CN110977260B - 白车身的智能补焊系统及随动补焊方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种白车身的智能补焊系统，包括用于输送白车身的白车身输送装置、多个补焊机器人、视觉传感器、焊点检测装置及中枢控制系统；补焊机器人分别设置于白车身输送装置的两侧，用于带动焊接设备执行焊接任务；视觉传感器设置于起始端，用于定位待检测白车身的位置并反馈；中枢控制系统依据视觉传感器的检测结果对所有补焊机器人的运动轨迹进行修正，再将修正后的规划路径传输至补焊机器人；焊点检测装置设置于白车身输送装置的末端，用于检测特定位置的焊点，记录并输出结果。该方法实现了补焊线整体规划，兼具补焊、焊点检测功能，可以解决现有生产线存在的问题。

Description

白车身的智能补焊系统及随动补焊方法

技术领域

本发明涉及白车身补焊技术领域，具体涉及白车身的智能补焊系统及随动补焊方法。

背景技术

白车身的补焊线是在车身各分总成已经过主焊线进行点焊连接之后，通过大规模增加焊点来进一步加强整体刚性的生产流水线。补焊线主要由焊接设备、输送装置、工装夹具、机器人、控制系统这五部分组成，现在的汽车主机厂里面，虽然补焊线组成设备之间有差异，但都是go&stop的产线设计理念。即补焊线是由多个单独的补焊工位串联而成，每个工位在功能上均是彼此独立的，各自承担车身某些区域的补焊点焊接任务。产线规划时，各个工位的焊点需提前规划并通过仿真验证，之后通过离线编程的方式生成轨迹并导入到机器人。待到正式生产时，白车身在每个工位均需通过工装夹具进行固定约束，然后机器人在控制系统发出指令后运行固定轨迹完成车身上补焊点的焊接。

当前这种设计方式存在以下几个缺点：

1)生产节拍浪费：白车身在不同工位之间需要传输，到达工位时还需要夹具定位，这些过程时间均会造成生产节拍上的损失；

2)投资成本高昂：每个工位都有独立的焊接夹具及控制系统，为了更柔性地兼容多个车型，夹具形式都会变得较为复杂。加之，为提升效率需要更多的工位，总体产线的设计成本及硬件成本较高。

3)智能化程度低：从补焊点的分组规划、轨迹仿真到焊点质量的确认与优化均需要大量的人工投入，过程对操作人员依赖性高、调试周期长；一旦发生工艺变更，还会涉及到多个工位的更改调试，总体的智能化水平较低。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种白车身的智能补焊系统及随动补焊方法，其实现了补焊线整体规划，兼具补焊、焊点检测功能，可以解决现有生产线生产节拍低、投资成本高、智能化程度低等问题。

为此，本发明提供的技术方案如下：

一种白车身的智能补焊系统，包括白车身输送装置、多个补焊机器人、视觉传感器、焊点检测装置及中枢控制系统；

所述白车身输送装置用于将白车身输送至各相关工位；优选，白车身输送装置匀速运动；

白车身进入补焊机器人或焊点检测装置的工作区域时，会由设置于补焊机器人或焊点检测装置左侧的光电传感器向其发送信号，或者由白车身输送装置向相应设备发送信号；所述补焊机器人分别设置于白车身输送装置的两侧，其末端安装有焊接设备，当接收到白车身进入工作领域的信号后，带动焊接设备按照规划路径完成白车身上特定位置的焊接工作，同时所述焊接设备实时将焊接工艺参数传输至中枢控制系统；所述焊接设备从中枢控制系统获取规划路径；

所述视觉传感器设置于白车身输送装置的起始端，用于准确定位待检测白车身在白车身输送装置上的位置，并将检测结果输送至中枢控制系统；所述中枢控制系统依据视觉传感器的检测结果对所有补焊机器人的运动轨迹进行修正，再将修正后的规划路径传输至补焊机器人；

所述焊点检测装置设置于白车身输送装置的末端，用于按照所述中枢控制系统规划的检测轨迹对白车身上特定位置的焊点进行检测，记录并输出结果。

进一步，所述中枢控制系统规划焊点检测装置的检测轨迹时按照如下步骤进行：

1)收集各焊接设备的工艺参数波动超过预设范围的焊点，将其和预选焊点一并作为待检测焊点；所述预选焊点是通过以往检测数据，分析得到的不稳定焊点；

2)所述中枢控制系统依据待检测焊点的位置划分具体焊点检测装置的检测区域，再进行路径规划，确定具体焊点检测装置的检测轨迹并将其传输至焊点检测装置。

进一步，所述白车身输送装置为链板输送机、滑橇输送机或AGV。

进一步，所述焊点检测装置为末端安装有焊点缺陷视觉检测装置的机器人，其检测路径从所述中枢控制系统获取；所述焊点缺陷视觉检测装置先采集待检测位置的图片，经图像处理获取焊点尺寸及/或形状信息，通过模板匹配，获取检测结果。

