CN109746603A - 一种船舶组立板架结构的焊接系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种船舶组立板架结构的焊接系统，包括工业机器人、焊枪、CCD摄像模块、激光扫描模块、微机模块、人机交互模块、控制系统模块、网络通讯模块、以及物联网平台；CCD摄像模块、激光扫描模块、工业机器人、数据采集模块分别连接至微机模块，微机模块、CCD摄像模块分别连接至显示模块，工业机器人连接至数据采集模块，焊枪连接至数据采集模块，数据采集模块连接至控制系统模块，微机模块连接至控制系统模块，控制系统模块经网络通讯模块连接至物联网平台，微机模块、控制系统模块以及物联网平台分别连接至人机交互模块。本发明用于船舶上纵骨、复杂板架角焊缝的自动焊接，焊接轻便灵活、易于实施。

Description

一种船舶组立板架结构的焊接系统

技术领域

本发明涉及船舶制造领域，尤其是涉及一种船舶组立板架结构的焊接系统，该系统可用于船舶纵骨、复杂板架角焊缝的自动焊接。

背景技术

现有的焊接系统，通常是通过在焊接机器人的机体上设置光电检测器，光电检测器检测机体相对实际焊接环境的速度和距离，从而实现自动焊接，但该系统不适用于工件焊缝的间距呈现不规则的情况，如复杂的船舶组立板架结构的焊接；并且焊接过程的工艺参数控制直接影响到焊接的质量，目前，焊接质量主要通过稳定焊接工艺参数和焊后检验来保证，其实时性差，不能及时发现焊接缺陷，焊接系统不够智能化。

发明内容

本发明提供了一种船舶组立板架结构的焊接系统，用于解决现有焊接系统适应工作环境能力不强、实时性差、质量控制不够智能化的问题。

实现本发明所用的技术特征为：

一种船舶组立板架结构的焊接系统，包括工业机器人、焊枪、CCD摄像模块、激光扫描模块、微机模块、人机交互模块、控制系统模块、网络通讯模块、以及物联网平台；

焊枪固定在所述工业机器人的机械手上，焊枪的控制输入端连接至工业机器人的控制输出端，CCD摄像模块的摄像头、激光扫描模块的扫描探头均设置在所述焊枪上，CCD摄像模块的第一输出端连接至微机模块，CCD摄像模块的第二输出端连接至显示模块的第一输入端，激光扫描模块的输出端连接至微机模块，显示模块的第二输入端连接至微机模块，工业机器人的控制输入端连接至微机模块，工业机器人的状态输出端连接至数据采集模块第一输入端，焊枪的状态输出端连接至数据采集模块第二输入端，数据采集模块第三输入端连接至微机模块，数据采集模块的输出端连接至控制系统模块，微机模块连接至控制系统模块，控制系统模块经网络通讯模块连接至物联网平台，微机模块、控制系统模块以及物联网平台分别连接至人机交互模块。

进一步的，还包括图像预处理模块；

CCD摄像模块的第一输出端经图像预处理模块连接至微机模块。

进一步的，所述网络通讯模块采用无线通信模块。

进一步的，所述CCD摄像模块的摄像头、激光扫描模块的扫描探头均设置在所述焊枪前端10cm～20cm范围内。

进一步的，所述工业机器人为六轴机器人。

有益效果：

本发明提供的焊接系统可用于船舶上纵骨、复杂板架角焊缝的自动焊接，焊接轻便灵活、易于实施；控制系统模块与微机模块划分实现不同的功能，降低了单个微机系统的运行压力；焊接过程中的各项参数实时上传至物联网平台，实现焊接过程动态信号特征的采集和实时显示，并通过分析记录信息，实现焊接质量的控制。

附图说明

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明，其中:

图1是本发明的结构原理图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种船舶组立板架结构的焊接系统，包括用于控制焊枪的工业机器人、用于焊接的焊枪、用于获取工件焊接处图像的CCD摄像模块、用于对工件焊接处进行扫描的激光扫描模块、用于对CCD摄像模块输出图像进行预处理的图像预处理模块、用于采集模块数据的数据采集模块、微机模块、人机交互模块、控制系统模块、网络通讯模块、以及物联网平台；

所述CCD摄像模块包括摄像头，所述激光扫描模块包括扫描探头，所述工业机器人设置在其上的机械手；

所述工业机器人为六轴机器人，六轴机器人是一种具有六个旋转轴的关节机器人，灵活度高，六轴机器人能够自由地在三维空间内进行活动，能够准确快速地进行焊接，所述焊枪固定在所述工业机器人的机械手上，焊枪控制输入端连接至工业机器人的控制输出端，焊枪通过其控制输入端的信号而进行焊接或者更换焊条操作；

所述CCD摄像模块的摄像头、以及所述激光扫描模块的扫描探头均固定设置在所述焊枪上，摄像头以及扫描探头随着焊枪可以一起移动，摄像头与扫描探头可集成一体设置在所述焊枪前端10cm～20cm范围内，避免焊接过程中的火花对设备造成损坏，并且可以精准获取的工件坡口底部交点信息，避免扫描探头扫描的区域过大造成识别不精准；

