CN110711982A - 基于感应头自动找点跟踪的自动焊接方法及其系统 - Google Patents

基于感应头自动找点跟踪的自动焊接方法及其系统 Download PDF

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许晶晶
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
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    • B23K37/00—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups

Abstract

本发明公开了一种包括工装平台，工装平台的上方设置有龙门移动横梁架，龙门移动横梁架的长度方向沿水平X方向平行，还包括龙门架驱动装置，所述龙门架驱动装置能驱动龙门移动横梁架沿水平Y方向平动；龙门移动横梁架上设置有能沿长度方向滑动的左滑块和右滑块；所述左滑块和右滑块上分别安装有能做升降运动的左焊枪支架和右焊枪支架；本发明的实现感应头的实时感应跟踪启焊坐标，从而实现了对栏杆的自动化焊接要求。

Description

基于感应头自动找点跟踪的自动焊接方法及其系统
技术领域
本发明属于焊接系统领域。
背景技术
目前，对栏杆结构的焊接均采用人工焊接，劳动成本高，效率低，品质差；机器人焊接直接编程焊接，由于尺寸过多，编程工作量大，而且焊接过程中，栏杆会发生一些变形，容易偏离焊接路径，因此不适合一次性编程焊接的方式。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种能自动找焊点追踪的基于感应头自动找点跟踪的自动焊接方法。
技术方案：为实现上述目的，本发明的在焊接系统的焊接执行端同步安装有感应头，在执行焊接之前，感应头随焊接执行端同步位移，感应头随焊接执行端同步位移的过程中追踪目标起焊点，进而确定目标起焊点的坐标，然后控制焊接执行端根据追踪到的坐标进行焊接。
基于感应头自动找点跟踪的自动焊接方法：
步骤一、先在工装平台上定位工装若干等距并列且沿水平X方向平行的栏杆立杆，与此同时，还在工装平台上定位工装沿水平Y方向平行的左栏杆横杆和右栏杆横杆；
在工装的过程中使各栏杆立杆的两端分别垂直连接左栏杆横杆和右栏杆横杆；
各栏杆立杆与左栏杆横杆的连接处为左待焊接点，设左焊枪在左待焊接点的启焊坐标为X、Y；
各栏杆立杆与右栏杆横杆的连接处为右待焊接点，设右焊枪在右待焊接点的启焊坐标为X、Y；
初始状态下启焊坐标X、Y和启焊坐标X、Y均为未知状态；
步骤二、控制龙门移动横梁架沿Y方向平动位移，此时左焊枪支架和右焊枪支架随龙门移动横梁架同步沿Y方向平动位移；此时只让第四感应头处于工作状态；
当右焊枪支架上的第四感应头沿水平Y方向平动过程中感应到第一根栏杆立杆边缘时，第四感应头感应到了Y的具体位置，系统记录Y的具体数值；此时暂停龙门移动横梁架的运行；
然后开启左焊枪支架上的第二感应头，并且通过丝杠滑块微调机构带动左焊枪支架上的第二感应头和左焊枪沿Y方向做平动，第二感应头沿水平Y方向平动过程中也感应到第一根栏杆立杆边缘时，第二感应头感应到了Y的具体位置，系统记录Y的具体数值；
步骤三，开启第一感应头和第三感应头，控制左焊枪支架沿水平X方向向左平动；控制右焊枪支架沿水平X方向向右平动；
此时第一感应头随左焊枪支架沿水平X方向向左平动，第三感应头随右焊枪支架沿水平X方向向右平动；
当第一感应头沿水平X方向向左平动的过程中感应到左栏杆横杆的边缘时，第一感应头感应到了X的具体位置，系统记录X的具体数值；
当第三感应头沿水平X方向向右平动的过程中感应到右栏杆横杆的边缘时，第三感应头感应到了X的具体位置，系统记录X的具体数值；
至此，左焊枪的启焊坐标为X、Y和右焊枪的启焊坐标为X、Y均已被四个感应头精确追踪；
步骤四，通过控制龙门移动横梁架的Y方向位置、左滑块和右滑块的X方向位置，使左焊枪到达启焊坐标为X、Y处进行自动焊接，右焊枪到达启焊坐标为X、Y处进行自动焊接；