进一步，所述中枢控制系统发送给补焊机器人的规划路径是在工作状态下保证补焊机器人和待检测白车身相对静止的条件下进行规划的；

所述中枢控制系统发送给焊点检测装置的检测轨迹是在工作状态下保证焊点检测装置和待检测白车身相对静止的条件下进行规划的。

进一步，所述视觉传感器定位待检测白车身在白车身输送装置上的位置时，采用的方法是：采集待检测白车身的照片，与对应位置相应车型的模板图像进行匹配，获取待检测白车身所在位置与系统预设位置的偏差，继而得出白车身的位置。

进一步，所述中枢控制系统包括任务规划层和质量监控层；

所述任务规划层内包括焊点任务分配模块、机器人路径规划模块和机器人轨迹离线编程模块；所述焊点任务分配模块用于依据补焊机器人相对于待焊接白车身的相对位置将焊接范围分别给白车身；所述机器人路径规划模块依据待焊接白车身相对于模板位置的偏差重新规划补焊机器人运动路径，并下发至补焊机器人；所述机器人轨迹离线编程模块用于在导入不同于模板中白车身车型的数模时，自动模拟规划各个补焊机器人的运动轨迹，当验证合格后储存为模板数据，并被焊点任务分配模块和机器人路径规划模块调用；

所述质量监控层包括数据分析处理模块、焊点标记模块和检测路径规划模块，所述数据分析处理模块用于监控各焊接设备的工艺参数，筛选出工艺参数波动超过预设范围的焊点；所述焊点标记模块将筛选出的焊点和预选焊点一并作为待检测焊点标记后输出至检测路径规划模块，所述预选焊点是通过以往检测数据，分析得到的不稳定焊点；所述检测路径规划模块依据待检测焊点的位置进行路径规划，确定具体焊点检测装置的检测轨迹并将其传输至焊点检测装置。

一种白车身的随动补焊方法，包括如下步骤：

1)白车身被白车身输送装置输送至各相关工位并以相同速度通过；视觉传感器设置于白车身输送装置的起始端，当白车身经过时采集白车身图片，与模板图像匹配，确定待焊接白车身在白车身输送装置上的位置，此检测结果输送至中枢控制系统；所述中枢控制系统依据视觉传感器的检测结果对所有补焊机器人的运动轨迹进行修正，再将修正后的规划路径传输至补焊机器人；

2)白车身随白车身输送装置向前运动，先经过光电传感器，其在白车身通过时向其相邻补焊机器人发送代表白车身进入其工作区域的信号；或者白车身进入某一补焊机器人的工作区域时，带其运动的白车身输送装置向相应补焊机器人发送信号；白车身在某一补焊机器人的工作区时，补焊机器人带动焊接设备按照规划路径完成白车身上特定位置的焊接工作，同时所述焊接设备实时将焊接工艺参数传输至中枢控制系统；

同上，白车身经过多个补焊机器人后，完成焊接；

3)白车身随白车身输送装置向前运动，先经过光电传感器，其在白车身通过时向其相邻焊点检测装置发送代表白车身进入其工作区域的信号，或者白车身进入某一焊点检测装置的工作区域时，带其运动的白车身输送装置向相应焊点检测装置发送信号；焊点检测装置按照中枢控制系统规划的检测轨迹对白车身上特定位置的焊点进行检测，记录并输出结果。

