CN109909650A - 白车身自动化焊接生产线控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车生产技术领域，具体为一种白车身自动化焊接生产线控制系统，包括后台服务系统、管理终端以及焊接生产线，焊接生产线与后台服务系统信号连接，后台服务系统用于获取焊接生产线的运行数据并发送给管理终端，管理终端用于显示焊接生产线的运行数据；后台服务系统包括远程调控模块，远程调控模块用于接收管理终端的控制信号并根据控制信号生成控制命令，并发送给焊接生产线对焊接生成线的运行参数进行调控；调控模块包括工位程序更新模块和动作标准程序块建立模块。本发明提供的白车身自动化焊接生产线控制系统，可以节省开发成本，缩短更新开发周期，实现对生产线的程序进行统一调度和管理。

Description

白车身自动化焊接生产线控制系统

技术领域

本发明涉及汽车生产技术领域，具体为一种白车身自动化焊接生产线控制系统。

背景技术

目前，国外已大量应用机器人技术，机器人自动化生产线成套装备已成为自动化成套装备的主流以及未来自动化生产线的发展方向。

随着汽车制造业的不断发展，劳动力成本的不断提高，机器人在此行业的运用已经是非常普遍，并将成为以后汽车制造业的主流模式。采用机器人作业一方面可以提高生产设备的自动化水平，从而提高劳动生产率，同时又可以提高企业的产品质量，提高企业的整体竞争力。而机器人焊接也向着柔性化、集成化、模块化方向发展。焊接机器人在焊接作业的过程中有很多动作是重复的，但现有技术中整车白车身的焊接生产线中，各个工位上焊接机器人的控制和编程都是分开进行开发、维护和管理的，这些过程中就会存在一些重复的工作，不仅不利于整个生产线的统一管理和调控，而且还会增加不必要的开发管理的时间和成本。

发明内容

本发明意在提供一种白车身自动化焊接生产线控制系统，可以节省开发成本，缩短更新开发周期，实现对生产线的程序进行统一调度和管理。

为了解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：

白车身自动化焊接生产线控制系统，包括后台服务系统、管理终端以及焊接生产线，所述焊接生产线与后台服务系统信号连接，所述后台服务系统用于获取焊接生产线的运行数据并发送给管理终端，所述管理终端用于显示焊接生产线的运行数据；所述后台服务系统包括远程调控模块，所述远程调控模块用于接收管理终端的控制信号并根据控制信号生成控制命令，并发送给焊接生产线对焊接生成线的运行参数进行调控；所述调控模块包括工位程序更新模块和动作标准程序块建立模块，所述工位程序更新模块用于供管理终端建立更新程序并下发到焊接生产线的进行程序更新，所述工位程序更新模块设有机器人标准动作库，机器人标准动作库中存储有机器人标准作业动作对应的程序块，所述动作标准程序块建立模块用于供管理人员手动建立和修改机器人标准动作库中的程序块。

本发明技术方案中，可以通过后台服务系统对整个白车身焊接生产线的各项运行参数和指标进行全方位的检测，通过管理终端，可以对焊接生产线的各项参数进行全面的监控，可以使得管理人员实时掌握整个焊接生产线的情况；再后台服务系统上设置工位程序更新模块，可以通过后台服务系统，对生产线的程序进行统一调度和调控，进行统一的更新操作处理，并且通过建立机器人标准动作库，可以使整个平台上的所有人员共享机器人控制的相关程序块，进而可以极大的节省开发成本，缩短更新开发周期，可以使得更新程序快速成型并应用到生产中。

进一步，所述调控模块还包括程序模拟模块，所述程序模拟模块用于对更新程序进行模拟，生成模拟结果并发送给管理终端，所述模拟结果包括焊接生产线三维运行模拟影像。

可以通过焊接生产线三维运行模拟影像提前查看更新程序的运行效果，进而可以预知程序的运行结果，提前找出程序中的不足。

进一步，所述调控模块还包括作业冲突核对模块，所述作业冲突核对模块用于根据更新程序的模拟结果，检查机器人动作的冲突点，并生成检测结果数据发送给管理终端。

通过作业冲突核对模块，对机器人的动作范围进行检测，判断机器人的机械臂作业轨迹是否存在冲突，并将冲突告知管理人员。

进一步，所述焊接生产线包括运输线和若干工位，所述工位设有工位机器人，所述工位机器人设有机器人抓手，所述工位还设有抓手架、焊枪架和固定架，所述抓手架上设有辅助抓手，所述焊枪架上设有焊枪，所述机器人抓手用于与辅助抓手连接并控制辅助抓手抓取工件并移动至拼装位置，所述机器人抓手还用于与焊枪连接并通过焊枪进行焊接作业，所述固定架用于固定在拼装位置处的辅助抓手。