至此，完成了对第一根栏杆立杆两端的焊接；
步骤五，参照步骤二至步骤四，依次完成所有栏杆立杆两端的焊接。
基于感应头自动找点跟踪的自动焊接系统，包括工装平台，所述工装平台的上方设置有龙门移动横梁架，所述龙门移动横梁架的长度方向沿水平X方向平行，还包括龙门架驱动装置，所述龙门架驱动装置能驱动龙门移动横梁架沿水平Y方向平动；
所述龙门移动横梁架上设置有能沿长度方向滑动的左滑块和右滑块；所述左滑块和右滑块上分别安装有能做升降运动的左焊枪支架和右焊枪支架；
所述左焊枪支架的下端安装有左焊枪、第一感应头和第二感应头；所述右焊枪支架的下端安装有右焊枪、第三感应头和第四感应头；所述左焊枪、右焊枪、第一感应头、第二感应头、第三感应头和第四感应头均与所述工装平台上工装的工件对应。
进一步的，所述工装平台上定位工装有若干等距并列的栏杆立杆，各所述栏杆立杆均沿水平X方向平行；所述工装平台上还定位工装有两根沿水平Y方向平行的栏杆横杆；
工装在工装平台上两所述栏杆横杆分别为左栏杆横杆和右栏杆横杆；各所述栏杆立杆的两端分别垂直连接左栏杆横杆和右栏杆横杆；
各所述栏杆立杆与所述左栏杆横杆的连接处为左待焊接点，各所述栏杆立杆与所述右栏杆横杆的连接处为右待焊接点。
进一步的，所述龙门移动横梁架的左右端分别安装有第一丝杆电机和第二丝杆电机，所述第一丝杆电机和第二丝杆电机分别通过丝杠驱动连接所述左滑块和右滑块，使左滑块和右滑块分别沿龙门移动横梁架的长度方向平动。
进一步的，所述左滑块和右滑块上分别安装有左升降气缸和右升降气缸，所述左升降气缸和右升降气缸分别能带动所述左焊枪支架和右焊枪支架做上下升降运动。
进一步的，所述龙门移动横梁架的两端分别连接有向下延伸的左支撑柱和右支撑柱，所述左支撑柱和右支撑柱的下端分别设置左平动座和右平动座，所述工装平台两侧分别对称设置有沿水平Y方向延伸的左导轨和右导轨，所述左平动座和右平动座分别安装在所述左导轨和右导轨上，还包括左平动座启动器和右平动座驱动器，所述左平动座启动器和右平动座驱动器分别驱动左平动座和右平动座分别沿左导轨和右导轨的长度方向平动位移。
进一步的，还包括第三丝杆电机，第三丝杆电机与丝杠滑块微调机构驱动连接，所述丝杠滑块微调机构上的滑块能沿水平Y方向微调；所述第二感应头和左焊枪均安装在所述丝杠滑块微调机构的滑块上，第二感应头和左焊枪随所述丝杠滑块微调机构上的滑块沿Y方向微调水平位置。
进一步的，所述第一感应头、第二感应头、第三感应头和第四感应头均为光电感应头。
有益效果：本发明的实现感应头的实时感应跟踪启焊坐标，从而实现了对栏杆的自动化焊接要求。
附图说明
附图1为该设备的整体结构示意图；
附图2为工作平台的俯视图；
附图3为龙门移动横梁架结构示意图；
附图4为焊枪支架下部分的俯视图结构。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如附图1至4基于感应头自动找点跟踪的自动焊接系统的结构介绍；
包括工装平台100，工装平台100的上方设置有龙门移动横梁架103，龙门移动横梁架103的长度方向沿水平X方向平行，还包括龙门架驱动装置，龙门架驱动装置能驱动龙门移动横梁架103沿水平Y方向平动；
龙门移动横梁架103上设置有能沿长度方向滑动的左滑块104.1和右滑块104.2；左滑块104.1和右滑块104.2上分别安装有能做升降运动的左焊枪支架28和右焊枪支架29；
左焊枪支架28的下端安装有左焊枪12、第一感应头11和第二感应头10；右焊枪支架29的下端安装有右焊枪6、第三感应头5和第四感应头7；左焊枪12、右焊枪6、第一感应头11、第二感应头10、第三感应头5和第四感应头7均与工装平台100上工装的工件对应。
工装平台100上定位工装有若干等距并列的栏杆立杆20，各栏杆立杆20均沿水平X方向平行；工装平台100上还定位工装有两根沿水平Y方向平行的栏杆横杆22；
工装在工装平台100上两栏杆横杆22分别为左栏杆横杆22.1和右栏杆横杆22.2；各栏杆立杆20的两端分别垂直连接左栏杆横杆22.1和右栏杆横杆22.2；
