CN110270997A - 一种智能焊接方法及工作站 - Google Patents

Abstract

本发明属于智能焊接技术领域，提供了一种智能焊接方法，包括如下步骤：焊接装置拍摄获取焊接平台上焊接工件的图像信息，并将获取的图像信息传输至人工智能装置；人工智能装置根据图像信息选取焊机工件上的焊缝起始点和终止点，并将起始点和终止点信息反馈至焊接装置；焊接装置运行至起始点正上方，缓慢下降，并实时判断焊缝离焊接点的距离，当距离到达预设值时，停止下降，执行起始点至终止点的焊缝寻迹，并自动记忆寻迹路径，根据寻迹路径进行焊接，直至完成焊接操作。

Description

一种智能焊接方法及工作站

技术领域

本发明属于智能焊接技术领域，尤其涉及一种智能焊接方法及工作站。

背景技术

在传统自动焊接设备实际应用中，大部分焊接机器人需要先进行人工示教，对工件的尺寸及夹具也都要统一，且当焊件形状相对复杂时，人工示教费时更多，使得自动化焊接效率降低且焊接质量差。因此，通过激光视觉自主寻迹的方式来代替人工示教的过程，不但提高自动化焊接的效率和还能提高焊接质量。传统的焊接工作中还有一个一定要由人工参与的模块，就是焊接起点和终点的确定。

对于传统焊接工作站，主要包含六轴机械臂、焊接模块、工件固定夹具、变位机等，主要工作流程为:

1、人工将焊接工件摆放至焊接平台的固定夹具中，手动固定工件；

2、通过人工示教的方式，规划焊接路径；

3、开启焊接模块，六轴机械臂按照规划路径，进行焊接；

4、焊接完成，人工下料。

传统焊接工作站主要面临的问题有以下几点：

1、对于复杂的三维焊缝，人工示教难度大，且效率低；

2、焊接过程中，忽略了工件的升温导致的热变形，从而无法保证焊接精度；

3、对于同型号工件，由于存在加工误差、环境温差、材料特性等因素的影响，焊缝相对于固定基准，会有一定偏差，人工示教的路径为固定路径，无法实时调整此偏差，从而影响焊接精度；

4、由于工位夹具定位精度，变位机及机械臂的重复运动精度等问题，都有可能影响焊接精度，因而，对于固定的示教路径的焊接方式，这些影响因素都无法自动排除。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了智能焊接方法，解决了传统的焊接工作存在对于复杂的三维焊缝，人工示教难度大，且效率低；焊接过程中，忽略了工件的升温导致的热变形，从而无法保证焊接精度；对于同型号工件，由于存在加工误差、环境温差、材料特性等因素的影响，焊缝相对于固定基准，会有一定偏差，人工示教的路径为固定路径，无法实时调整此偏差，从而影响焊接精度；由于工位夹具定位精度，变位机及机械臂的重复运动精度等问题，都有可能影响焊接精度等问题。

(二)技术方案

为实现上述的目的，本发明是这样实现的：一种智能焊接方法，包括如下步骤：

焊接装置拍摄获取焊接平台上焊接工件的图像信息，并将获取的图像信息传输至人工智能装置；

人工智能装置根据图像信息选取焊机工件上的焊缝起始点和终止点，并将起始点和终止点信息反馈至焊接装置；

焊接装置运行至起始点正上方，缓慢下降，并实时判断焊缝离焊接点的距离，当距离到达预设值时，停止下降，执行起始点至终止点的焊缝寻迹，并自动记忆寻迹路径，根据寻迹路径进行焊接，直至完成焊接操作。

优选地，所述焊接装置拍摄获取焊接平台上焊接工件的图像信息，并将获取的图像信息传输至人工智能装置之前，还包括：

将焊接工件摆放至焊接平台的固定夹具中进行固定，焊接装置运行至焊接平台上方。

优选地，所述焊接装置运行至焊接平台上方，包括：

焊接装置控制机械臂运行至焊接平台上方。

优选地，所述焊接装置拍摄获取焊接平台上焊接工件的图像信息，包括：

焊接装置控制机械臂前端的2D视觉成像模块拍摄获取图像信息。

优选地，所述焊接装置运行至起始点正上方，缓慢下降，并实时判断焊缝离焊接点的距离，当距离到达预设值时，停止下降，包括：

焊接装置控制机械臂运行至选取的起始点位置正上方，缓慢下降，同时，焊接装置控制线激光模块持续工作，线激光模块实时判断焊缝离焊接点的距离，当焊缝与线激光距离达到预设范围值时，机械臂停止下降。

