CN110560840A - 一种激光识别焊缝位置并自动焊接的系统及焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明的一种激光识别焊缝位置并自动焊接的系统及焊接方法，包括行走系统、焊缝激光识别系统、位置补正系统和焊枪；单个位置补正系统包括R轴旋转机构、Z轴上下调节机构和L轴左右调节机构，Z轴上下调节机构与横梁行走机构螺纹连接，Z轴上下调节机构的底端连接设置R轴旋转机构，R轴旋转机构的下方连接设有L轴左右调节机构，焊枪设在L轴左右调节机构的底部，焊枪的前端设有线激光传感器。本发明通过增加一个旋转轴即R轴旋转机构和一个高精度调节轴即L轴左右调节机构来实现焊缝位置全方位识别和位置补正；既能实现焊缝形态的多种识别，又能实现焊缝位置的高时效性和高精度性的位置补正，又解决了可以同时增加两套跟踪系统独立工作。

Description

一种激光识别焊缝位置并自动焊接的系统及焊接方法

技术领域

本发明属于焊缝焊接技术领域，涉及专用车制造、钢结构、轮船制造等焊缝焊接领域，具体涉及一种激光识别焊缝位置并自动焊接的系统及焊接方法。

背景技术

众所周知，专用车制造等重大装备制造领域的产品尺寸大，产品种类繁多，在生产过程中没有生产工装，人工组对的统一性、精度没有保障，又加之零件由于自重，自身零件变形，焊缝形态不固定，又大多都是长焊缝，比如说焊缝长度最长达13.5米；因此，焊接持续时间长，人工焊接焊接效率低下。拿专用车底板为例，在专用车底板拼接的过程中，专用车底板长13.5米，宽2.5米，而进料尺寸为长1.5米，宽2.45米，那么板与板之间的焊缝有可能是拼接焊缝，有可能是搭接焊缝，在长度方向上组合成的长焊缝并不能保证是一条笔直的焊缝，这就需要一种能够识别焊缝位置并指引焊枪进行自动焊接的系统。

而现有的自动化焊接系统中的技术不足之处在于：

一、机械焊缝跟踪技术存在着应用受限。首先，现有的机械焊缝跟踪只能跟踪搭接焊缝，并且至少搭接高度在2mm以上，而拼接焊缝机械跟踪根本就应用不了；

二、其他激光焊缝跟踪技术也存在着应用受限。虽然解决了能够识别拼接焊缝，但是类似斜搭接焊缝的实际情况就又不能识别了；

三、现有的自动化焊接技术是引导焊枪进行焊缝位置的补正，采用的是：横向焊缝用龙门架前后移动来调节焊枪补正左右方向上的偏差，竖向焊缝用横梁左右移动来调节焊枪补正左右方向上的偏差，这样的技术的缺点在于焊枪补正的实效性和精度性大大降低；

四、在四周拐角焊缝处理上，现有的技术存在着有一段焊缝是没有进行激光跟踪的，也就是说有一小段焊缝焊枪是没有进行位置补正的，这段小焊缝能不能焊的好关键在于板材在拼接的时候方正不方正，整个车体零件摆放的方正不方正；因此遇到此类情况，现有焊接技术很容易出现死角、空缺，并且该技术不能满足板材和零件复杂、环境艰涩的焊接情况，存在短板。

另外，如果位置补正采用的是龙门架和横梁进行补正，那么就没有办法增加另外一套跟踪焊接系统，因为两个焊缝跟踪系统共用一个龙门和横梁，而每个焊缝跟踪系统需要龙门和横梁做出补正的方向和位置是不固定的，这样就很容易发生冲突，进而造成焊接误差、焊接破坏、死角、短板、空缺等诸多弊端，并不能很好地实现全自动化焊接，通用性、实用性、效率性有待进一步提高。

