CN110919238A - 一种自动焊接方法及焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及表面组装技术领域，公开了一种自动焊接方法及焊接装置。自动焊接方法包括：将标定工件放置于焊接装置上，获取所述标定工件的标记点的预设坐标ν₀，并规划焊接装置的预设焊接路径；将待焊接工件放置于焊接装置上，获取所述待焊接工件的标记点的实际坐标ν；比较ν₀与ν的值是否相等，若ν₀与ν不相等，则根据ν与ν₀的差值对预设焊接路径进行修正；焊接装置按照修正后的焊接路径对待焊接工件进行焊接。通过上述焊接方案焊接的工件精度高、效率高。一种用于应用上述自动焊接方法的焊接装置包括机架、主机、工作平台、机械手、焊枪及相机，该焊接装置通过运用上述焊接方法焊接的工件精度高、效率高。

Description

一种自动焊接方法及焊接装置

技术领域

本发明涉及表面组装技术领域，尤其涉及一种自动焊接方法及焊接装置。

背景技术

随着科技的发展，人工智能运用越来越广泛，自动焊接技术作为SMT(SurfaceMount Technology，表面组装技术)的重要组成，已经广泛地应用于汽车、电子及工业制造等领域。

现有技术中，自动焊接装置进行焊接时，先将工件放置于治具中，再将治具输送至焊接工装工作平台上，操作者先根据工件上焊点的位置对机械手焊接路径等参数进行预设调试，后续相同种类的工件输送至工作平台上后，机械手均按照预设的焊接路径进行焊接。

实际生产中，治具每次放置在工作平台上的位置会产生误差、治具长时间使用会产生磨损，这些情况都会导致工件相对于工作平台的位置与预设焊接路径不匹配，进而造成焊接精度低、产品不良率高、生产效率低的问题。

因此，亟需发明一种自动焊接方法来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种自动焊接方法，该方法焊接的工件精度高、效率高。

本发明的第二个目的在于提出一种焊接装置，该焊接装置通过运用上述焊接方法焊接的工件精度高、效率高。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种自动焊接方法，包括：

将标定工件放置于焊接装置上，获取所述标定工件的标记点的预设坐标ν₀，ν₀为矢量，并规划焊接装置的预设焊接路径；

将待焊接工件放置于焊接装置上，获取所述待焊接工件的标记点的实际坐标ν，ν为矢量；

比较ν₀与ν，若ν₀≠ν，则根据ν与ν₀的差值对预设焊接路径进行修正；

所述焊接装置按照修正后的焊接路径对待焊接工件进行焊接。

可选地，所述焊接装置包括相机，相机运动到预设拍照位置对标定工件进行拍照，以获取标定工件上的标记点的预设坐标ν₀，相机运动到预设拍照位置对待焊接工件进行拍照，以获取待焊接工件上的标记点的实际坐标ν。

