CN110076497B

CN110076497B - 待焊接区跟踪装置、方法及其焊接设备、系统

Info

Publication number: CN110076497B
Application number: CN201910338419.0A
Authority: CN
Inventors: 代瑞辉; 潘佐梅; 唐景龙; 陈根余; 陈焱; 高云峰
Original assignee: Han s Laser Technology Industry Group Co Ltd; Hans Laser Smart Equipment Group Co Ltd
Current assignee: Han s Laser Technology Industry Group Co Ltd
Priority date: 2019-04-25
Filing date: 2019-04-25
Publication date: 2022-05-06
Anticipated expiration: 2039-04-25
Also published as: CN110076497A

Abstract

本发明涉及一种待焊接区跟踪装置、方法及其焊接设备、系统，待焊接区跟踪装置包括：焊接头；轮廓测量仪，所述轮廓测量仪用于测量待焊接区；驱动组件，所述驱动组件用于驱动焊接头和轮廓测量仪移动；以及控制器，所述控制器用于根据所述轮廓测量仪测量的待焊接区，控制驱动组件驱动焊接头移动到待焊接区，并且控制焊接头对待焊接区进行焊接。通过轮廓测量仪不仅能够精确测量到待焊接区，从而提高焊接质量；而且能够适应待焊接区长度不同的待焊接物，从而实现自动化焊接，提高生产效率，同时又能避免因手工操作而造成的安全隐患。

Description

待焊接区跟踪装置、方法及其焊接设备、系统

技术领域

本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种待焊接区跟踪装置、方法及其焊接设备、系统。

背景技术

随着房地产、公共设施、电梯等领域的飞速发展，人们对门板的需求量越来越大。而且随着人们消费水平的提高，对门板的质量要求越来越高。

在现有技术中，一般采用手工定位、夹具夹紧的方式焊接门板。现有的焊接方式容易存在以下问题：1、手动定位容易存在误差，导致焊接的质量差；2、生产效率低；3、在夹紧门板的过程中，容易存在安全隐患。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种待焊接区跟踪装置、方法及其焊接设备、系统，旨在解决现有技术中焊接质量差、生产效率低的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：

一种待焊接区跟踪装置，包括：焊接头；轮廓测量仪，所述轮廓测量仪用于测量待焊接区；驱动组件，所述驱动组件用于驱动焊接头和轮廓测量仪移动；以及控制器，所述控制器用于根据所述轮廓测量仪测量的待焊接区，控制驱动组件驱动焊接头移动到待焊接区，并且控制焊接头对待焊接区进行焊接。

其中，所述待焊接区跟踪装置还包括机架，所述驱动组件包括X轴驱动组件、Y轴驱动组件以及Z轴驱动组件，所述X轴驱动组件设置在机架上，所述Y轴驱动组件设置在X轴驱动组件上，所述Z轴驱动组件设置在Y轴驱动组件上，所述焊接头和轮廓测量仪分别设置在Z轴驱动组件上。

其中，所述焊接头和轮廓测量仪之间设有连接板。

其中，所述待焊接区跟踪装置还包括遮光板，所述遮光板设置在焊接头和轮廓测量仪之间。

本发明提供的另一技术方案为：

一种根据所述待焊接区跟踪装置的方法，所述方法应用于所述的待焊接区跟踪装置，所述方法包括如下步骤：所述控制器控制驱动组件驱动焊接头和轮廓测量仪移动，其中，所述轮廓测量仪处于测量状态；当所述轮廓测量仪测量到待焊接区时，将测量到的待焊接区的坐标值发送给控制器；所述控制器接收待焊接区的坐标值，控制驱动组件驱动焊接头移动到待焊接区，并且控制焊接头对待焊接区进行焊接。

