CN111112885A - 一种视觉系统在工件上下料及焊缝自适应定位的焊接系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种视觉系统在工件上下料及焊缝自适应定位的焊接系统，涉及机器人与视觉技术领域。该视觉系统在工件上下料及焊缝自适应定位的焊接系统，包括PLC控制器、相机镜头A、相机镜头B、机器人控制柜A、机器人控制柜B、上料机械手、下料机械手、焊机控制柜、焊枪、焊接平台和传送带，所述PLC控制器、相机镜头A、相机镜头B、机器人控制柜A、机器人控制柜B通过工业总线电性连接，所述焊机控制柜与焊枪通过枪缆电性连接。通过视觉系统的使用节约了人力成本，改善了生产安全的问题，为客户创造良好的生产效益，可以实现自动检测，减少工人劳动强度，提高自动化程度，提高工作效率，减少人为操作出现的不稳定及不确定性，维持产品品质稳定性。

Description

一种视觉系统在工件上下料及焊缝自适应定位的焊接系统

技术领域

本发明涉及机器人与视觉技术领域，具体为一种视觉系统在工件上下料及焊缝自适应定位的焊接系统。

背景技术

工业机器人在工业生产中的大量运用，提高了产业效率，节约了资源，其中工件的上下料，是机器人应用中重要的一项，机器人视觉上下料的工作原理是，通过工业智能相机，识别被抓取物料的外形轮廓或关键特征点，能够精确测量传送带上工件的形心、位姿角度，并把测量信息实时发送到机械臂，使其抓取工件准确放置到焊接平台上，同时将焊接平台上已焊接完成的工件，放置到工件装料平台。

工件放置平台后，由于周边环境等变化，可能会出现工件有细微变动的情况，对于要求焊接质量高的场合，人工视觉无法及时发现变动，此时用机器视觉代替人工视觉，可以实时检测工件放置后的姿态，修改机器人焊接轨迹，提高焊接品质，但现阶段多采用手动示教或者离线编程的方式来实现，如果夹具或者工件发生变动，则会出现抓取异常或抓取失败的情况，会很大程度上限制机器人在工件抓取上的灵活性及工作效率。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种视觉系统在工件上下料及焊缝自适应定位的焊接系统，解决了现阶段多采用手动示教或者离线编程的方式来实现，如果夹具或者工件发生变动，则会出现抓取异常或抓取失败的情况，会很大程度上限制机器人在工件抓取上的灵活性及工作效率的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种视觉系统在工件上下料及焊缝自适应定位的焊接系统，包括PLC控制器、相机镜头A、相机镜头B、机器人控制柜A、机器人控制柜B、上料机械手、下料机械手、焊机控制柜、焊枪、焊接平台和传送带，所述PLC控制器、相机镜头A、相机镜头B、机器人控制柜A、机器人控制柜B通过工业总线电性连接、所述机器人控制柜A与上料机械手、机器人控制柜B与下料机械手电性连接，所述焊机控制柜与焊枪通过枪缆电性连接。

优选的，所述传送带包括传感器、抓取平台和装料平台，所述传感器安装于传送带外壁的一侧，抓取平台和装料平台分别位于传送带的两端。

优选的，所述相机镜头A和相机镜头B分别用来监测传送带上的抓取平台和焊接平台上的工件位置信息。

优选的，所述系统包括以下焊接步骤：

S1.传送带上的传感器、抓取平台以及装料平台分别用来检测工件在传送带上的位置信号，传送带停止动作后，抓取平台等待上料机械手对其顶部的工件进行抓取，焊接完成后，下料机械手从焊接平台抓取工件放置到装料平台上进行下料安装；

S2.相机镜头A与相机镜头B对工件位置信息进行监测，传送带运动到相机镜头A下方后，传感器检测到信号，传送带停止动作，相机镜头A启动拍照，通过内部编程好的算法，计算待抓取工件的坐标信息数据，计算完成后，将位置数据发送到PLC控制器，当焊接平台上的传感器检测到工件已正常放置，焊接平台上方的相机镜头B，启动工作，根据焊缝轨迹拍照计算工件X轴、Y轴及Z轴旋转位置信息，信息反馈给PLC控制柜；