发明内容

有鉴于此，为解决上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种激光识别焊缝位置并自动焊接的系统及焊接方法，采用通用性能更广的焊缝激光识别系统，通过增加一个旋转轴即R轴旋转机构和一个高精度调节轴即L轴左右调节机构来实现焊缝位置全方位识别和位置补正；既能实现焊缝形态的多种识别，又能实现焊缝位置的高时效性和高精度性的位置补正，又解决了可以同时增加两套跟踪系统，两套跟踪系统可以同时工作，互不影响，大大增加了焊接的效率。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种激光识别焊缝位置并自动焊接的系统，包括行走系统、焊缝激光识别系统、位置补正系统和焊枪，所述行走系统、位置补正系统、焊枪均与焊缝激光识别系统相连；

所述行走系统包括龙门架行走机构和横梁行走机构，所述横梁行走机构的两端在龙门架行走机构的内侧分别设置位置补正系统，所述位置补正系统上连接设置所述焊缝激光识别系统，位置补正系统的底端连接设置焊枪，所述龙门架行走机构分别与所述焊缝激光识别系统、位置补正系统连接且带动二者在长度方向上做整体移动，所述横梁行走机构分别与所述焊缝激光识别系统、位置补正系统连接且带动二者在宽度方向上做整体移动；

所述焊缝激光识别系统包括线激光传感器和激光处理器，线激光传感器包括激光发生器、图像采集器和图形处理器，激光处理器包括中央处理单元、I/O处理单元和通信单元；

单个所述的位置补正系统包括R轴旋转机构、Z轴上下调节机构和L轴左右调节机构，所述Z轴上下调节机构与横梁行走机构螺纹连接，Z轴上下调节机构的底端连接设置R轴旋转机构，R轴旋转机构的下方连接设有L轴左右调节机构，所述焊枪设在L轴左右调节机构的底部，焊枪的前端设有所述线激光传感器。

进一步的，所述Z轴上下调节机构的下部设置Z轴滑动连接板，所述R轴旋转机构与Z轴滑动连接板螺纹连接，R轴旋转机构通过R轴联轴器、R轴连接棒、R轴连接板与L轴左右调节机构连接，L轴左右调节机构上设有向下延伸的L轴滑动连接板，所述焊枪和线激光传感器一同设置在所述L轴滑动连接板上。

进一步的，所述R轴旋转机构的R轴联轴器向下延伸且连接有R轴连接棒，R轴连接棒的底端连接设有R轴连接板，所述L轴左右调节机构与R轴连接板螺纹连接。

进一步的，所述R轴旋转机构用于带动焊缝激光识别系统和位置补正系统进行整体旋转， L轴左右调节机构通过R轴旋转机构在竖向焊缝、横向焊缝上的水平方向均进行左右位置补正，Z轴上下调节机构用于带动焊枪在竖直方向上进行高低位置补正，L轴左右调节机构用于带动焊枪在水平方向上进行左右位置补正。

进一步的，所述龙门架行走机构与横梁行走机构垂直设置，横梁行走机构的两端分别连接设置所述龙门架行走机构。

进一步的，所述横梁行走机构通过相配合的导轨和滑块与所述龙门架行走机构连接。

进一步的，所述龙门架行走机构采用电机加减速机双驱动并采用齿轮齿条的方式同时进行驱动，所述横梁行走机构采用电机加减速机利用齿轮齿条的方式进行驱动。

进一步的，所述激光发生器、图像采集器、图形处理器依次相连，所述激光发生器、图像采集器、图形处理器、I/O处理单元、通信单元均与中央处理单元相连。

一种激光识别焊缝位置并自动焊接的系统的焊接方法，包括以下步骤：

S1：所述线激光传感器在焊枪前端实时扫描并采集焊缝轮廓信息，同时传递给所述激光处理器；

S2：所述激光处理器的中央处理单元根据焊缝算法识别出多种形态的焊缝并计算出焊缝在左右和高低两个维度上的偏移量信息，中央处理单元把采集到的龙门位置信息和横梁位置信息进行匹配和存储，然后通过I/O处理单元和通信单元将这些信息传递给所述位置补正系统；

S3：基于上述步骤S2，所述激光处理器发出指令并控制所述位置补正系统按照计算出的焊缝位置信息进行补正；

S31：当竖向焊缝焊接完毕时，转换成横向焊缝焊接，此时通过R轴旋转机构带动焊缝激光识别系统和位置补正系统进行整体旋转，L轴左右调节机构通过R轴旋转机构在竖向焊缝、横向焊缝上的水平方向均进行左右位置补正；