其中，所述方法还包括：所述控制器存储焊接头在焊接过程中沿X、Y轴移动的坐标值，其中X轴为焊接头在水平方向上移动的坐标值，Y轴为焊接头在竖直方向上移动的坐标值。

其中，所述方法还包括：当待焊接区完成一次焊接后，所述控制器判断是否需要再次焊接；若需要再次焊接，所述控制器根据储存的坐标值控制驱动组件驱动焊接头反向移动，同时，控制焊接头对已焊接的待焊接区进行再次焊接；若不需要再次焊接，控制器控制驱动组件停止移动，同时，控制焊接头停止焊接。

本发明提供的又一技术方案为：

一种焊接设备，包括：辊轮组件，所述辊轮组件用于驱动待焊接物移动；前档组件，所述前档组件用于防止待焊接物移出；水平定位组件，所述水平定位组件用于对待焊接物进行水平方向上的压紧定位；竖直定位组件，所述竖直定位组件用于对待焊接物进行竖直方向上的压紧定位；压轮组件，所述压轮组件用于压紧待焊接区；以及所述的待焊接区跟踪装置；其中，所述驱动组件可驱动压轮组件移动。

本发明提供的其他技术方案为：

一种焊接系统，其特征在于，包括：所述的焊接设备；上料装置，所述上料装置用于给焊接设备上料；以及下料装置，所述下料装置用于给焊接设备下料。

其中，所述焊接设备的数量为两个。

本发明的有益效果为：本发明通过轮廓测量仪能够测量待焊接区，当轮廓测量仪测量到待焊接区时，轮廓测量仪发送信号给控制器，控制器接收信号并且控制驱动组件驱动焊接头移动到待焊接区，接着控制焊接头对待焊接区进行焊接。通过轮廓测量仪不仅能够精确测量到待焊接区，从而提高焊接质量；而且能够适应待焊接区长度不同的待焊接物，从而实现自动化焊接，提高生产效率，同时又能避免因手工操作而造成的安全隐患。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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是根据本发明的一个实施方式的待焊接区跟踪装置的示意性立体图。

图2是根据本发明的一个实施方式的待焊接区跟踪方法的流程图。

图3是根据本发明的一个实施方式的焊接设备的示意性立体图。

图4是根据本发明的一个实施方式的焊接系统的示意性立体图。

100、焊接系统；10、焊接设备；010、第一焊接设备；011、第二焊接设备；1、待焊接区跟踪装置；11、焊接头；12、轮廓测量仪；13、驱动组件；131、X轴驱动组件；132、Y轴驱动组件；133、Z轴驱动组件；14、机架；2、辊轮组件；3、前档组件；4、水平定位组件；5、竖直定位组件；6、压轮组件；20、上料装置；30、下料装置。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

从图中可以看出，该待焊接区跟踪装置1可以具有焊接头11、轮廓测量仪12、驱动组件13以及控制器(图未示出)，轮廓测量仪12用于测量待焊接区，驱动组件13用于驱动焊接头11和轮廓测量仪12移动，控制器用于根据轮廓测量仪12测量的待焊接区，控制驱动组件13驱动焊接头11移动到待焊接区，并且控制焊接头11对待焊接区进行焊接。本实施方式中，通过轮廓测量仪12不仅能够精确测量到待焊接区，从而提高焊接质量；而且能够适应待焊接区长度不同的待焊接物，从而实现自动化焊接，提高生产效率，同时又能避免因手工操作而造成的安全隐患。

在本实施方式中，待焊接物为门板，待焊接区为门缝。可以了解，在可选的实施方式中，待焊接物并不局限于门板。

在本实施方式中，轮廓测量仪12为采用三角测量原理的非接触式传感器，轮廓测量仪12的发射端发射一定频率的红外光，光线经过门板后反射，并且通过轮廓测量仪12的接收端接收反射的光线。轮廓测量仪12根据接收到的反射光线形成门缝图像，轮廓测量仪12将图像转换成模拟量信号并发送给控制器，控制器接收模拟量信号并将模拟量信号转换成相对门缝位置的坐标值。控制器根据坐标值控制驱动组件13驱动焊接头11移动到门缝位置，并且控制焊接头11对门缝进行焊接。