S3.焊机控制柜与焊枪对焊接平台上夹紧的工件进行焊接，待相机镜头B将工件的位置信息反馈给PLC控制柜后，触摸屏显示偏移数据，并将位置信息发送给焊机控制柜，焊机控制柜根据收到的偏移数据，修改焊接程序轨迹，从而利用焊枪完成焊缝的自适应焊接；

S4.上料机械手与下料机械手用来对工件进行上下料，待相机镜头A将工件位置数据发送到PLC控制器后，PLC控制器将数据在显示屏显示，并通过工业总线发送给机器人控制柜A，机器人控制柜A收到位置数据后，控制上料机械手运行到抓取工件位置，执行自动抓取动作，抓取成功后，将工件沿着上料轨迹放置到焊接平台上，在焊接完成后，PLC控制器通过工业总线发送给机器人控制柜B，机器人控制柜B控制下料机械手从焊接平台抓取工件，然后沿着下料轨迹，完成工件的下料操作；

S5.PLC控制器对相机镜头A与相机镜头B传输的工件位置信息数据进行收集，PLC控制器会将数据在显示屏显示，并通过工业总线将数据发送给机器人控制柜A、机器人控制柜B以及焊机控制柜。

(三)有益效果

本发明提供了一种视觉系统在工件上下料及焊缝自适应定位的焊接系统。具备以下有益效果：

1、该视觉系统在工件上下料及焊缝自适应定位的焊接系统，通过视觉系统的使用节约了人力成本，提高了工作效率，改善了生产安全的问题，为客户创造良好的生产效益。

2、该视觉系统在工件上下料及焊缝自适应定位的焊接系统，通过相机镜头可以实现自动检测，减少工人劳动强度，提高自动化程度，提高工作效率，可以根据要求，自主修改识别的工件种类，满足现场多种要求；减少人为操作出现的不稳定及不确定性，维持产品品质稳定性。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

如图1所示，本发明实施例提供一种视觉系统在工件上下料及焊缝自适应定位的焊接系统，包括PLC控制器、相机镜头A、相机镜头B、机器人控制柜A、机器人控制柜B、上料机械手、下料机械手、焊机控制柜、焊枪、焊接平台和传送带，其特征在于：PLC控制器、相机镜头A、相机镜头B、机器人控制柜A、机器人控制柜B通过工业总线电性连接、机器人控制柜A与上料机械手、机器人控制柜B与下料机械手电性连接，焊机控制柜与焊枪通过枪缆电性连接。

传送带包括传感器、抓取平台和装料平台，传感器安装于传送带外壁的一侧，抓取平台和装料平台分别位于传送带的两端。

相机镜头A和相机镜头B分别用来监测传送带上的抓取平台和焊接平台上的工件位置信息。

系统包括以下焊接步骤：

S1.传送带上的传感器、抓取平台以及装料平台分别用来检测工件在传送带上的位置信号，传送带停止动作后，抓取平台等待上料机械手对其顶部的工件进行抓取，焊接完成后，下料机械手从焊接平台抓取工件放置到装料平台上进行下料安装；

S2.相机镜头A与相机镜头B对工件位置信息进行监测，传送带运动到相机镜头A下方后，传感器检测到信号，传送带停止动作，相机镜头A启动拍照，通过内部编程好的算法，计算待抓取工件的坐标信息数据，计算完成后，将位置数据发送到PLC控制器，当焊接平台上的传感器检测到工件已正常放置，焊接平台上方的相机镜头B，启动工作，根据焊缝轨迹拍照计算工件X轴、Y轴及Z轴旋转位置信息，信息反馈给PLC控制柜，相机镜头A与相机镜头B的工件图像获取系统包括CCD相机、镜头和光源，所述CCD相机固定在抓取及焊接平台上，图像网线与PLC相连，光源选用LED环形光源；

S3.焊机控制柜与焊枪对焊接平台上夹紧的工件进行焊接，待相机镜头B将工件的位置信息反馈给PLC控制柜后，触摸屏显示偏移数据，并将位置信息发送给焊机控制柜，焊机控制柜根据收到的偏移数据，修改焊接程序轨迹，从而利用焊枪完成焊缝的自适应焊接，在机器人视觉上料后，机器人视觉自动纠正焊机控制柜焊接轨迹，此系统减少人为干预，降低工人劳动强度，节约企业成本；