S32：同时，Z轴上下调节机构带动焊枪在竖直方向上进行高低位置补正，L轴左右调节机构带动焊枪在水平方向上进行左右位置补正；

S4：当焊枪达到取样的第一个点时，开始进行取样第二点的位置补正，返回步骤S1。

所述步骤S3中，拐角焊缝跟踪死角的焊接方法，具体包括以下步骤：

A1：位于焊枪前端的所述线激光传感器识别到一条焊缝的结束位置时，所述激光处理器计算出该焊缝的结束位置，此时，焊枪继续运动，R轴旋转机构不做旋转；

A2：当焊枪到达该焊缝的结束位置时，焊缝激光识别系统发送命令并控制焊枪焊机熄弧；同时，Z轴上下调节机构上升一设定高度，R轴旋转机构开始旋转；

A3：所述焊缝激光识别系统发送命令并控制龙门架行走机构或横梁行走机构后退一设定距离后停下，此时，再自动触发线激光传感器进行焊缝的寻找和跟踪焊接流程。

本发明的有益效果是：

一种激光识别焊缝位置并自动焊接的系统及焊接方法，采用通用性能更广的焊缝激光识别系统，通过增加一个R轴旋转机构和一个L轴左右调节机构来实现焊缝位置全方位识别和位置补正；既能实现焊缝形态的多种识别，又能实现焊缝位置的高时效性和高精度性的位置补正，又解决了可以同时增加两套跟踪系统，两套跟踪系统可以同时工作，互不影响，大大增加了焊接的效率。具体表现在以下几点：

其一，位置补正系统创新突出，单个所述的位置补正系统包括R轴旋转机构、Z轴上下调节机构和L轴左右调节机构，由于增加了R轴旋转机构和L轴左右调节机构，使得两套焊缝跟踪系统可以单独也可以同时工作，互不影响，同时使得焊缝位置补正更加实效、精度更高，本发明中，双焊缝激光跟踪系统使得焊接效率大大提高，通过焊缝激光识别系统的代码控制可以实现四周拐角焊缝跟踪无死角；

其二， Z轴上下调节机构的底端连接设置R轴旋转机构， R轴旋转机构的作用是为了解决当竖向焊缝焊接完毕时，转换成横向焊缝焊接时，通过R轴旋转机构动作并带动焊缝识别系统和位置补正系统进行整体旋转，实现了L轴左右调节机构即左右调节L轴在竖向焊缝和在横向焊缝上即水平面的双向位置上的水平方向的左右位置补正；并且，增加R轴旋转机构完美地实现了同时可以增加两套独立的焊缝激光跟踪系统，使专用车底板的两边长焊缝可以进行同时跟踪焊接，大大提升了工作效率；

其三，R轴旋转机构的下方连接设有L轴左右调节机构；L轴左右调节机构即左右调节L轴主要带动焊枪进行左右方向的位置补正；通过R轴旋转机构动作并带动焊缝识别系统和位置补正系统进行整体旋转，可以实现L轴左右调节机构即左右调节L轴在竖向焊缝和在横向焊缝上即水平面的双向位置上的水平方向的左右位置补正；

其四，Z轴上下调节机构与横梁行走机构螺纹连接，Z轴上下调节机构即上下补正Z轴实现带动焊枪在竖直方向上的高度的高低位置补正，进一步地提高了跟踪时效性、精准性；

其五，焊枪设在L轴左右调节机构的底部，焊枪的前端设有线激光传感器；本发明中，焊缝激光识别系统的设置，可以在线实时识别多种形态的焊缝，并及时计算出焊缝在左右和高低两个维度上的偏移量信息，进行信息处理、匹配和存储，与位置补正系统能够很好地配合指令，达到无死角、双系统高效焊接，跟踪准确度高、时效性强；比较符合现实企业的生产状况，能够满足不同车型不同焊缝的跟踪自动焊接需求，提高了工作效率的同时节省了企业的成本，具有很好的应用前景。