CCD摄像模块第一输出端经图像预处理模块连接至微机模块，CCD摄像模块采集的工件焊接处的图像输入图像预处理模块内，图像预处理模块将图像进行压缩以及转码后输入至微机模块内，微机模块根据工件焊接处的图像获取焊枪的工作状态信息；CCD摄像模块第二输出端连接至显示模块的第一输入端，现场的工作人员从显示模块可直接观测CCD摄像模块采集到的工件焊接处的图像，实现实时监测；

激光扫描模块的输出端连接至微机模块，激光扫描模块将其扫描探头获取的工件坡口底部的交点信息传输至微机模块上供微机模块进行处理；

显示模块的第二输入端连接至微机模块，微机模块将激光扫描模块得到的交点信息进行三维重建、以及图像预处理模块的图像通过显示模块显示；

工业机器人的控制输入端连接至微机模块，微机模块根据激光扫描模块得到的交点信息以及图像预处理模块的图像中的信息发出至工业机器人的控制信号，微机模块可实时计算出激光线条打到工件坡口底部的交点的相对坐标值，同时驱动工业机器人调整焊枪的实时姿态，实现自动焊接；

工业机器人的状态输出端连接至数据采集模块第一输入端，工业机器人运行的参数通过其状态输出端输出至数据采集模块；

焊枪的状态输出端连接至数据采集模块第二输入端，焊接过程中焊接参数如焊接电流、焊接时间、焊接压力、焊接处动态电阻等通过其状态输入输出至数据采集模块；

数据采集模块第三输入端连接至微机模块，微机模块将接收到的激光扫描模块的交点信息以及图像预处理模块的图像经编码后输出至数据采集模块；

数据采集模块的输出端连接至控制系统模块，数据采集模块将工业机器人的运行参数、焊接过程的中的焊接参数、微机模块输出的编码数据汇总传输至控制系统模块上；

微机模块连接至控制系统模块，控制系统模块作为上位机，与微机模块通信，获取微机模块的工作状态数据，并可输出信号控制微机模块；

控制系统模块经网络通讯模块连接至物联网平台，控制系统模块将输入的微机模块工作状态数据、以及数据采集模块传输的数据一并通过网络通讯模块传输至物联网平台上，实现焊接过程中动态信号特征的采集和实时监测，优选的，网络通讯模块采用无线通信模块；

微机模块、控制系统模块、物联网平台上均连接人机交互模块，可直接或者间接实现对微机系统、或者控制系统的参数设置。

实际应用中,可在工作区域布设多个焊接系统,这些焊接系统共用图像预处理模块、显示模块、微机模块以及数据采集模块，按上述连接方式将各焊接系统连接，形成多点焊接系统，达到经济、高效的目的。

本发明提供的焊接系统可用于船舶上纵骨、复杂板架角焊缝的自动焊接，适应不同的工作环境，焊接轻便灵活、易于实施；控制系统模块与微机模块划分实现不同的功能，降低了单个微处理器上的运行压力；焊接过程中的各项参数实时上传至物联网平台，实现焊接过程动态信号特征的采集和实时显示，实时性好，并通过分析记录信息，实现焊接质量的智能化控制。

需要说明的是，以上所述只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种船舶组立板架结构的焊接系统，其特征在于：

包括工业机器人、焊枪、CCD摄像模块、激光扫描模块、微机模块、人机交互模块、控制系统模块、网络通讯模块、以及物联网平台；

焊枪固定在所述工业机器人的机械手上，焊枪的控制输入端连接至工业机器人的控制输出端，CCD摄像模块的摄像头、激光扫描模块的扫描探头均设置在所述焊枪上，CCD摄像模块的第一输出端连接至微机模块，CCD摄像模块的第二输出端连接至显示模块的第一输入端，激光扫描模块的输出端连接至微机模块，显示模块的第二输入端连接至微机模块，工业机器人的控制输入端连接至微机模块，工业机器人的状态输出端连接至数据采集模块第一输入端，焊枪的状态输出端连接至数据采集模块第二输入端，数据采集模块第三输入端连接至微机模块，数据采集模块的输出端连接至控制系统模块，微机模块连接至控制系统模块，控制系统模块经网络通讯模块连接至物联网平台，微机模块、控制系统模块以及物联网平台分别连接至人机交互模块。

2.如权利要求1所述的一种船舶组立板架结构的焊接系统，其特征在于：

还包括图像预处理模块；

CCD摄像模块的第一输出端经图像预处理模块连接至微机模块。

3.如权利要求1所述的一种船舶组立板架结构的焊接系统，其特征在于：

所述网络通讯模块采用无线通信模块。

4.如权利要求1所述的一种船舶组立板架结构的焊接系统，其特征在于：

所述CCD摄像模块的摄像头、激光扫描模块的扫描探头均设置在所述焊枪前端10cm～20cm范围内。

5.如权利要求1所述的一种船舶组立板架结构的焊接系统，其特征在于：

所述工业机器人为六轴机器人。