进一步，所述中枢控制系统发送给补焊机器人的规划路径是在工作状态下保证补焊机器人和待检测白车身相对静止的条件下进行规划的；

所述中枢控制系统发送给焊点检测装置的检测轨迹是在工作状态下保证焊点检测装置和待检测白车身相对静止的条件下进行规划的。

本发明提供的技术方案具有如下优势：

1)随动补焊的方式有利于提升机器人的工作时长占比，减去了当前补焊线上车身在传输及固定过程中浪费的时间，大幅提升了工位节拍；

2)只需白车身输送装置，无需工装夹具即能实现整个工作流程，能解决多车型共线的问题，降低了产线的总体投资成本；

3)新车型导入时，中枢控制系统整体规划补焊机器人、焊点检测装置的工作路径，生产、检测性能兼顾，产线智能化提高，减少生产线的调试时长，加快上市周期。

附图说明

图1为本发明提供的白车身的智能补焊系统示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行详细描述。

如图1所示，一种白车身的智能补焊系统，包括白车身输送装置3、多个补焊机器人7、视觉传感器2、焊点检测装置9及中枢控制系统1；

白车身输送装置3用于将白车身输送至各相关工位；优选，白车身输送装置是匀速运动的，以方便相关设备确定白车身的位置；具体使用时：白车身输送装置3为链板输送机、滑橇输送机或AGV，或者其他能负重白车身后依然能以设定速度运动的传输设备；

白车身进入补焊机器人或焊点检测装置的工作区域时，会由设置于补焊机器人或焊点检测装置左侧的光电传感器5向其发送信号(以白车身输送装置3的运动方向为基准，其上某一点先经过的位置为左；)，或者由白车身输送装置向相应设备发送信号；

补焊机器人7分别设置于白车身输送装置3的两侧，其末端安装有焊接设备6，当接收到白车身进入工作领域的信号后，带动焊接设备6按照规划路径完成白车身上特定位置的焊接工作，同时焊接设备6实时将焊接工艺参数传输至中枢控制系统；焊接设备6从中枢控制系统获取规划路径；

视觉传感器2设置于白车身输送装置3的起始端，用于准确定位待检测白车身在白车身输送装置3上的位置，并将检测结果输送至中枢控制系统；中枢控制系统依据视觉传感器2的检测结果对所有补焊机器人7的运动轨迹进行修正，再将修正后的规划路径传输至补焊机器人7；

焊点检测装置9设置于白车身输送装置3的末端，用于按照中枢控制系统规划的检测轨迹对白车身上特定位置的焊点进行检测，记录并输出结果。

工作过程中只需白车身输送装置，无需工装夹具即能实现整个工作流程，能解决多车型共线的问题，降低了产线的总体投资成本；同时，随动补焊的方式有利于提升机器人的工作时长占比，减去了当前补焊线上车身在传输及固定过程中浪费的时间，大幅提升了工位节拍。

具体来说：焊点检测装置9为末端安装有焊点缺陷视觉检测装置的机器人8，其检测路径从中枢控制系统获取；焊点缺陷视觉检测装置先采集待检测位置的图片，经图像处理获取焊点尺寸及/或形状信息，通过模板匹配，获取检测结果。

作为本发明的一种实施方式：中枢控制系统规划焊点检测装置9的检测轨迹时按照如下步骤进行，此处仅给出的是一种示例，现有技术中的其他方式也可以应用：

1)收集各焊接设备6的工艺参数波动超过预设范围的焊点，将其和预选焊点一并作为待检测焊点；所述预选焊点是通过以往检测数据，分析得到的不稳定焊点；

2)中枢控制系统依据待检测焊点的位置划分具体焊点检测装置9的检测区域，再进行路径规划，确定具体焊点检测装置9的检测轨迹并将其传输至焊点检测装置9；

工作状态中，白车身由白车身输送装置3运送到各检测工位，中枢控制系统发送给补焊机器人7的规划路径是在工作状态下保证补焊机器人7和待检测白车身相对静止的条件下进行规划的；中枢控制系统发送给焊点检测装置9的检测轨迹是在工作状态下保证焊点检测装置9和待检测白车身相对静止的条件下进行规划的。

进一步，视觉传感器2定位待检测白车身在白车身输送装置3上的位置时，采用的方法是：采集待检测白车身的照片，与对应位置相应车型的模板图像进行匹配，获取待检测白车身所在位置与系统预设位置的偏差，继而得出白车身的位置。

为了实现补焊机器人7的运动轨迹/焊点检测装置9的检测轨迹智能规划，中枢控制系统包括任务规划层和质量监控层；

任务规划层内包括焊点任务分配模块、机器人路径规划模块和机器人轨迹离线编程模块；焊点任务分配模块用于依据补焊机器人7相对于待焊接白车身4的相对位置将焊接范围分别给白车身；机器人路径规划模块依据待焊接白车身4相对于模板位置的偏差重新规划补焊机器人7运动路径，并下发至补焊机器人7；机器人轨迹离线编程模块用于在导入不同于模板中白车身车型的数模时，自动模拟规划各个补焊机器人7的运动轨迹，当验证合格后储存为模板数据，并被焊点任务分配模块和机器人路径规划模块调用；