可选地，所述标定工件上有两个标记点A和B，所述待焊接工件上有与标记点A对应的标记点A′和与标记点B对应的标记点B′；

获取标定工件上的标记点A的坐标ν_0A及标记点B的坐标ν_0B，ν_0A与ν_0B均为矢量；

获取待焊接工件上的标记点A′的坐标ν_A′及标记点B′的坐标ν_B′，ν_A′与ν_B′均为矢量；

若ν_A′≠ν_0A和/或ν_B′≠ν_0B，则根据ν_A′与ν_0A及ν_B′与ν_0B的差值对预设焊接路径进行修正。

可选地，所述焊接装置包括焊枪和工作平台，焊接路径包括焊枪的运动路径和/或工作平台的运动路径。

可选地，在获取所述标定工件上的标记点的预设坐标ν₀前，先对所述相机的运动精度进行标定。

可选地，所述相机的运动精度标定步骤如下：

相机对焊接装置上的标定块进行拍照，并获取标定块上的标记点的坐标；

相机执行预设的步长值τ₀，τ₀为矢量；

相机再次对所述标定块进行拍照，并获取此时标定块上的标记点的坐标；

根据上述两次获得的标定块上的标记点的坐标，计算相机的实际运动的步长值τ，τ为矢量；

若|τ₀ ²-τ²|≤ε，ε≥0，则认为相机标定成功。

可选地，相机实际执行的运动量μ＝μ₀+τ′，其中，μ₀为相机理论要执行的运动量，τ′为相机运动的补偿值，且τ′＝τ₀-τ，μ、μ₀及τ′均为矢量。

可选地，若|τ₀ ²-τ²|＞ε，ε≥0，则对相机进行调试，并重复对相机的标定步骤。

一种焊接装置，用于应用上述自动焊接方法，焊接装置包括：

机架与主机；

工作平台，其设置于所述机架上并与所述主机电连接，所述工作平台能够承载工件；

机械手，其设置于所述机架上并与所述主机电连接；

焊枪，其设置在所述机械手上，所述机械手能够带动所述焊枪对所述工件进行焊接；

相机，其与所述机械手相连接并与所述主机电连接，所述相机用于对所述工作平台上的所述工件进行拍照，并能将照片发送至主机。

可选地，所述工作平台能够相对于所述机架沿Y向运动，所述机械手能够带动所述焊枪相对于所述机架沿X向、Z向运动且能够沿Y轴转动，X向、Y向及Z向互相垂直。

本发明有益效果为：

本发明的自动焊接方法中，先获取标定工件上的标记点的预设坐标ν₀，并据此预设焊接装置的焊接路径，在后续对待焊接工件的焊接时，先获取待焊接工件的标记点的实际坐标ν，比较ν和ν₀的值是否相等，若ν₀与ν不相等，则根据ν与ν₀的差值对预设焊接路径进行修正，焊接装置以修正后的路径对待焊接工件进行焊接，保证每个待焊接工件的焊接路径与该待焊接工件的实际位置相匹配，进而提高待焊接工件的焊接精度，降低焊接的不良率，且对于相同的待焊接工件，焊接装置只需要在在待焊接工件位置与预设的焊接路径不匹配时对预设焊接路径进行修正，不必针对每个待焊接工件重新规划路径，计算量小，提高了焊接装置的工作效率。

本发明的焊接装置，通过应用上述焊接方法，焊接的工件精度高、效率高。

附图说明

图1是本发明施例一所述的自动焊接方法的流程图；

图2是本发明施例二所述的自动焊接方法的流程图；

图3是本发明提供的焊接装置的结构示意图。

图中：

1-机架；

2-主机；

3-机械手；

4-焊枪；

5-相机；

6-工作平台。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，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或两个元件的相互作用关系。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

现有技术中，自动焊接装置进行焊接时，操作者先根据工件上焊点的位置对机械手焊接路径等参数进行预设调试，后续相同种类的工件输送至工作平台上后，机械手均按照预设的焊接路径进行焊接。而实际生产中，治具每次放置在工作平台上的位置会产生误差、治具长时间使用会产生磨损，这些情况都会导致工件相对于工作平台的位置与预设焊接作业参数不匹配，进而造成焊接精度低、产品不良率高、生产效率低的问题。

针对上述问题本发明提供了一种自动焊接方法，其对工件的焊接精度高、且焊接效率高。

实施例一

如图1所示，本发明的自动焊接方法，包括：将标定工件放置于焊接装置上，获取标定工件的标记点的预设坐标ν₀，ν₀为矢量，并规划焊接装置的预设焊接路径；将待焊接工件放置于焊接装置上，获取待焊接工件的标记点的实际坐标ν，ν为矢量；比较ν₀与ν，若ν₀≠ν，则根据ν与ν₀的差值对预设焊接路径进行修正；焊接装置按照修正后的焊接路径对待焊接工件进行焊接。