通过设置机器人抓手和辅助抓手，利用机器人抓手实现焊枪和辅助抓手之间的来回切换，并利用固定架来对辅助抓手进行固定，可以实现一个工位机器人即用于拼装又用于焊接，进而可以有效的提高机器人的利用率，减少拼装固定工件所需的机器人数量，进而降低生产线的成本。

进一步，还包括牵引装置，所述牵引装置用于从抓取和安装工件。通过牵引装置在上方实现工件的输送和拼装。

进一步，所述牵引装置，包括驱动装置、轨道以及滑动设置在轨道上的托架，所述驱动装置用于驱动所述托架沿着轨道滑动，所述托架上设有升降机构，升降机构上设有安装架，安装架上设有顶部辅助抓手。

通过轨道可以实现托架的横向滑动，通过升降机构实现对顶部辅助抓手的上下移动，进而可以通过顶部辅助抓手实现工件输送、拼装的功能。

进一步，所述升降机构包括设置在托架上的皮带轮、皮带以及驱动皮带轮转动的升降电机，所述皮带的一端与安装架连接。

通过皮带和皮带轮之间的传动结构实现升降控制，这是目前升降控制中较为常见的实现方式，传动结构简单，易于精准控制。

进一步，还包括侧围供货抓手，所述安装架上设有顶部抓手，所述顶部抓手用于抓取和连接顶部辅助抓手或侧围供货抓手。

通过顶部抓手，可以实现辅助抓手和侧围供货抓手的切换，进而通过一套升降机构实现供货和顶部工件拼装固定的功能。

进一步，所述辅助抓手、侧围供货抓手、顶部辅助抓手均包括抓手架，抓手架上均设有控制接口和多个固定抓手，所述控制接口用于与机器人抓手或顶部抓手连接，所述工位机器人或顶部抓手通过控制接口传输控制信号，控制固定抓手动作。

工位机器人通过控制接口来传输控制信号，进而可以实现对辅助抓手的调控，实现在辅助抓手和焊枪之前的切换；顶部抓手通过控制接口来实现对侧围供货抓手以及顶部辅助抓手的控制。

进一步，所述辅助抓手、侧围供货抓手、顶部辅助抓手还均包括控制器，所述控制器与所述控制接口信号连接，所述固定抓手包括抓手本体、活动指和驱动电机，所述活动指铰接在抓手本体上，所述活动指与驱动电机的输出轴传动连接，所述驱动电机与控制器信号连接。

通过驱动电机驱动活动指运动，进而实现固定抓手抓取工件的功能。

附图说明

图1为本发明白车身自动化焊接生产线控制系统实施例中的逻辑框图。

图2为本发明白车身自动化焊接生产线控制系统实施例中牵引装置的立体结构图；

图3为本发明白车身自动化焊接生产线实施例中固定抓手的结构示意图；

图4为本发明白车身自动化焊接生产线实施例中固定抓手传动部分的结构图

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的标记包括：轨道1、驱动装置2、托架3、升降电机4、皮带轮5、皮带9、安装架6、顶部辅助抓手7、固定抓手8、抓手本体10、活动指11、驱动电机12、伞齿轮组13、铰接轴14。

如图1所示，本实施例提供的白车身自动化焊接生产线控制系统，包括后台服务系统、管理终端以及焊接生产线，焊接生产线与后台服务系统信号连接，后台服务系统用于获取焊接生产线的运行数据并发送给管理终端，管理终端用于显示焊接生产线的运行数据；后台服务系统包括远程调控模块，远程调控模块用于接收管理终端的控制信号并根据控制信号生成控制命令，并发送给焊接生产线对焊接生成线的运行参数进行调控；

调控模块包括工位程序更新模块、程序模拟模块、作业冲突核对模块和动作标准程序块建立模块，工位程序更新模块用于供管理终端建立更新程序并下发到焊接生产线的进行程序更新，工位程序更新模块设有机器人标准动作库，机器人标准动作库中存储有机器人标准作业动作对应的程序块，动作标准程序块建立模块用于供管理人员手动建立和修改机器人标准动作库中的程序块。

程序模拟模块用于对更新程序进行模拟，生成模拟结果并发送给管理终端，模拟结果包括焊接生产线三维运行模拟影像，程序模拟模块包括程序解析模块、三维模型驱动模块以及影像生成模块，程序解析模块用于解析更新程序并生成模型驱动数据，三维模型驱动模块用于根据模型驱动数据对焊接生产线的三维模型进行驱动动作，影像生成模块则根据三维模型的动作过程形成生产线三维运行模拟影像。

作业冲突核对模块用于根据更新程序的模拟结果，检查机器人动作的冲突点，并生成检测结果数据发送给管理终端。本实施例中，作业冲突核对模块首先根据程序的模拟结果，判断三维运行模拟影像中，是否存在机械臂交叠的情况，机器人的机械臂交叠的位置则为冲突点，通过将这些冲突点找出，并找到对应的代码，生成包括冲突点位置、时间、对应代码等内容的表格作为检测结果数据，并将该检测结果发送给管理终端。