在图示实施方式中，待焊接区跟踪装置1还包括机架14，驱动组件13包括X轴驱动组件131、Y轴驱动组件132以及Z轴驱动组件133，X轴驱动组件131设置在机架14上，Y轴驱动组件132设置在X轴驱动组件131上，Z轴驱动组件133设置在Y轴驱动组件132上，焊接头11和轮廓测量仪12分别设置在Z轴驱动组件133上。

在本实施方式中，Y轴驱动组件132和Z轴驱动组件133用于调整焊接头11与门板的相对位置。机架14上设有导轨，X轴驱动组件131包括滑座和电机，电机能够带动滑座沿导轨运动。Y轴驱动组件132和Z轴驱动组件133与X轴驱动组件131的结构相似，此处不再赘述。

在本实施方式中，焊接头11和轮廓测量仪12之间设有连接板(图未示出)，从而确保在焊接过程中焊接头11和轮廓测量仪12的间距保持不变，有利于提高测量精度。

在本实施方式中，待焊接区跟踪装置1还包括设置在焊接头11和轮廓测量仪12之间的遮光板(图未示出)，从而防止焊接头11射出的激光对轮廓测量仪12造成干扰。

图2是根据本发明的一个实施方式的待焊接区跟踪方法的流程图。包括如下步骤：

S102，控制器控制驱动组件13驱动焊接头11和轮廓测量仪12移动，其中，轮廓测量仪12处于测量状态；

S104，当轮廓测量仪12测量到待焊接区时，将测量到的待焊接区的坐标值发送给控制器；

S106，控制器接收待焊接区的坐标值，控制驱动组件13驱动焊接头11移动到待焊接区，并且控制焊接头11对待焊接区进行焊接。

发明人在试验的过程中发现，为了防止门板移动到下一个工序上，在夹具的前端都会设置一个前档组件。当门板撞到前档组件时，门板都会产生不同程度的反弹，因此，无法准确定位门板，从而影响门板的焊接质量。在本实施方式中，首先，控制器控制X轴驱动组件131驱动焊接头11和轮廓测量仪12沿X轴低速移动，由于轮廓测量仪12的起始位置位于门板的一侧，因此，一开始轮廓测量仪12无法测量到门缝。移动一定的距离后，当轮廓测量仪12接收的光线发生突变时，表示轮廓测量仪12已测量到门缝。轮廓测量仪12发送信号给控制器，控制器将该坐标位置标记为门缝的起始位置，也就是门板的边界位置。然后，控制器分别控制Y轴驱动组件132和Z轴驱动组件133，使焊接头11移动到门缝的起始位置，接着控制器控制焊接头11对门缝进行焊接。同时控制器控制X轴驱动组件131由低速变为焊接速度，在焊接头11焊接的过程中，轮廓测量仪12持续不断地对门缝位置进行测量，并且将测量的门缝坐标值实时发送给控制器，控制器实时控制Y轴驱动组件132和Z轴驱动组件133，使焊接头11始终沿门缝移动，从而提高门板焊接的质量。最后，当轮廓测量仪12接收的光线发生突变时，表示轮廓测量仪12移动到门缝的末端，该突变和起始位置的变化相反。轮廓测量仪12发送信号给控制器，控制器将该点作为门缝的终点，控制器控制X轴驱动组件131停止前进，并且控制焊接头11停止焊接。通过上述待焊接区跟踪方法，不仅能够自动判断门缝的起始位置和终点位置，从而适应门缝长度不同的门板，实现自动化焊接。而且通过自动寻找门缝的起始位置，避免门板在定位过程中产生的误差，从而提高门板的焊接质量。