本发明的自动焊接方法，焊接装置在对待焊接工件进行焊接前，先比较待焊接工件的标记点的实际坐标ν和标定工件的标记点的预设坐标ν₀的值是否相等，若ν₀与ν不相等，则根据ν与ν₀的差值对预设焊接路径进行修正，焊接装置再以修正后的路径对待焊接工件进行焊接，保证每个待焊接工件的焊接路径与该待焊接工件的实际位置相匹配，进而提高待焊接工件的焊接精度，降低焊接的不良率；且对于相同的待焊接工件，焊接装置只需要在待焊接工件位置与预设的焊接路径不匹配时对预设焊接路径进行修正，而不必针对每个待焊接工件重新规划路径，计算量小，提高了焊接装置的工作效率。

在比较标定工件的标记点的预设坐标ν₀与待焊接工件的标记点的实际坐标ν的值是否相等时，若ν₀与ν相等，则表明当前待焊接工件的位置与预设焊接路径相匹配，焊接装置直接按照预设的焊接路径进行焊接即可保证当前待焊接工件的焊接精度。

具体的，焊接装置包括相机，当焊接装置上放置有标定工件时，相机运动到预设拍照位置对标定工件进行拍照，以获取标定工件上的标记点的预设坐标ν₀，同理地，当焊接装置上放置有待焊接工件时，相机运动到预设拍照位置对待焊接工件进行拍照，以获取待焊接工件上的标记点的实际坐标ν。

可选地，焊接装置包括焊枪和工作平台，本实施例中，焊接路径包括焊枪的运动路径和工作平台的运动路径。在其他实施例中，根据焊接装置的具体结构，焊接路径可以只有焊枪的运动路径或工作平台的运动路径。在焊接装置对待焊接工件执行完焊接操作后，返回至获取待焊接工件上标记点预设坐标ν₀的步骤，以对下一个待焊接工件进行焊接。

需要说明的是，标定工件为与待焊接工件规格尺寸一致的工件，标定工件只是做为参考，用于辅助焊接装置获取标记点的预设坐标ν₀及焊接装置的预设焊接路径的工件。

实施例二

如图2所示，本实施例与实施例一的区别为，标定工件上有两个标记点A和B，待焊接工件上有与标记点A对应的标记点A′和与标记点B对应的标记点B′。在焊接前，先将标定工件放置在焊接装置上，获取标定工件上的标记点A的坐标ν_0A及标记点B的坐标ν_0B，ν_0A与ν_0B均为矢量，焊接装置规划预设焊接路径；接着将标定工件从焊接装置上取下，并将待焊接工件放置在焊接装置上，获取待焊接工件上的标记点A′的坐标ν_A′及标记点B′的坐标ν_B′，ν_A′与ν_B′均为矢量；比较A和A′的坐标与B和B′的坐标，若ν_A′≠ν_0A和/或ν_B′≠ν_0B，则根据ν_A′与ν_0A及ν_B′与ν_0B的差值对预设焊接路径进行修正。若ν_A′＝ν_0A且ν_B′＝ν_0B，则焊接装置按照预设的焊接路径对待焊接工件进行焊接。本实施例中，标定工件和待焊接工件上的标定点均对应设置两个，焊接装置能够根据两组对应坐标偏差，来修正待焊接工件相对于标定工件在一个平面上的平移位置偏差与转动位置偏差。

可选地，标定工件和待焊接工件上的标定点还可以对应只设置一个或者对应设置三个。当标定工件和待焊接工件上的标定点对应设置一个时，焊接装置只能实现修正待焊接工件相对于标定工件在一个平面上的平移位置偏差。当标定工件和待焊接工件上的标定点对应设置三个时，焊接装置能够修正待焊接工件相对于标定工件在三维空间的位置偏差。

优选地，为了避免相机处于安装不稳定、位置偏斜等等非正常工作状态，导致不能够准确拍摄标记点的位置，在获取标定工件上的标记点的预设坐标ν₀前，先对相机的运动精度进行标定。

