CN110449789A - 一种自适应焊接装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及焊接技术领域，特别涉及一种自适应焊接装置及方法，包括固定底座支架，固定底座支架环绕固定于待焊接工件，固定底座支架上设置有移动机构，移动机构可绕固定底座支架移动，移动机构上设置有定位机构，用于精确定位焊接位置，定位机构一端固定有夹具，夹具上固定有焊接机和轮廓扫描仪，轮廓扫描仪用于扫描焊缝位置，自适应焊接装置还包括一主控PC，所述移动机构、定位机构、焊接机、轮廓扫描仪分别通过无线通讯模块与主控PC连接。与现有技术相比，本发明的自适应焊接装置及方法可以有效保障焊接质量，提高焊接效率。

Description

一种自适应焊接装置及方法
【技术领域】
本发明涉及焊接技术领域，特别涉及一种自适应焊接装置及方法。
【背景技术】
在建筑行业中通常需要对工件进行焊接处理，目前焊接通常为人工手动焊接，而人工焊接会存在很多弊端：1、过于依赖焊工的熟练程度，导致焊接质量良莠不齐；2、由于建筑行业一般处于比较恶劣的工作环境，焊接工作会存在比较高的安全风险。因此，需要寻求一种自动化程度较高且能保证焊机质量的方式。
【发明内容】
为了克服上述问题，本发明提出一种可有效解决上述问题的自适应焊接装置及方法。
本发明解决上述技术问题提供的一种技术方案是：提供一种自适应焊接装置及方法，包括固定底座支架，所述固定底座支架环绕固定于待焊接工件，所述固定底座支架上设置有移动机构，所述移动机构可绕固定底座支架移动，所述移动机构上设置有定位机构，用于精确定位焊接位置，所述定位机构一端固定有夹具，所述夹具上固定有焊接机和轮廓扫描仪，轮廓扫描仪用于扫描焊缝位置，所述自适应焊接装置还包括一主控PC，所述移动机构、定位机构、焊接机、轮廓扫描仪分别通过无线通讯模块与主控PC连接，主控PC对移动机构、定位机构、焊接机、轮廓扫描仪进行远程控制。
优选地，所述主控PC包括移动控制模块，所述移动控制模块用于对移动机构的移动和停止进行控制。
优选地，所述主控PC包括扫描数据分析模块，所述扫描数据分析模块用于接收轮廓扫描仪的扫描数据并进行分类处理。
优选地，所述主控PC包括焊接路线计算模块，所述焊接路线计算模块用于接收扫描数据分析模块处理的数据并进行焊接路线规划，控制定位机构严格按规划焊接路线进行焊接点定位。
优选地，所述一种自适应焊接装置的焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，在待焊接工件外围安装好自适应焊接装置；
步骤S2，通过主控PC控制移动机构移动到焊缝的大概位置并停止移动；
步骤S3，开启轮廓扫描仪对焊缝位置进行扫描，采集焊缝位置数据，并将数据传送至主控PC；
步骤S4，扫描数据分析模块将数据进行分类并进一步传送至焊接路线计算模块；
步骤S5，焊接路线计算模块对数据进行算法运算，并进行焊接路线规划，将数据转换成焊接位置数据传送至定位机构；
步骤S6，定位机构按规划焊接路线依次定位，并开启焊接机进行焊接；
步骤S7，一处焊缝焊接完成后，控制移动机构移动到下一处焊缝的大概位置，重复步骤S3至步骤S6；
步骤S8，所有焊接完成后，将自适应焊接装置从待焊接工件外围拆卸。
优选地，所述步骤S3中，移动轮廓扫描仪使焊缝位于扫描范围内，再进一步旋转轮廓扫描仪正对焊缝；
过滤噪点，确定焊缝的最顶端线和最低点位置；
轮廓扫描仪采集每个焊接点的三维位置数据和每个焊接点之间的距离数据，并且扫描的方向垂直于焊缝的路径切线。
优选地，所述步骤S5中，使用夹持算法定位焊缝顶部参考线，然后定位关键焊接点位置，通过焊缝顶部参考线和关键焊接点位置确定大概的焊接路径，最后通过补偿点形成完整的焊接路径。
与现有技术相比，本发明的自适应焊接装置及方法尤其适用于建筑领域工程焊机，可以有效降低复杂焊接环境下人员的安全性问题，自动化控制焊接，大大降低的工作人员的操作要求，替换了传统的手工焊接，操作简单，无需专业编程，通用性好，避免了人员因素导致的焊接质量良莠不齐，可以有效保障焊接质量，提高焊接效率。
【附图说明】
图1为本发明一种自适应焊接装置的结构示意图。
【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实例，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用于解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅限于指定视图上的相对位置，而非绝对位置。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
以下所述仅为本发明的较佳实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思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专利保护范围内。
请参阅图1，本发明的一种自适应焊接装置，包括固定底座支架10，所述固定底座支架10环绕固定于待焊接工件60，所述固定底座支架10上设置有移动机构，所述移动机构可绕固定底座支架10移动。所述移动机构上设置有定位机构20，用于精确定位焊接位置。所述定位机构20一端固定有夹具30，所述夹具30上固定有焊接机40和轮廓扫描仪50，轮廓扫描仪50用于扫描焊缝位置。所述自适应焊接装置还包括一主控PC，所述移动机构、定位机构20、焊接机40、轮廓扫描仪50分别通过无线通讯模块与主控PC连接，主控PC可对移动机构、定位机构20、焊接机40、轮廓扫描仪50进行远程控制。