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，对于本领域普通技术人员来讲，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为本发明的结构示意图；

图2为位置补正系统的结构示意图；

图3为本发明的原理框图；

图4为实施例中焊接的结构示意图；

图中标记：1、焊枪，2、龙门架行走机构，3、横梁行走机构，4、线激光传感器，401、激光发生器，402、图像采集器，403、图形处理器，5、激光处理器，501、中央处理单元，502、I/O处理单元，503、通信单元，6、R轴旋转机构，7、Z轴上下调节机构，8、L轴左右调节机构，9、Z轴滑动连接板，10、R轴联轴器，11、R轴连接棒，12、R轴连接板，13、L轴滑动连接板，14、悬臂电控箱，15、设备系统电控箱，16、激光系统电控箱。

具体实施方式

下面给出具体实施例，对本发明的技术方案作进一步清楚、完整、详细地说明。本实施例是以本发明技术方案为前提的最佳实施例，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，一种激光识别焊缝位置并自动焊接的系统，包括行走系统、焊缝激光识别系统、位置补正系统和焊枪1，所述行走系统、位置补正系统、焊枪1均与焊缝激光识别系统相连；

所述行走系统包括龙门架行走机构2和横梁行走机构3，所述横梁行走机构3的两端在龙门架行走机构2的内侧分别设置位置补正系统，所述位置补正系统上连接设置所述焊缝激光识别系统，位置补正系统的底端连接设置焊枪1，所述龙门架行走机构2分别与所述焊缝激光识别系统、位置补正系统连接且带动二者在长度方向上做整体移动，所述横梁行走机构3分别与所述焊缝激光识别系统、位置补正系统连接且带动二者在宽度方向上做整体移动；

如图3所示，所述焊缝激光识别系统包括线激光传感器4和激光处理器5，线激光传感器4包括激光发生器401、图像采集器402和图形处理器403，激光处理器5包括中央处理单元501、I/O处理单元502和通信单元503；本发明中，焊缝激光识别系统的设置，可以在线实时识别多种形态的焊缝，并及时计算出焊缝在左右和高低两个维度上的偏移量信息，进行信息处理、匹配和存储，与位置补正系统能够很好地配合指令，达到无死角、双系统高效焊接，跟踪准确度高、时效性强；比较符合现实企业的生产状况，能够满足不同车型不同焊缝的跟踪自动焊接需求，提高了工作效率的同时节省了企业的成本，具有很好的应用前景；

如图2所示，单个所述的位置补正系统包括R轴旋转机构6、Z轴上下调节机构7和L轴左右调节机构8，所述Z轴上下调节机构7与横梁行走机构3螺纹连接，Z轴上下调节机构7的底端连接设置R轴旋转机构6，R轴旋转机构6的下方连接设有L轴左右调节机构8，所述焊枪1设在L轴左右调节机构8的底部，焊枪1的前端设有所述线激光传感器4。本发明中，位置补正系统创新突出，由于增加了R轴旋转机构6和L轴左右调节机构8，使得两套焊缝跟踪系统在横向焊缝、竖向焊缝双向位置上可以单独也可以同时工作，互不影响，同时使得焊缝位置补正更加实效、精度更高，本发明中，双焊缝激光跟踪系统使得焊接效率大大提高，通过焊缝激光识别系统的代码控制可以实现四周拐角焊缝跟踪无死角。

进一步的，如图3所示，所述激光发生器401、图像采集器402、图形处理器403依次相连，所述激光发生器401、图像采集器402、图形处理器403、I/O处理单元502、通信单元503均与中央处理单元501相连。

进一步的，如图1所示，所述行走系统上分别设有悬臂电控箱14、设备系统电控箱15、激光系统电控箱16。所述悬臂电控箱14用于电源及各种开关按钮并具备电控智能屏，控制龙门架行走机构2和横梁行走机构3在X和Y两大行走方向上进行移动，更加自动化、智能化进行人工控制；所述设备系统电控箱15用于控制本发明的各个系统和各个部件的启停；所述激光系统电控箱16内放置激光处理器5，用于对焊缝激光识别系统的处理、控制位置补正系统和整个该系统的信号交互。