如图2所示，相机的运动精度标定的方法，包括：先将标定块放置在焊接装置上，相机对标定块进行拍照，并获取标定块上的标记点的坐标；控制相机执行预设的步长值τ₀，τ₀为矢量；执行完成后，相机再次对标定块进行拍照，并获取此时标定块上的标记点的坐标；根据上述两次获得的标定块上的标记点的坐标，计算相机的实际运动的步长值τ，τ为矢量；若|τ₀ ²-τ²|≤ε，ε≥0，则认为相机标定成功，则将标定工件放置在焊接装置上，开始进行获取标定工件上的标记点的预设坐标ν₀的步骤。需要说明的是，ε为表征相机正常工作的最大允许误差值，若|τ₀ ²-τ²|＞ε，则相机标定失败，即表明相机处于非正常工作状态，操作者需要先对相机的安装状态进行调试，并再次对相机进行标定的过程，直至结果为|τ₀ ²-τ²|≤ε。

优选地，为了提高相机的实际运动精度，在相机标定结束后，计算出相机实际的运动偏差，并得到相机运动补偿值τ′，在后续的步骤中，相机实际执行的运动量μ＝μ₀+τ′，其中，μ₀为相机理论要执行的运动量，τ′为相机运动补偿值，且τ′＝τ₀-τ，μ、μ₀及τ′均为矢量。通过在相机的理论要执行的运动量μ₀上加相机运动的上补偿值τ′，可以对相机的运动误差进行补偿，提高相机的实际运动精度进而提高待焊接工件的焊接精度。

进一步优选地，相机可以向焊接装置实时反馈相机的位置信息。

本实施例提供的自动焊接方法的具体步骤如下：

S1，相机对标定块进行拍照，并获取标定块上的标记点的坐标；

S2，相机执行预设的步长值τ₀；

S3，相机再次对标定块进行拍照，并获取此时标定块上的标记点的坐标；

S4，根据上述两次标定块上的标记点的坐标，计算相机的实际运动的步长值τ；

S5，判断是否|τ₀ ²-τ²|≤ε；若是，则进行S61，若否，则进行S62；

S61，将标定工件放置于焊接装置上，获取标定工件上的标记点A的坐标ν_0A及标记点B的坐标ν_0B，并规划焊接装置的预设焊接路径；

S62，调整相机的安装状态，并接着进行S1；

S7，将待焊接工件放置于焊接装置上，并获取标记点A′的坐标ν_A′及标记点B′的坐标ν_B′；

S8，判断是否ν_A′≠ν_0A和/或ν_B′≠ν_0B，若是，则进行S92，若否，则进行S91；

S91，焊接装置按照预设焊接路径对待焊接工件进行焊接，并返回S7；

S92，根据ν_A′与ν_0A和ν_B′与ν_0B的差值对预设焊接路径进行修正；

S10，焊接装置按照修正后的焊接路径对待焊接工件进行焊接，并返回S7。

本发明还提供了一种采用上述自动焊接方法的焊接装置，如图3所示，焊接装置包括机架1、主机2、工作平台6、机械手3、焊枪4及相机5。工作平台6设置于机架1上并与主机2电连接，工作平台6能够承载工件，机械手3设置于机架1上并与主机2电连接，焊枪4设置在机械手3上，机械手3能够带动焊枪4对工件进行焊接，相机5与机械手3相连接并与主机2电连接，相机5用于对工作平台6上的工件进行拍照，并能将照片发送至主机2。该焊接装置通过运用上述焊接方法，焊接效率高，且能够保证工件具有较高的焊接精度。

可选地，工作平台6能够相对于机架1沿Y向运动，机械手3能够带动焊枪相对于机架1沿X向、Z向运动且能够沿X轴转动。

需要说明的是，本发明的焊接装置除了能够采用上述的自动焊接方法外，对于没有易于识别的标记点的工件而言，本焊接装置能够通过相机对工件进行拍照，并通过主机识别工件上的所有焊接点的坐标，主机根据所有焊接点的坐标规划针对该工件的焊接路径，以实现对该工件的精确焊接，焊接装置在对没有易于识别的标记点的工件进行焊接时，也需要对相机进行标定，相机标定过程与自动焊接方法实施例二中相同，在此不再赘述。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种自动焊接方法，其特征在于，包括：