优选地，所述执行起始点至终止点的焊缝寻迹，并自动记忆寻迹路径，根据寻迹路径进行焊接，包括：

焊接装置开启线激光模块的寻迹功能，引导机械臂完成起始点至终止点的焊缝寻迹，并自动记忆寻迹路径；

焊接装置开启焊接模块，机械臂带动焊接模块根据寻迹路径进行焊接。

优选地，所述根据寻迹路径进行焊接时，还包括：

在焊接过程中，焊接装置开启线激光模块的跟踪功能，实时修正焊接路径，自动排除焊接误差。

优选地，所述机械臂为六轴机械臂。

本发明实施例还提供一种智能焊接工作站，包括：人工智能装置和焊接装置，所述人工智能装置与所述焊接装置通信连接；其中，所述焊接装置包括：固定架、六轴机械臂和变位机，所述六轴机械臂固定设置在固定架的顶部，所述六轴机械臂的移动末端固定设有固定板，所述固定板的侧壁上固定设有线激光模块和2D视觉成像模块，所述固定板的侧壁且位于线激光模块的下侧固定设有U形固定座，所述U形固定座的内部固定设有焊枪，所述变位机设置在焊枪的下方，所述变位机上设置有焊接平台，所述焊接平台上表面设置有固定夹具。

优选地，所述六轴机械臂、变位机、线激光模块和2D视觉成像模块均通过导线与人工智能装置电性连接。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了智能焊接方法，具备以下有益效果：

1、对于焊接路径规划，由手动示教升级为自动寻迹，既降低了工作人员的工作量，也降低了工作难度，大大提升了焊接工作站效率；

2、在传统焊接工作站中，对于影响焊接精度的所有因素，在智能焊接工作站中，通过线激光模块跟踪功能，实现了焊接轨迹的自动修正，有效提升了焊接精度。

3、焊缝的起点和终点的预判断，由于人工智能装置的参与，变得更为简单；特别是当有多条焊缝同时存在的时，可大大降低工作量。

附图说明

图1为本发明实施例提供的提供的一种智能焊接方法的实现流程；

图2为本发明实施例提供的一种智能焊接工作站的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明实施例中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

另外，在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供的智能焊接方法，能够对于焊接路径规划，由手动示教升级为自动寻迹，既降低了工作人员的工作量，也降低了工作难度，大大提升了焊接工作站效率；在传统焊接工作站中，对于影响焊接精度的所有因素，在智能焊接工作站中，通过线激光模块跟踪功能，实现了焊接轨迹的自动修正，有效提升了焊接精度，并通过焊缝的起点和终点的预判断，由于人工智能装置的参与，变得更为简单；特别是当有多条焊缝同时存在的时，可大大降低工作量。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。

对于以下所有发明项，均基于此坐标系进行说明：设备安装的地面为X-Y 坐标，高度值为Z坐标。

图1示出了本发明实施例提供的提供的一种智能焊接方法的实现流程，详述如下：

在步骤S101中，焊接装置拍摄获取焊接平台上焊接工件的图像信息，并将获取的图像信息传输至人工智能装置。

在本实施例中，在焊接装置拍摄获取焊接平台上焊接工件的图像信息之前还包括如下步骤：将焊接工件摆放至焊接平台的固定夹具中进行固定，焊接装置运行至焊接平台上方；其中，焊接装置运行至焊接平台上方具体为焊接装置控制机械臂运行至焊接平台上方，以及焊接装置拍摄获取焊接平台上焊接工件的图像信息具体为焊接装置控制机械臂前端的2D视觉成像模块拍摄获取图像信息。

在步骤S102中，人工智能装置根据图像信息选取焊机工件上的焊缝起始点和终止点，并将起始点和终止点信息反馈至焊接装置。

在本实施例中，工作人员可以快速选取焊缝的起始点和终止点的X/Y坐标值；而对于多条焊缝，可以通过选取起始点1、终止点1、起始点2、终止点2……的方式，实现多焊缝选取；对于复杂零件，当无法覆盖所有焊缝时，通过图像化焊缝选取功能，可以实现复杂零件上的焊缝快速选取，并将选取的起始点和终止点的信息反馈值焊接装置。