质量监控层包括数据分析处理模块、焊点标记模块和检测路径规划模块，数据分析处理模块用于监控各焊接设备6的工艺参数，筛选出工艺参数波动超过预设范围的焊点；焊点标记模块将筛选出的焊点和预选焊点一并作为待检测焊点标记后输出至检测路径规划模块，所述预选焊点是通过以往检测数据，分析得到的不稳定焊点；检测路径规划模块依据待检测焊点的位置进行路径规划，确定具体焊点检测装置9的检测轨迹并将其传输至焊点检测装置9。

当新车型导入时，中枢控制系统整体规划补焊机器人、焊点检测装置的工作路径，生产、检测性能兼顾，产线智能化提高，减少生产线的调试时长，加快上市周期。

一种白车身的随动补焊方法，包括如下步骤：

1)白车身被白车身输送装置3输送至各相关工位；视觉传感器2设置于白车身输送装置3的起始端，当白车身经过时采集白车身图片，与模板图像匹配，确定待焊接白车身4在白车身输送装置3上的位置，此检测结果输送至中枢控制系统；中枢控制系统依据视觉传感器2的检测结果对所有补焊机器人7的运动轨迹进行修正，再将修正后的规划路径传输至补焊机器人7；

2)白车身随白车身输送装置3向前运动，先经过光电传感器5，其在白车身通过时向其相邻补焊机器人7发送代表白车身进入其工作区域的信号；或者白车身进入某一补焊机器人的工作区域时，带其运动的白车身输送装置向相应补焊机器人发送信号；白车身在某一补焊机器人7的工作区时，补焊机器人7带动焊接设备6按照规划路径完成白车身上特定位置的焊接工作，同时焊接设备6实时将焊接工艺参数传输至中枢控制系统；

同上，白车身经过多个补焊机器人7后，完成焊接；

3)白车身随白车身输送装置3向前运动，先经过光电传感器5，其在白车身通过时向其相邻焊点检测装置9发送代表白车身进入其工作区域的信号，或者白车身进入某一焊点检测装置的工作区域时，带其运动的白车身输送装置向相应焊点检测装置发送信号；焊点检测装置9按照中枢控制系统规划的检测轨迹对白车身上特定位置的焊点进行检测，记录并输出结果。

工作状态中，白车身被白车身输送装置3运送到相关工位，为了保证正常测试，中枢控制系统发送给补焊机器人7的规划路径是在工作状态下保证补焊机器人7和待检测白车身相对静止的条件下进行规划的；中枢控制系统发送给焊点检测装置9的检测轨迹是在工作状态下保证焊点检测装置9和待检测白车身相对静止的条件下进行规划的。

前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围旨在由所附权利要求书及其等价形式所限定。

Claims (9)

1.一种白车身的智能补焊系统，其特征在于：包括白车身输送装置、多个补焊机器人、视觉传感器、焊点检测装置及中枢控制系统；

所述白车身输送装置用于将白车身输送至各相关工位；

白车身进入补焊机器人或焊点检测装置的工作区域时，会由设置于补焊机器人或焊点检测装置左侧的光电传感器向其发送信号，或者由白车身输送装置向相应设备发送信号；

所述补焊机器人分别设置于白车身输送装置的两侧，其末端安装有焊接设备，当接收到白车身进入工作领域的信号后，带动焊接设备按照规划路径完成白车身上特定位置的焊接工作，同时所述焊接设备实时将焊接工艺参数传输至中枢控制系统；所述焊接设备从中枢控制系统获取规划路径；

所述视觉传感器设置于白车身输送装置的起始端，用于准确定位待检测白车身在白车身输送装置上的位置，并将检测结果输送至中枢控制系统；所述中枢控制系统依据视觉传感器的检测结果对所有补焊机器人的运动轨迹进行修正，再将修正后的规划路径传输至补焊机器人；

所述焊点检测装置设置于白车身输送装置的末端，用于按照所述中枢控制系统规划的检测轨迹对白车身上特定位置的焊点进行检测，记录并输出结果；

所述中枢控制系统包括任务规划层和质量监控层；

所述任务规划层内包括焊点任务分配模块、机器人路径规划模块和机器人轨迹离线编程模块；所述焊点任务分配模块用于依据补焊机器人相对于待焊接白车身的相对位置将焊接范围分别给白车身；所述机器人路径规划模块依据待焊接白车身相对于模板位置的偏差重新规划补焊机器人运动路径，并下发至补焊机器人；所述机器人轨迹离线编程模块用于在导入不同于模板中白车身车型的数模时，自动模拟规划各个补焊机器人的运动轨迹，当验证合格后储存为模板数据，并被焊点任务分配模块和机器人路径规划模块调用；