各栏杆立杆20与左栏杆横杆22.1的连接处为左待焊接点，各栏杆立杆20与右栏杆横杆22.2的连接处为右待焊接点。
龙门移动横梁架103的左右端分别安装有第一丝杆电机13和第二丝杆电机2，第一丝杆电机13和第二丝杆电机2分别通过丝杠驱动连接左滑块104.1和右滑块104.2，使左滑块104.1和右滑块104.2分别沿龙门移动横梁架103的长度方向平动。
左滑块104.1和右滑块104.2上分别安装有左升降气缸26和右升降气缸27，左升降气缸26和右升降气缸27分别能带动左焊枪支架28和右焊枪支架29做上下升降运动。
龙门移动横梁架103的两端分别连接有向下延伸的左支撑柱101.1和右支撑柱101.2，左支撑柱101.1和右支撑柱101.2的下端分别设置左平动座107.1和右平动座107.2，工装平台100两侧分别对称设置有沿水平Y方向延伸的左导轨102.1和右导轨102.2，左平动座107.1和右平动座107.2分别安装在左导轨102.1和右导轨102.2上，还包括左平动座启动器14和右平动座驱动器3，左平动座启动器14和右平动座驱动器3分别驱动左平动座107.1和右平动座107.2分别沿左导轨102.1和右导轨102.2的长度方向平动位移。
左焊枪支架28上还安装有沿水平Y方向延伸的丝杠滑块微调机构(附图中没有展示)，还包括第三丝杆电机8，第三丝杆电机8与丝杠滑块微调机构驱动连接，在第三丝杆电机8的驱动下，丝杠滑块微调机构上的滑块能沿水平Y方向做微调；第二感应头10和左焊枪12均安装在丝杠滑块微调机构的滑块上，第二感应头10和左焊枪12随丝杠滑块微调机构上的滑块沿Y方向微调水平位置。
本实施例的第一感应头11、第二感应头10、第三感应头5和第四感应头7均为光电感应头。
如附图1至4所示的基于感应头自动找点跟踪的自动焊接方法和工作原理，包括如下步骤：
在焊接系统的焊接执行端同步安装有感应头，在执行焊接之前，感应头随焊接执行端同步位移，感应头随焊接执行端同步位移的过程中追踪目标起焊点，进而确定目标起焊点的坐标，然后控制焊接执行端根据追踪到的坐标进行焊接。
具体追踪过程包括如下步骤；
步骤一、先在工装平台100上定位工装若干等距并列且沿水平X方向平行的栏杆立杆20，与此同时，还在工装平台100上定位工装沿水平Y方向平行的左栏杆横杆22.1和右栏杆横杆22.2；
在工装的过程中使各栏杆立杆20的两端分别垂直连接左栏杆横杆22.1和右栏杆横杆22.2；
各栏杆立杆20与左栏杆横杆22.1的连接处为左待焊接点，设左焊枪12在左待焊接点的启焊坐标为X1、Y1；
各栏杆立杆20与右栏杆横杆22.2的连接处为右待焊接点，设右焊枪6在右待焊接点的启焊坐标为X2、Y2；
初始状态下启焊坐标X1、Y1和启焊坐标X2、Y2均为未知状态；
步骤二、控制龙门移动横梁架103沿Y方向平动位移，此时左焊枪支架28和右焊枪支架29随龙门移动横梁架103同步沿Y方向平动位移；此时只让第四感应头7处于工作状态；
当右焊枪支架29上的第四感应头7沿水平Y方向平动过程中感应到第一根栏杆立杆20边缘时，第四感应头7感应到了Y2的具体位置，系统记录Y2的具体数值；此时暂停龙门移动横梁架103的运行；
然后开启左焊枪支架28上的第二感应头10，并且通过丝杠滑块微调机构带动左焊枪支架28上的第二感应头10和左焊枪12沿Y方向做平动，第二感应头10沿水平Y方向平动过程中也感应到第一根栏杆立杆20边缘时，第二感应头10感应到了Y1的具体位置，系统记录Y1的具体数值；
(理论上，Y1与Y2在数值上应该是相同的，得到Y2后就不用感应Y1，但是在实际操作过程由于各立杆20工装过程精确度不高的原因，造成立杆20有时是斜的，因此Y1与Y2在实际过程中有可能不相等，因此将Y1与Y2相互独立追踪更加稳妥，有利于提高焊接精度)
步骤三，开启第一感应头11和第三感应头5，控制左焊枪支架28沿水平X方向向左平动；控制右焊枪支架29沿水平X方向向右平动；
此时第一感应头11随左焊枪支架28沿水平X方向向左平动，第三感应头5随右焊枪支架29沿水平X方向向右平动；