在步骤S103中，焊接装置运行至起始点正上方，缓慢下降，并实时判断焊缝离焊接点的距离，当距离到达预设值时，停止下降，执行起始点至终止点的焊缝寻迹，并自动记忆寻迹路径，根据寻迹路径进行焊接，直至完成焊接操作。

在本实施例中，所述焊接装置运行至起始点正上方，缓慢下降，并实时判断焊缝离焊接点的距离，当距离到达预设值时，停止下降具体为：焊接装置控制机械臂运行至选取的起始点位置正上方，缓慢下降，同时，焊接装置控制线激光模块持续工作，线激光模块实时判断焊缝离焊接点的距离，当焊缝与线激光距离达到预设范围值时，机械臂停止下降。其具体步骤包括：在Z 轴值远高于焊接台面的情况下，机械臂运动至焊缝起始点的X/Y坐标，通过机械臂Z轴运动，缓慢接近焊接工件，通过线激光模块在焊接工件表面的成像，实时测量焊接工件与机械臂的距离，当接近至线激光工作范围内时，机械臂停止下降，通过机械臂Z轴微调，实现焊缝起始点最佳成像的自动寻找。

在本实施例中，所述执行起始点至终止点的焊缝寻迹，并自动记忆寻迹路径，根据寻迹路径进行焊接，包括：焊接装置开启线激光模块的寻迹功能，引导机械臂完成起始点至终止点的焊缝寻迹，并自动记忆寻迹路径；焊接装置开启焊接模块，机械臂带动焊接模块根据寻迹路径进行焊接。其具体步骤包括：依据起始点与终止点的方向向量，机械臂按照此方向向量缓慢移动，通过线激光模块的自动寻迹功能，自动完成由起始点至终止点的焊缝寻迹，并记忆此焊缝的机械臂运行轨迹，并且对于有突变焊缝，比如有锐角、直角、钝角转折点时，通过将转折点打断，采取多条焊缝的方式，来选取起始点和终止点。

在本实施例中，所述根据寻迹路径进行焊接时，还包括：在焊接过程中，焊接装置开启线激光模块的跟踪功能，实时修正焊接路径，自动排除焊接误差。焊接过程中，焊接工件容易产生热变形，导致焊缝产生偏移，若按照原始规划路径进行焊接，必然会导致焊接精度偏差，通过线激光模块的跟踪功能，实时读取焊缝位置，修正焊接轨迹，可确保焊接精度。对于不同批次的焊接工件，由于工件的加工公差、工件定位误差导致的焊缝整体偏移，通过线激光模块的跟踪功能，可实时纠正此整体偏差，确保焊接精度，可确保对不同批次的工件无需重新寻迹，重新规划焊接路径，以及通过线激光模块的跟踪功能，可以有效排焊接装置除重复定位的误差，能够实现焊接轨迹的自动修正，有效提升了焊接精度。

本发明提供的智能焊接方法，能够对于焊接路径规划，由手动示教升级为自动寻迹，既降低了工作人员的工作量，也降低了工作难度，大大提升了焊接工作站效率；在传统焊接工作站中，对于影响焊接精度的所有因素，在智能焊接工作站中，通过线激光模块跟踪功能，实现了焊接轨迹的自动修正，有效提升了焊接精度，并通过焊缝的起点和终点的预判断，由于人工智能装置的参与，变得更为简单；特别是当有多条焊缝同时存在的时，可大大降低工作量。

图2示出了本发明实施例提供的一种智能焊接工作站的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

本发明实施例提供的智能焊接工作站，包括：人工智能装置(图中未示出)和焊接装置100，所述人工智能装置与所述焊接装置100通信连接；其中，所述焊接装置100包括：固定架110、六轴机械臂120和变位机130，所述六轴机械臂120固定设置在固定架110的顶部，所述六轴机械臂120的移动末端固定设有固定板121，所述固定板121的侧壁上固定设有线激光模块122和 2D视觉成像模块123，所述固定板121的侧壁且位于线激光模块122的下侧固定设有U形固定座(图中未示出)，所述U形固定座的内部固定设有焊枪124，所述变位机130设置在焊枪124的下方，所述变位机130上设置有焊接平台 131，所述焊接平台131上表面设置有固定夹具132，其中，所述六轴机械臂 120、变位机130、线激光模块122和2D视觉成像模块123均通过导线与人工智能装置电性连接。