所述主控PC包括移动控制模块、扫描数据分析模块、焊接路线计算模块和操作UI。所述移动控制模块用于对移动机构的移动和停止进行控制；所述扫描数据分析模块用于接收轮廓扫描仪50的扫描数据并进行分类处理；所述焊接路线计算模块用于接收扫描数据分析模块处理的数据并进行焊接路线规划，控制定位机构20严格按规划焊接路线进行焊接点定位；所述操作UI用于工作人员远程操作控制。
所述移动机构可为移动小车或移动平台；所述定位机构20优选为六轴机器人。
工作时，自适应焊接装置通过主控PC控制操作界面让六轴机器人持有轮廓扫描仪开始对待焊接工件外表轮廓进行扫描，扫描完成后，通过无线模块将数据传送至主控PC，扫描数据分析模块、焊接路线计算模块将获取的扫描数据做一系列的复杂底层算法运算，得出需要焊接的位置点，通过数据转换成六轴机器人的末端点位数据传送给六轴机器人，六轴机器人将执行移动操作同时焊接机40打开完成焊接工作。
一种自适应焊接装置的焊接方法，包括如下步骤：
步骤S1，在待焊接工件外围安装好自适应焊接装置；
步骤S2，通过主控PC控制移动机构移动到焊缝的大概位置并停止移动；
步骤S3，开启轮廓扫描仪50对焊缝位置进行扫描，采集焊缝位置数据，并将数据传送至主控PC；
步骤S4，扫描数据分析模块将数据进行分类并进一步传送至焊接路线计算模块；
步骤S5，焊接路线计算模块对数据进行算法运算，并进行焊接路线规划，将数据转换成焊接位置数据传送至定位机构20；
步骤S6，定位机构20按规划焊接路线依次定位，并开启焊接机40进行焊接；
步骤S7，一处焊缝焊接完成后，控制移动机构移动到下一处焊缝的大概位置，重复步骤S3至步骤S6；
步骤S8，所有焊接完成后，将自适应焊接装置从待焊接工件外围拆卸。
所述步骤S3中，移动轮廓扫描仪50使焊缝位于扫描范围内，再进一步旋转轮廓扫描仪50正对焊缝；
过滤噪点，确定焊缝的最顶端线和最低点位置；
轮廓扫描仪50采集每个焊接点的三维位置数据和每个焊接点之间的距离数据，并且扫描的方向垂直于焊缝的路径切线；
所述步骤S5中，使用夹持算法定位焊缝顶部参考线，然后定位关键焊接点位置，通过焊缝顶部参考线和关键焊接点位置确定大概的焊接路径，最后通过补偿点形成完整的焊接路径。
与现有技术相比，本发明的自适应焊接装置及方法尤其适用于建筑领域工程焊机，可以有效降低复杂焊接环境下人员的安全性问题，自动化控制焊接，大大降低的工作人员的操作要求，替换了传统的手工焊接，避免了人员因素导致的焊接质量良莠不齐，可以有效保障焊接质量，提高焊接效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思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专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种自适应焊接装置，其特征在于，包括固定底座支架，所述固定底座支架环绕固定于待焊接工件，所述固定底座支架上设置有移动机构，所述移动机构可绕固定底座支架移动，所述移动机构上设置有定位机构，用于精确定位焊接位置，所述定位机构一端固定有夹具，所述夹具上固定有焊接机和轮廓扫描仪，轮廓扫描仪用于扫描焊缝位置，所述自适应焊接装置还包括一主控PC，所述移动机构、定位机构、焊接机、轮廓扫描仪分别通过无线通讯模块与主控PC连接，主控PC对移动机构、定位机构、焊接机、轮廓扫描仪进行远程控制。
2.如权利要求1所述的自适应焊接装置，其特征在于，所述主控PC包括移动控制模块，所述移动控制模块用于对移动机构的移动和停止进行控制。
3.如权利要求2所述的自适应焊接装置，其特征在于，所述主控PC包括扫描数据分析模块，所述扫描数据分析模块用于接收轮廓扫描仪的扫描数据并进行分类处理。
4.如权利要求3所述的自适应焊接装置，其特征在于，所述主控PC包括焊接路线计算模块，所述焊接路线计算模块用于接收扫描数据分析模块处理的数据并进行焊接路线规划，控制定位机构严格按规划焊接路线进行焊接点定位。
5.一种自适应焊接装置的焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，在待焊接工件外围安装好自适应焊接装置；
步骤S2，通过主控PC控制移动机构移动到焊缝的大概位置并停止移动；
步骤S3，开启轮廓扫描仪对焊缝位置进行扫描，采集焊缝位置数据，并将数据传送至主控PC；
步骤S4，扫描数据分析模块将数据进行分类并进一步传送至焊接路线计算模块；
步骤S5，焊接路线计算模块对数据进行算法运算，并进行焊接路线规划，将数据转换成焊接位置数据传送至定位机构；
步骤S6，定位机构按规划焊接路线依次定位，并开启焊接机进行焊接；
步骤S7，一处焊缝焊接完成后，控制移动机构移动到下一处焊缝的大概位置，重复步骤S3至步骤S6；
步骤S8，所有焊接完成后，将自适应焊接装置从待焊接工件外围拆卸。
6.如权利要求5所述的自适应焊接装置的焊接方法，其特征在于，所述步骤S3中，移动轮廓扫描仪使焊缝位于扫描范围内，再进一步旋转轮廓扫描仪正对焊缝；
过滤噪点，确定焊缝的最顶端线和最低点位置；
轮廓扫描仪采集每个焊接点的三维位置数据和每个焊接点之间的距离数据，并且扫描的方向垂直于焊缝的路径切线。
7.如权利要求5所述的自适应焊接装置的焊接方法，其特征在于，所述步骤S5中，使用夹持算法定位焊缝顶部参考线，然后定位关键焊接点位置，通过焊缝顶部参考线和关键焊接点位置确定大概的焊接路径，最后通过补偿点形成完整的焊接路径。
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