进一步的，如图2所示，所述Z轴上下调节机构7的下部设置Z轴滑动连接板9，所述R轴旋转机构6与Z轴滑动连接板9螺纹连接，R轴旋转机构6通过R轴联轴器10、R轴连接棒11、R轴连接板12与L轴左右调节机构8连接，L轴左右调节机构8上设有向下延伸的L轴滑动连接板13，所述焊枪1和线激光传感器4一同设置在所述L轴滑动连接板13上。

进一步的，所述R轴旋转机构6的R轴联轴器10向下延伸且连接有R轴连接棒11，R轴连接棒11的底端连接设有R轴连接板12，所述L轴左右调节机构8与R轴连接板12螺纹连接。

进一步的，所述R轴旋转机构6用于带动焊缝激光识别系统和位置补正系统进行整体旋转，L轴左右调节机构8通过R轴旋转机构6在竖向焊缝、横向焊缝上的水平方向均进行左右位置补正，Z轴上下调节机构7用于带动焊枪1在竖直方向上进行高低位置补正，L轴左右调节机构8用于带动焊枪1在水平方向上进行左右位置补正。

进一步的，所述龙门架行走机构2与横梁行走机构3垂直设置，横梁行走机构3的两端分别连接设置所述龙门架行走机构2。

进一步的，所述横梁行走机构3通过相配合的导轨和滑块与所述龙门架行走机构2连接。

进一步的，所述龙门架行走机构2采用电机加减速机双驱动并采用齿轮齿条的方式同时进行驱动，所述横梁行走机构3采用电机加减速机利用齿轮齿条的方式进行驱动。电机加减速机和齿轮齿条机构连接设置在龙门架行走机构2的底端，电机加减速机和齿轮齿条机构连接设置在横梁行走机构3的一侧。

进一步的，所述龙门架行走机构2、横梁行走机构3、R轴旋转机构6、Z轴上下调节机构7、L轴左右调节机构8均为驱动轴结构，龙门架行走机构2为龙门行走Y轴即Y方向上的行走方向；横梁行走机构3为横梁行走X轴即X方向上的行走方向；R轴旋转机构6为一个旋转轴，为了使得L轴左右调节机构8的角度调节；Z轴上下调节机构7为上下补正Z轴即高度方向上的高低位置补正轴；L轴左右调节机构8为左右调节L轴即水平面上的左右位置补正轴。

一种激光识别焊缝位置并自动焊接的系统的焊接方法，包括以下步骤：

S1：所述线激光传感器4在焊枪1前端实时扫描并采集焊缝轮廓信息，同时传递给所述激光处理器5；

S2：所述激光处理器5的中央处理单元501根据焊缝算法识别出多种形态的焊缝并计算出焊缝在左右和高低两个维度上的偏移量信息，中央处理单元501把采集到的龙门位置信息和横梁位置信息进行匹配和存储，然后通过I/O处理单元502和通信单元503将这些信息传递给所述位置补正系统；

S3：基于上述步骤S2，所述激光处理器5发出指令并控制所述位置补正系统按照计算出的焊缝位置信息进行补正；

S31：当竖向焊缝焊接完毕时，转换成横向焊缝焊接，此时通过R轴旋转机构6带动焊缝激光识别系统和位置补正系统进行整体旋转，L轴左右调节机构8通过R轴旋转机构6在竖向焊缝、横向焊缝上的水平方向均进行左右位置补正；

S32：同时，Z轴上下调节机构7带动焊枪1在竖直方向上进行高低位置补正，L轴左右调节机构8带动焊枪1在水平方向上进行左右位置补正；

S4：当焊枪1达到取样的第一个点时，开始进行取样第二点的位置补正，返回步骤S1。

进一步的，为了解决拐角焊缝存在的跟踪死角难点，本发明的系统采用通过程序代码进行实现。所述步骤S3中，拐角焊缝跟踪死角的焊接方法，具体包括以下步骤：

A1：位于焊枪1前端的所述线激光传感器4识别到一条焊缝的结束位置时，所述激光处理器5计算出该焊缝的结束位置，此时，焊枪1继续运动，R轴旋转机构6不做旋转；

A2：当焊枪1到达该焊缝的结束位置时，焊缝激光识别系统发送命令并控制焊枪1焊机熄弧；同时，Z轴上下调节机构7上升一设定高度，本实施例中，该上升的设定高度为20-30mm，R轴旋转机构6开始旋转；

