铝卷运输到焊接工位位置；
A3、铝卷端面分为A、B两端面，需先后进行焊接；焊接机器人的机器手臂先以点激光组件在铝卷运输车中心线位置上下移动扫描，并以铝卷外径为参考数据，扫描确定铝卷最外围上、下两点；
A4、焊接机器人经轨道移至焊接工位位置的待焊接铝卷A面一侧；
A5、焊接机器人自动运行寻卷作业；六轴机器手臂驱动焊接组件并以点激光组件扫描，若在点激光组件的设定范围内有信号反馈，则确认焊接工位有铝卷继续运行，如果没有反馈机器人返回HOME等待位，等待排除故障后点击控制台启动按钮继续寻卷；
A6、确认有铝卷后，六轴机器手臂驱动焊接组件，以线激光组件依次在待焊接铝卷端面的卷心两侧、端面两侧边沿处扫描以生成可供图像处理模块识别的线激光反馈信号，同时以摄像组件对铝卷端面进行拍照；
A7、当焊接组件以线激光组件在扫描部位扫描时，图像处理模块对线激光反馈信号和摄像组件的照片进行识别，找到铝卷端面错层及平滑层连接位置，该位置就是焊接点位置；
A8、中央控制模块接收图像处理模块的识别结果，调整焊枪姿态、焊接方向，在扫描部位处的焊接点开始焊接，直至焊接完成扫描部位内的所有焊接点；
A9、焊接机器人驱动焊接组件对下一扫描部位进行扫描，并以焊枪对识别出的焊接点进行焊接；
A10、当一个端面所有扫描部位均完成处理后，运输控制模块使焊接机器人通过PLC控制轨道移动到另一端面的焊接工位继续焊接；当A、B两端面均焊接完成后，焊接机器人复位。
6.根据权利要求5所述的一种基于点线激光的铝卷端面焊接系统，其特征在于：所述焊接系统的焊接铝卷端面卷头的方法包括以下步骤；
B1、当六轴机器手臂驱动焊接组件移至至铝卷端面的中心位置后，从中心位置往下移动并打开线激光组件对铝卷中心的内侧端面扫描，在移动过程中持续拍照；
B2、当线激光组件扫描到卷头位置时，图像处理模块会收到一个高度差变化信号并将其识别为卷头，此时六轴机器手臂停止移动，摄像组件稳定后拍摄卷头焊接位置的起始点照片，然后六轴机器手臂驱动摄像组件偏移移动焊接长度的距离后停止，摄像组件稳定后拍摄卷头焊接位置的结束点照片；
B3、中央控制模块调整焊枪姿态、焊接方向，焊接卷头位置。
7.根据权利要求6所述的一种基于点线激光的铝卷端面焊接系统，其特征在于：在铝卷端面焊接期间，需手动在焊接系统控制台处选择确认卷头位置是在A面还是在B面以提升效率；当未手动确认时，焊接机器人会在A面和B面寻找卷头位置直至找到。
8.根据权利要求6所述的一种基于点线激光的铝卷端面焊接系统，其特征在于：所述焊接机器人每焊接三个铝卷后即清焊枪一次；点激光组件的设定范围为0-1000mm。
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