所述质量监控层包括数据分析处理模块、焊点标记模块和检测路径规划模块，所述数据分析处理模块用于监控各焊接设备的工艺参数，筛选出工艺参数波动超过预设范围的焊点；所述焊点标记模块将筛选出的焊点和预选焊点一并作为待检测焊点标记后输出至检测路径规划模块，所述预选焊点是通过以往检测数据，分析得到的不稳定焊点；所述检测路径规划模块依据待检测焊点的位置进行路径规划，确定具体焊点检测装置的检测轨迹并将其传输至焊点检测装置。

2.如权利要求1所述白车身的智能补焊系统，其特征在于：所述中枢控制系统规划焊点检测装置的检测轨迹时按照如下步骤进行：

1）收集各焊接设备的工艺参数波动超过预设范围的焊点，将其和预选焊点一并作为待检测焊点；所述预选焊点是通过以往检测数据，分析得到的不稳定焊点；

2）所述中枢控制系统依据待检测焊点的位置划分具体焊点检测装置的检测区域，再进行路径规划，确定具体焊点检测装置的检测轨迹并将其传输至焊点检测装置。

3.如权利要求1所述白车身的智能补焊系统，其特征在于：所述白车身输送装置为链板输送机、滑橇输送机或AGV。

4.如权利要求1所述白车身的智能补焊系统，其特征在于：所述焊点检测装置为末端安装有焊点缺陷视觉检测装置的机器人，其检测路径从所述中枢控制系统获取；所述焊点缺陷视觉检测装置先采集待检测位置的图片，经图像处理获取焊点尺寸及/或形状信息，通过模板匹配，获取检测结果。

5.如权利要求1所述白车身的智能补焊系统，其特征在于：所述中枢控制系统发送给补焊机器人的规划路径是在工作状态下保证补焊机器人和待检测白车身相对静止的条件下进行规划的；

所述中枢控制系统发送给焊点检测装置的检测轨迹是在工作状态下保证焊点检测装置和待检测白车身相对静止的条件下进行规划的。

6.如权利要求1所述白车身的智能补焊系统，其特征在于：所述视觉传感器定位待检测白车身在白车身输送装置上的位置时，采用的方法是：采集待检测白车身的照片，与对应位置相应车型的模板图像进行匹配，获取待检测白车身所在位置与系统预设位置的偏差，继而得出白车身的位置。

7.如权利要求1所述白车身的智能补焊系统，其特征在于：白车身输送装置匀速运动。

8.利用如权利要求1所述智能补焊系统对白车身进行随动补焊的方法，其特征在于包括如下步骤：

1）白车身被白车身输送装置输送至各相关工位；视觉传感器设置于白车身输送装置的起始端，当白车身经过时采集白车身图片，与模板图像匹配，确定待焊接白车身在白车身输送装置上的位置，此检测结果输送至中枢控制系统；所述中枢控制系统依据视觉传感器的检测结果对所有补焊机器人的运动轨迹进行修正，再将修正后的规划路径传输至补焊机器人；

2）白车身随白车身输送装置向前运动，先经过光电传感器，其在白车身通过时向其相邻补焊机器人发送代表白车身进入其工作区域的信号；或者白车身进入某一补焊机器人的工作区域时，带其运动的白车身输送装置向相应补焊机器人发送信号；

白车身在某一补焊机器人的工作区时，补焊机器人带动焊接设备按照规划路径完成白车身上特定位置的焊接工作，同时所述焊接设备实时将焊接工艺参数传输至中枢控制系统；

同上，白车身经过多个补焊机器人后，完成焊接；

3）白车身随白车身输送装置向前运动，先经过光电传感器，其在白车身通过时向其相邻焊点检测装置发送代表白车身进入其工作区域的信号，或者白车身进入某一焊点检测装置的工作区域时，带其运动的白车身输送装置向相应焊点检测装置发送信号；焊点检测装置按照中枢控制系统规划的检测轨迹对白车身上特定位置的焊点进行检测，记录并输出结果。

9.如权利要求8所述方法，其特征在于：所述中枢控制系统发送给补焊机器人的规划路径是在工作状态下保证补焊机器人和待检测白车身相对静止的条件下进行规划的；

所述中枢控制系统发送给焊点检测装置的检测轨迹是在工作状态下保证焊点检测装置和待检测白车身相对静止的条件下进行规划的。

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