当第一感应头11沿水平X方向向左平动的过程中感应到左栏杆横杆22.1的边缘时，第一感应头11感应到了X1的具体位置，系统记录X1的具体数值；
当第三感应头5沿水平X方向向右平动的过程中感应到右栏杆横杆22.2的边缘时，第三感应头5感应到了X2的具体位置，系统记录X2的具体数值；
至此，左焊枪12的启焊坐标为X1、Y1和右焊枪6的启焊坐标为X2、Y2均已被四个感应头精确追踪；
步骤四，通过控制龙门移动横梁架103的Y方向位置、左滑块104.1和右滑块104.2的X方向位置，使左焊枪12到达启焊坐标为X1、Y1处进行自动焊接，右焊枪6到达启焊坐标为X2、Y2处进行自动焊接；
至此，完成了对第一根栏杆立杆20两端的焊接；
步骤五，参照步骤二至步骤四，依次完成所有栏杆立杆20两端的焊接。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.基于感应头自动找点跟踪的自动焊接方法：其特征在于：包括如下步骤：
在焊接系统的焊接执行端同步安装有感应头，在执行焊接之前，感应头随焊接执行端同步位移，感应头随焊接执行端同步位移的过程中追踪目标起焊点，进而确定目标起焊点的坐标，然后控制焊接执行端根据追踪到的坐标进行焊接。
2.根据权利要求1所述的基于感应头自动找点跟踪的自动焊接方法，其特征在于：所述感应头追踪方法包括如下步骤：
步骤一、在工装的过程中使各栏杆立杆(20)的两端分别垂直连接左栏杆横杆(22.1)和右栏杆横杆(22.2)；
各栏杆立杆(20)与左栏杆横杆(22.1)的连接处为左待焊接点，设左焊枪(12)在左待焊接点的启焊坐标为X1、Y1；
各栏杆立杆(20)与右栏杆横杆(22.2)的连接处为右待焊接点，设右焊枪(6)在右待焊接点的启焊坐标为X2、Y2；
初始状态下启焊坐标X1、Y1和启焊坐标X2、Y2均为未知状态；
步骤二、控制龙门移动横梁架(103)沿Y方向平动位移，此时左焊枪支架(28)和右焊枪支架(29)随龙门移动横梁架(103)同步沿Y方向平动位移；此时只让第四感应头(7)处于工作状态；
当右焊枪支架(29)上的第四感应头(7)沿水平Y方向平动过程中感应到第一根栏杆立杆(20)边缘时，第四感应头(7)感应到了Y2的具体位置，系统记录Y2的具体数值；此时暂停龙门移动横梁架(103)的运行；
然后开启左焊枪支架(28)上的第二感应头(10)，并且通过丝杠滑块微调机构带动左焊枪支架(28)上的第二感应头(10)和左焊枪(12)沿Y方向做平动，第二感应头(10)沿水平Y方向平动过程中也感应到第一根栏杆立杆(20)边缘时，第二感应头(10)感应到了Y1的具体位置，系统记录Y1的具体数值；
步骤三，开启第一感应头(11)和第三感应头(5)，控制左焊枪支架(28)沿水平X方向向左平动；控制右焊枪支架(29)沿水平X方向向右平动；
此时第一感应头(11)随左焊枪支架(28)沿水平X方向向左平动，第三感应头(5)随右焊枪支架(29)沿水平X方向向右平动；
当第一感应头(11)沿水平X方向向左平动的过程中感应到左栏杆横杆(22.1)的边缘时，第一感应头(11)感应到了X1的具体位置，系统记录X1的具体数值；
当第三感应头(5)沿水平X方向向右平动的过程中感应到右栏杆横杆(22.2)的边缘时，第三感应头(5)感应到了X2的具体位置，系统记录X2的具体数值；
至此，左焊枪(12)的启焊坐标为X1、Y1和右焊枪(6)的启焊坐标为X2、Y2 均已被四个感应头精确追踪。
3.根据权利要求2所述的基于感应头自动找点跟踪的自动焊接方法：其特征在于：
步骤四，通过控制龙门移动横梁架(103)的Y方向位置、左滑块(104.1)和右滑块(104.2)的X方向位置，使左焊枪(12)到达启焊坐标为X1、Y1处进行自动焊接，右焊枪(6)到达启焊坐标为X2、Y2处进行自动焊接；
至此，完成了对第一根栏杆立杆(20)两端的焊接；
步骤五，参照步骤二至步骤四，依次完成所有栏杆立杆(20)两端的焊接。