焊接生产线包括运输线，运输线上设有拼装位，拼装位两侧设有若干工位，工位包括地板焊接工位、侧围焊接工位、纵梁焊接工位以及车门焊接工位。地板焊接工位用于焊接地板总成，侧围焊接工位用于焊接左右侧围、前后侧围和车顶盖，纵梁焊接工位用于焊接前后纵梁总成，车门焊接工位用于焊接车门。

每一个工位均设有工位机器人和补焊工位，工位机器人设有机器人抓手，工位还设有抓手放置架和焊枪架，抓手放置架放置有多个辅助抓手，焊枪架上放置有与机器人相等数量的焊枪，机器人抓手用于与辅助抓手连接并控制辅助抓手抓取工件并移动至拼装位置，机器人抓手还用于与焊枪连接并通过焊枪进行焊接作业。

拼装位的四周安装有固定架，固定架包括多个横向杆和纵向杆，固定架用于在辅助抓手将工件移动到拼装位上以后，通过横向杆和纵向杆对辅助抓手进行固定。

补焊工位用于供工作人员对工件进行人工补焊。通过补焊工位，对于工位机器人无法焊接的位置来进行人工焊接。

工位的上方设有牵引装置，牵引装置用于抓取和安装工件。如图2所示，牵引装置包括驱动装置2、轨道1以及滑动设置在轨道1上的托架3，驱动装置2用于驱动托架3沿着轨道1滑动，本实施例中，驱动装置2包括一个电机和设置在托架3上的行走轮，电机通过传动轴带动行走轮转动，进而实现托架3沿着轨道1横向滑动。

托架3上设有升降机构，升降机构上设有安装架6，安装架6上设有顶部抓手。

升降机构包括设置在托架3上的皮带轮5、皮带9以及驱动皮带轮5转动的升降电机4，皮带9的一端与安装架6连接。

还包括顶部辅助抓手7和侧围供货抓手，顶部抓手用于抓取和连接顶部辅助抓手7或侧围供货抓手。本实施例中，通过顶部抓手，可以实现辅助抓手和侧围供货抓手的切换，进而通过一套升降机构实现供货和顶部工件拼装固定的功能。

辅助抓手、侧围供货抓手、顶部辅助抓手7均包括抓手架，抓手架上均设有控制接口和多个固定抓手8，控制接口用于与机器人抓手或顶部抓手连接，工位机器人或顶部抓手通过控制接口传输控制信号，控制固定抓手8动作。焊枪底部也设有控制接口，机器人抓手通过控制接口控制焊枪启闭。

如图3和图4所示，辅助抓手、侧围供货抓手、顶部辅助抓手7还均包括控制器，控制器与控制接口信号连接，固定抓手8包括抓手本体10、活动指11和驱动电机12，活动指11铰接在抓手本体10上，其铰接轴14上设有与驱动电机12的输出轴连接的伞齿轮组13，驱动电机12与控制器信号连接。

顶部抓手、机器人抓手均包括抓手安装板，抓手安装板上固定安装四个周向均匀分布的固定抓手8，在四个固定抓手8围绕的中心，安装有用于与控制接口连接的控制输出接口，本实施例中，控制接口和控制输出接口采用串口通信方式进行数据传输。

本实施例的方案运行时，运输线将待加工材料运输至各个工位，依次经过地板焊接工位、侧围焊接工位、纵梁焊接工位以及车门焊接工位，在地板焊接工位焊接地板总成，在侧围焊接工位焊接左右侧围、前后侧围和车顶盖，在纵梁焊接工位焊接前后纵梁总成，最后再在车门焊接工位用于焊接车门形成一个完整白车身。在每一个工位进行焊接时，首先工位机器人通过机器人抓手连接辅助抓手，然后控制辅助抓手来抓取带拼装工件，然后将工件拼装到白车身上，然后利用固定架将辅助抓手固定住，然后再切断与辅助抓手的连接并抓取和连接焊枪，进行焊接作业，待焊接完毕后，再连接辅助抓手松开工件。

当需要进行侧围工件、顶部工件或者是门板的焊接时，牵引装置首先会根据具体的焊接作业内容来连接侧围供货抓手或顶部辅助抓手7，来获取相应的工件，然后将工件固定在白车身上，最后等待焊接完成后，松开固定抓手8的夹持，进而完成焊接作业。