将标定工件放置于焊接装置上，获取所述标定工件的标记点的预设坐标ν₀，ν₀为矢量，并规划焊接装置的预设焊接路径；

将待焊接工件放置于焊接装置上，获取所述待焊接工件的标记点的实际坐标ν，ν为矢量；

比较ν₀与ν，若ν₀≠ν，则根据ν与ν₀的差值，对预设焊接路径进行修正；

所述焊接装置按照修正后的焊接路径对待焊接工件进行焊接。

2.如权利要求1所述的自动焊接方法，其特征在于，所述焊接装置包括相机，相机运动到预设拍照位置对标定工件进行拍照，以获取标定工件上的标记点的预设坐标ν₀，相机运动到预设拍照位置对待焊接工件进行拍照，以获取待焊接工件上的标记点的实际坐标ν。

3.如权利要求2所述的自动焊接方法，其特征在于，所述标定工件上有两个标记点A和B，所述待焊接工件上有与标记点A对应的标记点A′和与标记点B对应的标记点B′；

获取标定工件上的标记点A的坐标ν_0A及标记点B的坐标ν_0B，ν_0A与ν_0B均为矢量；

获取待焊接工件上的标记点A′的坐标ν_A′及标记点B′的坐标ν_B′，ν_A′与ν_B′均为矢量；

若ν_A′≠ν_0A和/或ν_B′≠ν_0B，则根据ν_A′与ν_0A及ν_B′与ν_0B的差值对预设焊接路径进行修正。

4.如权利要求2或3所述的自动焊接方法，其特征在于，所述焊接装置包括焊枪和工作平台，所述焊接路径包括焊枪的运动路径和/或工作平台的运动路径。

5.如权利要求4所述的自动焊接方法，其特征在于，在获取所述标定工件上的标记点的预设坐标ν₀前，先对所述相机的运动精度进行标定。

6.如权利要求5所述的自动焊接方法，其特征在于，所述相机的运动精度标定步骤如下：

相机对焊接装置上的标定块进行拍照，并获取标定块上的标记点的坐标；

相机执行预设的步长值τ₀，τ₀为矢量；

相机再次对所述标定块进行拍照，并获取此时标定块上的标记点的坐标；

根据上述两次获得的标定块上的标记点的坐标，计算相机的实际运动的步长值τ，τ为矢量；

若|τ₀ ²-τ²|≤ε，ε≥0，则认为相机标定成功。

7.如权利要求6所述的自动焊接方法，其特征在于，相机实际执行的运动量μ＝μ₀+τ′，其中，μ₀为相机理论要执行的运动量，τ′为相机运动的补偿值，且τ′＝τ₀-τ，μ、μ₀及τ′均为矢量。

8.如权利要求7所述的自动焊接方法，其特征在于，若|τ₀ ²-τ²|＞ε，ε≥0，则对相机进行调试，并重复对相机的标定步骤。

9.一种焊接装置，其特征在于，所述焊接装置用于应用如权利要求1-8中任一项所述自动焊接方法，所述焊接装置包括：

机架(1)与主机(2)；

工作平台(6)，其设置于所述机架(1)上并与所述主机(2)电连接，所述工作平台(6)能够承载工件；

机械手(3)，其设置于所述机架(1)上并与所述主机(2)电连接；

焊枪(4)，其设置在所述机械手(3)上，所述机械手(3)能够带动所述焊枪(4)对所述工件进行焊接；

相机(5)，其与所述机械手(3)相连接并与所述主机(2)电连接，所述相机(5)用于对所述工作平台(6)上的所述工件进行拍照，并能将照片发送至主机(2)。

10.如权利要求9所述的焊接装置，其特征在于，所述工作平台(6)能够相对于所述机架(1)沿Y向运动，所述机械手(3)能够带动所述焊枪(4)相对于所述机架(1)沿X向、Z向运动且能够沿X轴转动，X向、Y向及Z向互相垂直。

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