S4.上料机械手与下料机械手用来对工件进行上下料，待相机镜头A将工件位置数据发送到PLC控制器后，PLC控制器将数据在显示屏显示，并通过工业总线发送给机器人控制柜A，机器人控制柜A收到位置数据后，控制上料机械手运行到抓取工件位置，执行自动抓取动作，抓取成功后，将工件沿着上料轨迹放置到焊接平台上，上料机械手返回初始位置，在焊接完成后，PLC控制器通过工业总线发送给机器人控制柜B，机器人控制柜B控制下料机械手从焊接平台抓取工件，然后沿着下料轨迹，完成工件的下料操作；

S5.PLC控制器对相机镜头A与相机镜头B传输的工件位置信息数据进行收集，PLC控制器会将数据在显示屏显示，并通过工业总线将数据发送给机器人控制柜A、机器人控制柜B以及焊机控制柜，相机获取图像数据后，经过计算，与PLC进行数据通信，PLC控制系统将数据发送到机器人控制柜，指引机械手进行自动抓取以及焊接自适应动作。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种视觉系统在工件上下料及焊缝自适应定位的焊接系统，包括PLC控制器、相机镜头A、相机镜头B、机器人控制柜A、机器人控制柜B、上料机械手、下料机械手、焊机控制柜、焊枪、焊接平台和传送带，其特征在于：所述PLC控制器、相机镜头A、相机镜头B、机器人控制柜A、机器人控制柜B通过工业总线电性连接、所述机器人控制柜A与上料机械手、机器人控制柜B与下料机械手电性连接，所述焊机控制柜与焊枪通过枪缆电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种视觉系统在工件上下料及焊缝自适应定位的焊接系统，其特征在于：所述传送带包括传感器、抓取平台和装料平台，所述传感器安装于传送带外壁的一侧，抓取平台和装料平台分别位于传送带的两端。

3.根据权利要求1所述的一种视觉系统在工件上下料及焊缝自适应定位的焊接系统，其特征在于：所述相机镜头A和相机镜头B分别用来监测传送带上的抓取平台和焊接平台上的工件位置信息。

4.根据权利要求1所述的一种视觉系统在工件上下料及焊缝自适应定位的焊接系统，其特征在于：所述系统包括以下焊接步骤：

S1.传送带上的传感器、抓取平台以及装料平台分别用来检测工件在传送带上的位置信号，传送带停止动作后，抓取平台等待上料机械手对其顶部的工件进行抓取，焊接完成后，下料机械手从焊接平台抓取工件放置到装料平台上进行下料安装；

S2.相机镜头A与相机镜头B对工件位置信息进行监测，传送带运动到相机镜头A下方后，传感器检测到信号，传送带停止动作，相机镜头A启动拍照，通过内部编程好的算法，计算待抓取工件的坐标信息数据，计算完成后，将位置数据发送到PLC控制器，当焊接平台上的传感器检测到工件已正常放置，焊接平台上方的相机镜头B，启动工作，根据焊缝轨迹拍照计算工件X轴、Y轴及Z轴旋转位置信息，信息反馈给PLC控制柜；

S3.焊机控制柜与焊枪对焊接平台上夹紧的工件进行焊接，待相机镜头B将工件的位置信息反馈给PLC控制柜后，触摸屏显示偏移数据，并将位置信息发送给焊机控制柜，焊机控制柜根据收到的偏移数据，修改焊接程序轨迹，从而利用焊枪完成焊缝的自适应焊接；

S4.上料机械手与下料机械手用来对工件进行上下料，待相机镜头A将工件位置数据发送到PLC控制器后，PLC控制器将数据在显示屏显示，并通过工业总线发送给机器人控制柜A，机器人控制柜A收到位置数据后，控制上料机械手运行到抓取工件位置，执行自动抓取动作，抓取成功后，将工件沿着上料轨迹放置到焊接平台上，在焊接完成后，PLC控制器通过工业总线发送给机器人控制柜B，机器人控制柜B控制下料机械手从焊接平台抓取工件，然后沿着下料轨迹，完成工件的下料操作；

S5.PLC控制器对相机镜头A与相机镜头B传输的工件位置信息数据进行收集，PLC控制器会将数据在显示屏显示，并通过工业总线将数据发送给机器人控制柜A、机器人控制柜B以及焊机控制柜。

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