A3：所述焊缝激光识别系统发送命令并控制龙门架行走机构2或横梁行走机构3后退一设定距离后停下，本实施例中，该后退的设定距离为150-160mm，此时，再自动触发线激光传感器4进行焊缝的寻找和跟踪焊接流程。

本实施例中，如图4所示，在车体框架四周有四条焊缝，两条纵向焊缝，头和尾的两条横向焊缝，中间若干条横向焊缝。焊接一侧的纵向焊缝时，人工通过操作悬臂电控箱14，操作同侧的横梁行走机构3进行左右移动，当将激光发射出的激光线的中心大约照在纵向焊缝上时，停止移动该横梁行走机构3，然后人工操作该侧的Z轴上下调节机构7，将工件移到线激光传感器4的检测范围内，人工进行校准操作，等激光校准好后，点击悬臂电控箱14的开始按钮，那么龙门架行走机构2往前移动；

龙门架行走机构2往前移动的时候，线激光传感器4就开始工作，开始采集轮廓数据并找到焊缝计算焊缝偏移量信息，并将计算好的偏移信息和龙门行走的位置进行匹配存储，当焊枪1达到取样的第一个点时，开始进行取样第二点的位置补正，如此循环下去；

龙门架行走机构2一直往前移动，当激光识别到该纵向焊缝的末端时，激光不再侦测数据，龙门架行走机构2继续往前移动。直到焊枪到达焊缝末端时停止焊接，龙门架行走机构2停止往前移动；

此时R轴旋转机构6旋转，带动焊缝激光识别系统和位置补正系统整体旋转90度，转转90度后，由该侧横梁行走机构3向左（即向后）移动人为设定的距离后停下来，即后退一设定距离150-160mm，这时再触发激光寻位，找到焊缝后，该侧横梁行走机构3负责带动位置补正系统向右移动。在该侧横梁行走机构3往右（即向前）移动的过程中，完成激光扫描，后续焊枪1位置补正；

进一步的，通过加入R轴旋转机构6和L轴左右调节机构8，使得焊接横向焊缝和纵向焊缝时都是通过Z轴上下调节机构7和L轴左右调节机构进行位置补正。如果没有了R轴旋转机构6和L轴左右调节机构8，那么当焊接该纵向焊缝时，高低方向上的补正由Z轴上下调节机构7完成，左右方向上的补正由横梁行走机构3完成。而利用横梁行走机构3进行位置补正有实效性和精确性低的缺点。当焊接横向焊缝时，左右方向上的补正由龙门架行走机构2完成。这样做缺点就是补正不到位，焊接效果差。这也就是传统的现有技术存在的弊端和需要改善的地方，本发明正是针对解决现有技术的不足而提出一种激光识别焊缝位置并自动焊接的系统及焊接方法。

所述焊缝激光识别系统的工作原理为：线激光传感器4实时扫描并采集焊缝轮廓信息，同时传递给所述激光处理器5；中央处理单元501根据焊缝算法识别出多种形态的焊缝并计算出焊缝在左右和高低两个维度上的偏移量信息，中央处理单元501把采集到的龙门位置信息和横梁位置信息进行匹配和存储，然后通过I/O处理单元502和通信单元503将这些信息传递给所述位置补正系统，并控制位置补正系统按照计算出的焊缝位置信息进行补正。

与传统的现有技术相比，本发明中，创新之处在于位置补正系统的创新，增加的R轴旋转机构6、L轴左右调节机构8的创新。其中，R轴旋转机构6的作用是为了解决当竖向焊缝焊接完毕时，转换成横向焊缝焊接时，通过R轴旋转机构6动作并带动焊缝识别系统和位置补正系统进行整体旋转，实现了L轴左右调节机构8即左右调节L轴在竖向焊缝和在横向焊缝上即水平面的双向位置上的水平方向的左右位置补正；并且，增加R轴旋转机构6完美地实现了同时可以增加两套独立的焊缝激光跟踪系统，使专用车底板的两边长焊缝可以进行同时跟踪焊接，大大提升了工作效率；