本发明提供的智能焊接工作站，通过固定架上的六轴机械臂能够带动焊枪全方位移动，从而能够完成对焊接物料进行焊接，大大提高了焊接物料的焊接效率，以及通过变位机能够带动焊接平台角度旋转，从而能够调节焊接物料的角度，方便焊枪对焊接物料进行全方位焊接，同时，基于2D视觉成像模块，通过图形化界面，工作人员可以快速选取焊缝的起始点和终止点的X/Y 坐标值，通过线激光模块和2D视觉成像模块，能够实现焊接轨迹的自动修正，有效提升了焊接精度，并在判断焊缝的起点和终点时，由于人工智能装置的参与，焊缝的判断更为简单。

有以下几点需要说明：

(1)、除非另作定义，本发明的实施例及附图中，同一标号代表同一含义。

(2)、本发明实施例附图中，只涉及到与本发明实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。

(3)、为了清晰起见，在用于描述本发明的实施例的附图中，层或区域的厚度被放大。可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”，或者可以存在中间元件。

(4)、在不冲突的情况下，本发明的同一实施例及不同实施例中的特征可以相互组合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：

焊接装置拍摄获取焊接平台上焊接工件的图像信息，并将获取的图像信息传输至人工智能装置；

人工智能装置根据图像信息选取焊机工件上的焊缝起始点和终止点，并将起始点和终止点信息反馈至焊接装置；

焊接装置运行至起始点正上方，缓慢下降，并实时判断焊缝离焊接点的距离，当距离到达预设值时，停止下降，执行起始点至终止点的焊缝寻迹，并自动记忆寻迹路径，根据寻迹路径进行焊接，直至完成焊接操作。

2.如权利要求1所述的智能焊接方法，其特征在于，所述焊接装置拍摄获取焊接平台上焊接工件的图像信息，并将获取的图像信息传输至人工智能装置之前，还包括：

将焊接工件摆放至焊接平台的固定夹具中进行固定，焊接装置运行至焊接平台上方。

3.如权利要求2所述的智能焊接方法，其特征在于，所述焊接装置运行至焊接平台上方，包括：

焊接装置控制机械臂运行至焊接平台上方。

4.如权利要求3所述的智能焊接方法，其特征在于，所述焊接装置拍摄获取焊接平台上焊接工件的图像信息，包括：

焊接装置控制机械臂前端的2D视觉成像模块拍摄获取图像信息。

5.如权利要求4所述的智能焊接方法，其特征在于，所述焊接装置运行至起始点正上方，缓慢下降，并实时判断焊缝离焊接点的距离，当距离到达预设值时，停止下降，包括：

焊接装置控制机械臂运行至选取的起始点位置正上方，缓慢下降，同时，焊接装置控制线激光模块持续工作，线激光模块实时判断焊缝离焊接点的距离，当焊缝与线激光距离达到预设范围值时，机械臂停止下降。

6.如权利要求5所述的智能焊接方法，其特征在于，所述执行起始点至终止点的焊缝寻迹，并自动记忆寻迹路径，根据寻迹路径进行焊接，包括：

焊接装置开启线激光模块的寻迹功能，引导机械臂完成起始点至终止点的焊缝寻迹，并自动记忆寻迹路径；

焊接装置开启焊接模块，机械臂带动焊接模块根据寻迹路径进行焊接。

7.如权利要求6所述的智能焊接方法，其特征在于，所述根据寻迹路径进行焊接时，还包括：

在焊接过程中，焊接装置开启线激光模块的跟踪功能，实时修正焊接路径，自动排除焊接误差。

8.如权利要求7所述的智能焊接方法，其特征在于，所述机械臂为六轴机械臂。

9.一种智能焊接工作站，其特征在于，包括：人工智能装置和焊接装置，所述人工智能装置与所述焊接装置通信连接；其中，所述焊接装置包括：固定架、六轴机械臂和变位机，所述六轴机械臂固定设置在固定架的顶部，所述六轴机械臂的移动末端固定设有固定板，所述固定板的侧壁上固定设有线激光模块和2D视觉成像模块，所述固定板的侧壁且位于线激光模块的下侧固定设有U形固定座，所述U形固定座的内部固定设有焊枪，所述变位机设置在焊枪的下方，所述变位机上设置有焊接平台，所述焊接平台上表面设置有固定夹具。

10.如权利要求9所述的智能焊接工作站，其特征在于，所述六轴机械臂、变位机、线激光模块和2D视觉成像模块均通过导线与人工智能装置电性连接。