4.基于感应头自动找点跟踪的自动焊接系统，其特征在于：包括工装平台(100)，所述工装平台(100)的上方设置有龙门移动横梁架(103)，所述龙门移动横梁架(103)的长度方向沿水平X方向平行，还包括龙门架驱动装置，所述龙门架驱动装置能驱动龙门移动横梁架(103)沿水平Y方向平动；
所述龙门移动横梁架(103)上设置有能沿长度方向滑动的左滑块(104.1)和右滑块(104.2)；所述左滑块(104.1)和右滑块(104.2)上分别安装有能做升降运动的左焊枪支架(28)和右焊枪支架(29)；
所述左焊枪支架(28)的下端安装有左焊枪(12)、第一感应头(11)和第二感应头(10)；所述右焊枪支架(29)的下端安装有右焊枪(6)、第三感应头(5)和第四感应头(7)；所述左焊枪(12)、右焊枪(6)、第一感应头(11)、第二感应头(10)、第三感应头(5)和第四感应头(7)均与所述工装平台(100)上工装的工件对应。
5.根据权利要求4所述的基于感应头自动找点跟踪的自动焊接系统，其特征在于：所述工装平台(100)上定位工装有若干等距并列的栏杆立杆(20)，各所述栏杆立杆(20)均沿水平X方向平行；所述工装平台(100)上还定位工装有两根沿水平Y方向平行的栏杆横杆(22)；
工装在工装平台(100)上两所述栏杆横杆(22)分别为左栏杆横杆(22.1)和右栏杆横杆(22.2)；各所述栏杆立杆(20)的两端分别垂直连接左栏杆横杆(22.1)和右栏杆横杆(22.2)；
各所述栏杆立杆(20)与所述左栏杆横杆(22.1)的连接处为左待焊接点，各所述栏杆立杆(20)与所述右栏杆横杆(22.2)的连接处为右待焊接点。
6.根据权利要求5所述的基于感应头自动找点跟踪的自动焊接系统，其特征在于：所述龙门移动横梁架(103)的左右端分别安装有第一丝杆电机(13)和第二丝杆电机(2)，所述第一丝杆电机(13)和第二丝杆电机(2)分别通过丝杠驱动连接所述左滑块(104.1)和右滑块(104.2)，使左滑块(104.1)和右滑块(104.2)分别沿龙门移动横梁架(103)的长度方向平动。
7.根据权利要求6所述的基于感应头自动找点跟踪的自动焊接系统，其特征在于：所述左滑块(104.1)和右滑块(104.2)上分别安装有左升降气缸(26)和右升降气缸(27)，所述左升降气缸(26)和右升降气缸(27)分别能带动所述左焊枪支架(28)和右焊枪支架(29)做上下升降运动。
8.根据权利要求7所述的基于感应头自动找点跟踪的自动焊接系统，其特征在于：所述龙门移动横梁架(103)的两端分别连接有向下延伸的左支撑柱(101.1)和右支撑柱(101.2)，所述左支撑柱(101.1)和右支撑柱(101.2)的下端分别设置左平动座(107.1)和右平动座(107.2)，所述工装平台(100)两侧分别对称设置有沿水平Y方向延伸的左导轨(102.1)和右导轨(102.2)，所述左平动座(107.1)和右平动座(107.2)分别安装在所述左导轨(102.1)和右导轨(102.2)上，还包括左平动座启动器(14)和右平动座驱动器(3)，所述左平动座启动器(14)和右平动座驱动器(3)分别驱动左平动座(107.1)和右平动座(107.2)分别沿左导轨(102.1)和右导轨(102.2)的长度方向平动位移。
9.根据权利要求8所述的基于感应头自动找点跟踪的自动焊接系统，其特征在于：所述左焊枪支架(28)上还安装有沿水平Y方向延伸的丝杠滑块微调机构，还包括第三丝杆电机(8)，第三丝杆电机(8)与丝杠滑块微调机构驱动连接，在第三丝杆电机8的驱动下丝杠滑块微调机构上的滑块能沿水平Y方向微调；所述第二感应头(10)和左焊枪(12)均安装在所述丝杠滑块微调机构的滑块上，第二感应头(10)和左焊枪(12)随所述丝杠滑块微调机构上的滑块沿Y方向微调水平位置。
10.根据权利要求9所述的基于感应头自动找点跟踪的自动焊接系统，其特征在于：所述第一感应头(11)、第二感应头(10)、第三感应头(5)和第四感应头(7)均为光电感应头。
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