本实施方案中通过后台服务系统对整个白车身焊接生产线的各项运行参数和指标进行全方位的检测，通过管理终端，可以对焊接生产线的各项参数进行全面的监控，可以使得管理人员实时掌握整个焊接生产线的情况；再后台服务系统上设置工位程序更新模块，可以通过后台服务系统，对生产线的程序进行统一调度和调控，进行统一的更新操作处理，并且通过建立机器人标准动作库，可以使整个平台上的所有人员共享机器人控制的相关程序块，进而可以极大的节省开发成本，缩短更新开发周期，可以使得更新程序快速成型并应用到生产中。通过设置机器人抓手和辅助抓手，利用机器人抓手实现焊枪和辅助抓手之间的来回切换，并利用固定架来对辅助抓手进行固定，可以实现一个工位机器人即用于拼装又用于焊接，进而可以有效的提高机器人的利用率，减少拼装固定工件所需的机器人数量，进而降低生产线的成本。通过后台服务器系统和监控终端可以对整个焊接生产线的各个工位机器人进行统一的调度和管理，进而方便工作人员进行监管。

以上的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影像本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.白车身自动化焊接生产线控制系统，包括后台服务系统、管理终端以及焊接生产线，其特征在于：所述焊接生产线与后台服务系统信号连接，所述后台服务系统用于获取焊接生产线的运行数据并发送给管理终端，所述管理终端用于显示焊接生产线的运行数据；所述后台服务系统包括远程调控模块，所述远程调控模块用于接收管理终端的控制信号并根据控制信号生成控制命令，并发送给焊接生产线对焊接生成线的运行参数进行调控；所述调控模块包括工位程序更新模块和动作标准程序块建立模块，所述工位程序更新模块用于供管理终端建立更新程序并下发到焊接生产线的进行程序更新，所述工位程序更新模块设有机器人标准动作库，机器人标准动作库中存储有机器人标准作业动作对应的程序块，所述动作标准程序块建立模块用于供管理人员手动建立和修改机器人标准动作库中的程序块。

2.根据权利要求1所述的白车身自动化焊接生产线控制系统，其特征在于：所述调控模块还包括程序模拟模块，所述程序模拟模块用于对更新程序进行模拟，生成模拟结果并发送给管理终端，所述模拟结果包括焊接生产线三维运行模拟影像。

3.根据权利要求2所述的白车身自动化焊接生产线控制系统，其特征在于：所述调控模块还包括作业冲突核对模块，所述作业冲突核对模块用于根据更新程序的模拟结果，检查机器人动作的冲突点，并生成检测结果数据发送给管理终端。

4.根据权利要求1所述的白车身自动化焊接生产线控制系统，其特征在于：所述焊接生产线包括运输线，运输线上设有拼装位，拼装位两侧设有若干工位，所述工位设有工位机器人，所述工位机器人设有机器人抓手，所述工位还设有抓手放置架和焊枪架，拼装位上设有固定架，所述抓手放置架上设有辅助抓手，所述焊枪架上设有焊枪，所述机器人抓手用于与辅助抓手连接并控制辅助抓手抓取工件并移动至拼装位，所述机器人抓手还用于与焊枪连接并通过焊枪进行焊接作业，所述固定架用于固定辅助抓手。

5.根据权利要求4所述的白车身自动化焊接生产线控制系统，其特征在于：还包括牵引装置，所述牵引装置用于从抓取和安装工件。

6.根据权利要求5所述的白车身自动化焊接生产线控制系统，其特征在于：所述牵引装置，包括驱动装置、轨道以及滑动设置在轨道上的托架，所述驱动装置用于驱动所述托架沿着轨道滑动，所述托架上设有升降机构，升降机构上设有安装架，安装架上设有顶部辅助抓手。

7.根据权利要求6所述的白车身自动化焊接生产线控制系统，其特征在于：所述升降机构包括设置在托架上的皮带轮、皮带以及驱动皮带轮转动的升降电机，所述皮带的一端与安装架连接。

8.根据权利要求7所述的白车身自动化焊接生产线控制系统，其特征在于：还包括侧围供货抓手，所述安装架上设有顶部抓手，所述顶部抓手用于抓取和连接顶部辅助抓手或侧围供货抓手。

9.根据权利要求8所述的白车身自动化焊接生产线控制系统，其特征在于：所述辅助抓手、侧围供货抓手、顶部辅助抓手均包括抓手架，抓手架上均设有控制接口和多个固定抓手，所述控制接口用于与机器人抓手或顶部抓手连接，所述工位机器人或顶部抓手通过控制接口传输控制信号，控制固定抓手动作。

10.根据权利要求9所述的白车身自动化焊接生产线控制系统，其特征在于：所述辅助抓手、侧围供货抓手、顶部辅助抓手还均包括控制器，所述控制器与所述控制接口信号连接，所述固定抓手包括抓手本体、活动指和驱动电机，所述活动指铰接在抓手本体上，所述活动指与驱动电机的输出轴传动连接，所述驱动电机与控制器信号连接。