发明人在测试的过程中发现，对于需要多次焊接的门缝，通过上述方法第一次焊接后，控制器控制驱动组件13驱动焊接头11和轮廓测量仪12返回到门缝的起点位置，准备第二次焊接，第二次焊接的方法和第一次焊接的方法相同，后续多次焊接的方法也相同。这种多次焊接的方法存在以下问题：1、在第一次焊接时，焊接头11射到门缝上的激光容易产生飞溅和烟尘等杂质，并且粘到焊缝的周围。在第二次焊接时，这些飞溅和烟尘等杂质容易妨碍轮廓测量仪12的测量精度，使得焊接头11射出的激光无法准确射到门缝上，从而导致门板报废。2、在每次焊接时，焊接头11都需要先移到焊缝的到起始位置，然后再焊接，导致焊接头11出现空跑的问题，从而降低了门板的生产效率，间接提高了门板的成产成本。

在本实施方式中，待焊接区跟踪方法还包括如下步骤：控制器存储焊接头11在焊接过程中沿X、Y轴移动的坐标值，其中X轴为焊接头11在水平方向上移动的坐标值，Y轴为焊接头11在竖直方向上移动的坐标值。当待焊接区完成一次焊接后，控制器判断是否需要再次焊接；若需要再次焊接，控制器根据储存的坐标值控制驱动组件13驱动焊接头11反向移动，同时，控制焊接头11对已焊接的待焊接区进行再次焊接。在第一次焊接时，以门缝的起始位置为原点建立直角坐标系，该坐标的X轴为焊接头11在水平方向上移动的坐标值，Y轴为焊接头11在竖直方向上移动的坐标值；当焊接头11沿着门缝移动时，轮廓测量仪12将焊接头11移动的坐标值发送给控制器，控制器存储轮廓测量仪12发送的坐标值。当焊接头11移动到门缝的末端时，控制器存储的坐标值会形成一条曲线，该曲线表示门缝在每个X轴坐标值上的偏移量，在后续的焊接过程中，轮廓测量仪12无需进行测量，只需读取第一次存储的坐标值，即可得到门缝的位置，避免飞溅和烟尘等杂质影响轮廓测量仪12测量的精确性，从而保证焊接头11始终对准门缝进行焊接，因此，能够提高门板焊接的质量。通过对存储的曲线进行对称处理，在第二次焊接时，焊接头11即可直接从焊缝的终点位置焊接到焊缝的起始位置，从而避免焊接头11空跑的问题，因此，能够提高门板的生产效率和降低门板的生产成本。该方法还适用于跟踪和焊接不同步的场景，在第一次焊接时焊接头11不出光，轮廓测量仪12将焊接头11移动的坐标值发送给控制器，控制器接收并存储轮廓测量仪12发送的坐标值，在后续焊接时只需调取控制器存储的坐标值即可焊接。

在可选的实施方式中，若不需要再次焊接，控制器控制驱动组件13停止移动，同时，控制焊接头11停止焊接。

从图中可以看出，该焊接设备10可以具有辊轮组件2、前档组件3、水平定位组件4、竖直定位组件5以及压轮组件6，辊轮组件2用于驱动待焊接物移动，前档组件3用于防止焊接物移出，水平定位组件4用于对焊接物进行水平方向上的压紧定位，竖直定位组件5用于对焊接物进行竖直方向上的压紧定位，压轮组件6用于压紧待焊接区；以及如前述任一实施方式的的待焊接区跟踪装置1；其中，驱动组件13可驱动压轮组件6移动。

在本实施方式中，压轮组件6包括安装板、压轮气缸、导轨以及压轮，安装板安装在Z轴驱动组件13上，压轮气缸和导轨分别安装在安装板上，压轮可滑动的设置在导轨上，压轮气缸可推动压轮沿导轨上下运动。在焊接过程中，驱动组件13驱动压轮组件6和焊接头11同步运动，压轮组件6中的压轮在压轮气缸的作用下向下压紧门缝，从而减小门缝的间隙，保证焊接的稳定性和质量。可以了解，向下压紧的压紧力可根据实际要求进行调整。

从图中可以看出，该焊接系统100可以具有如前述实施方式的焊接设备10、上料装置20以及下料装置30，上料装置20用于给焊接设备10上料，下料装置30用于给焊接设备10下料。