另外，L轴左右调节机构8即左右调节L轴主要带动焊枪进行左右方向的位置补正；通过R轴旋转机构6动作并带动焊缝识别系统和位置补正系统进行整体旋转，可以实现L轴左右调节机构8即左右调节L轴在竖向焊缝和在横向焊缝上即水平面的双向位置上的水平方向的左右位置补正；

另外，Z轴上下调节机构7与横梁行走机构螺纹连接，Z轴上下调节机构7即上下补正Z轴实现带动焊枪在竖直方向上的高度的高低位置补正，进一步地提高了跟踪时效性、精准性。

综上所述，本发明的一种激光识别焊缝位置并自动焊接的系统及焊接方法，采用通用性能更广的焊缝激光识别系统，通过增加一个旋转轴即R轴旋转机构和一个高精度调节轴即L轴左右调节机构来实现焊缝位置全方位识别和位置补正；并且本发明的补正精度能达到0.001mm，既能实现焊缝形态的多种识别，又能实现焊缝位置的高时效性和高精度性的位置补正，又解决了可以同时增加两套跟踪系统，两套跟踪系统可以同时工作，互不影响，大大增加了焊接的效率。

以上显示和描述了本发明的主要特征、基本原理以及本发明的优点。本行业技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会根据实际情况有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种激光识别焊缝位置并自动焊接的系统，其特征在于：包括行走系统、焊缝激光识别系统、位置补正系统和焊枪（1），所述行走系统、位置补正系统、焊枪（1）均与焊缝激光识别系统相连；

所述行走系统包括龙门架行走机构（2）和横梁行走机构（3），所述横梁行走机构（3）的两端在龙门架行走机构（2）的内侧分别设置位置补正系统，所述位置补正系统上连接设置所述焊缝激光识别系统，位置补正系统的底端连接设置焊枪（1），所述龙门架行走机构（2）分别与所述焊缝激光识别系统、位置补正系统连接且带动二者在长度方向上做整体移动，所述横梁行走机构（3）分别与所述焊缝激光识别系统、位置补正系统连接且带动二者在宽度方向上做整体移动；

所述焊缝激光识别系统包括线激光传感器（4）和激光处理器（5），线激光传感器（4）包括激光发生器（401）、图像采集器（402）和图形处理器（403），激光处理器（5）包括中央处理单元（501）、I/O处理单元（502）和通信单元（503）；

单个所述的位置补正系统包括R轴旋转机构（6）、Z轴上下调节机构（7）和L轴左右调节机构（8），所述Z轴上下调节机构（7）与横梁行走机构（3）螺纹连接，Z轴上下调节机构（7）的底端连接设置R轴旋转机构（6），R轴旋转机构（6）的下方连接设有L轴左右调节机构（8），所述焊枪（1）设在L轴左右调节机构（8）的底部，焊枪（1）的前端设有所述线激光传感器（4）。

2.根据权利要求1所述的一种激光识别焊缝位置并自动焊接的系统，其特征在于：所述Z轴上下调节机构（7）的下部设置Z轴滑动连接板（9），所述R轴旋转机构（6）与Z轴滑动连接板（9）螺纹连接，R轴旋转机构（6）通过R轴联轴器（10）、R轴连接棒（11）、R轴连接板（12）与L轴左右调节机构（8）连接，L轴左右调节机构（8）上设有向下延伸的L轴滑动连接板（13），所述焊枪（1）和线激光传感器（4）一同设置在所述L轴滑动连接板（13）上。

3.根据权利要求2所述的一种激光识别焊缝位置并自动焊接的系统，其特征在于：所述R轴旋转机构（6）的R轴联轴器（10）向下延伸且连接有R轴连接棒（11），R轴连接棒（11）的底端连接设有R轴连接板（12），所述L轴左右调节机构（8）与R轴连接板（12）螺纹连接。