在本实施方式中，焊接设备10的数量为两个，分为第一焊接设备010和第二焊接设备011，第一焊接设备010用于焊接门板一侧的门缝，第二焊接设备011用于焊接门板另一侧的门缝。该结构能够同时焊接门板两侧的门缝，从而提高生产效率。

以上为对本发明所提供的一种待焊接区跟踪装置、方法及其焊接设备、系统的描述，对于本领域的技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种待焊接区跟踪装置，其特征在于，包括：

焊接头；

轮廓测量仪，所述轮廓测量仪用于测量待焊接区；

驱动组件，所述驱动组件用于驱动焊接头和轮廓测量仪移动；以及

控制器，所述控制器用于根据所述轮廓测量仪测量的待焊接区，控制驱动组件驱动焊接头移动到待焊接区，并且控制焊接头对待焊接区进行焊接；

所述待焊接区跟踪装置还包括遮光板，所述遮光板设置在焊接头和轮廓测量仪之间；

所述待焊接区跟踪装置通过如下步骤工作：

所述控制器控制驱动组件驱动焊接头和轮廓测量仪移动，其中，所述轮廓测量仪处于测量状态；

当所述轮廓测量仪测量到待焊接区时，将测量到的待焊接区的坐标值发送给控制器；

所述轮廓测量仪接收的光线发生突变时，表示轮廓测量仪已测量到门缝即待焊接区，轮廓测量仪将测量到待焊接区的坐标值发送给所述控制器，控制器将该待焊接区的坐标位置标记为门缝的起始位置，控制器接收待焊接区的坐标值，控制驱动组件驱动焊接头移动到待焊接区,控制器控制焊接头对门缝进行焊接；在焊接头焊接的过程中，轮廓测量仪持续不断地对门缝位置进行测量，并且将测量的门缝坐标值实时发送给控制器，使焊接头始终沿门缝移动；当轮廓测量仪接收的光线发生再次突变时，该突变和起始位置的变化相反，轮廓测量仪发送信号给控制器，控制器将突变位置作为门缝的终点，控制器控制焊接头停止焊接；

所述控制器存储焊接头在焊接过程中沿X、Y轴移动的坐标值；

所述步骤还包括：当待焊接区完成一次焊接后，所述控制器判断是否需要再次焊接；若需要再次焊接，所述控制器根据储存的坐标值控制驱动组件驱动焊接头反向移动，同时，控制焊接头对已焊接的待焊接区进行再次焊接；若不需要再次焊接，控制器控制驱动组件停止移动，同时，控制焊接头停止焊接。

2.根据权利要求1所述的待焊接区跟踪装置，其特征在于，所述待焊接区跟踪装置还包括机架，所述驱动组件包括X轴驱动组件、Y轴驱动组件以及Z轴驱动组件，所述X轴驱动组件设置在机架上，所述Y轴驱动组件设置在X轴驱动组件上，所述Z轴驱动组件设置在Y轴驱动组件上，所述焊接头和轮廓测量仪分别设置在Z轴驱动组件上。

3.根据权利要求1所述的待焊接区跟踪装置，其特征在于，所述焊接头和轮廓测量仪之间设有连接板。

4.一种焊接设备，其特征在于，包括：

辊轮组件，所述辊轮组件用于驱动待焊接物移动；

前档组件，所述前档组件用于防止待焊接物移出；

水平定位组件，所述水平定位组件用于对待焊接物进行水平方向上的压紧定位；

竖直定位组件，所述竖直定位组件用于对待焊接物进行竖直方向上的压紧定位；

压轮组件，所述压轮组件用于压紧待焊接区；以及

权利要求1-3任一项所述的待焊接区跟踪装置；

其中，所述驱动组件可驱动压轮组件移动。

5.一种焊接系统，其特征在于，包括：

权利要求4所述的焊接设备；

上料装置，所述上料装置用于给焊接设备上料；以及

下料装置，所述下料装置用于给焊接设备下料。

6.一种根据权利要求5所述的焊接系统，其特征在于，所述焊接设备的数量为两个。