4.根据权利要求1所述的一种激光识别焊缝位置并自动焊接的系统，其特征在于：所述R轴旋转机构（6）用于带动焊缝激光识别系统和位置补正系统进行整体旋转，L轴左右调节机构（8）通过R轴旋转机构（6）在竖向焊缝、横向焊缝上的水平方向均进行左右位置补正，Z轴上下调节机构（7）用于带动焊枪（1）在竖直方向上进行高低位置补正，L轴左右调节机构（8）用于带动焊枪（1）在水平方向上进行左右位置补正。

5.根据权利要求1所述的一种激光识别焊缝位置并自动焊接的系统，其特征在于：所述龙门架行走机构（2）与横梁行走机构（3）垂直设置，横梁行走机构（3）的两端分别连接设置所述龙门架行走机构（2）。

6.根据权利要求5所述的一种激光识别焊缝位置并自动焊接的系统，其特征在于：所述横梁行走机构（3）通过相配合的导轨和滑块与所述龙门架行走机构（2）连接。

7.根据权利要求1所述的一种激光识别焊缝位置并自动焊接的系统，其特征在于：所述龙门架行走机构（2）采用电机加减速机双驱动并采用齿轮齿条的方式同时进行驱动，所述横梁行走机构（3）采用电机加减速机利用齿轮齿条的方式进行驱动。

8.根据权利要求1所述的一种激光识别焊缝位置并自动焊接的系统，其特征在于：所述激光发生器（401）、图像采集器（402）、图形处理器（403）依次相连，所述激光发生器（401）、图像采集器（402）、图形处理器（403）、I/O处理单元（502）、通信单元（503）均与中央处理单元（501）相连。

9.根据权利要求1所述的一种激光识别焊缝位置并自动焊接的系统的焊接方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：所述线激光传感器（4）在焊枪（1）前端实时扫描并采集焊缝轮廓信息，同时传递给所述激光处理器（5）；

S2：所述激光处理器（5）的中央处理单元（501）根据焊缝算法识别出多种形态的焊缝并计算出焊缝在左右和高低两个维度上的偏移量信息，中央处理单元（501）把采集到的龙门位置信息和横梁位置信息进行匹配和存储，然后通过I/O处理单元（502）和通信单元（503）将这些信息传递给所述位置补正系统；

S3：基于上述步骤S2，所述激光处理器（5）发出指令并控制所述位置补正系统按照计算出的焊缝位置信息进行补正；

S31：当竖向焊缝焊接完毕时，转换成横向焊缝焊接，此时通过R轴旋转机构（6）带动焊缝激光识别系统和位置补正系统进行整体旋转，L轴左右调节机构（8）通过R轴旋转机构（6）在竖向焊缝、横向焊缝上的水平方向均进行左右位置补正；

S32：同时，Z轴上下调节机构（7）带动焊枪（1）在竖直方向上进行高低位置补正，L轴左右调节机构（8）带动焊枪（1）在水平方向上进行左右位置补正；

S4：当焊枪（1）达到取样的第一个点时，开始进行取样第二点的位置补正，返回步骤S1。

10.根据权利要求9所述的一种激光识别焊缝位置并自动焊接的系统的焊接方法，其特征在于：所述步骤S3中，拐角焊缝跟踪死角的焊接方法，具体包括以下步骤：

A1：位于焊枪（1）前端的所述线激光传感器（4）识别到一条焊缝的结束位置时，所述激光处理器（5）计算出该焊缝的结束位置，此时，焊枪（1）继续运动，R轴旋转机构（6）不做旋转；

A2：当焊枪（1）到达该焊缝的结束位置时，焊缝激光识别系统发送命令并控制焊枪（1）焊机熄弧；同时，Z轴上下调节机构（7）上升一设定高度，R轴旋转机构（6）开始旋转；

A3：所述焊缝激光识别系统发送命令并控制龙门架行走机构（2）或横梁行走机构（3）后退一设定距离后停下，此时，再自动触发线激光传感器（4）进行焊缝的寻找和跟踪焊接流程。