CN112620908A - 一种基于机器人与视觉匹配的自动凸焊系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种基于机器人与视觉匹配的自动凸焊系统及方法，方法包括：通过凸焊件自动输送机向机器人抓手台输送凸焊螺母，通过钣金件自动输送机向机器人抓手台上输送钣金件；机器人通过抓手从机器人抓手台上抓取凸焊螺母，将凸焊螺母送入自动凸焊机上电极上，使凸焊螺母套于上电极上的凸焊件涨紧销上，通过上电极上的凸焊件涨紧销锁紧凸焊螺母；机器人通过抓手从机器人抓手台上抓取钣金件，将钣金件输送到自动凸焊机下电极上，并使下电极上定位销进入销钣金的孔中定位；通过自动凸焊机进行凸焊螺母与将钣金件的焊接，使钣金件与凸焊螺母结合成一体；通过视觉检测模块检测凸焊完成的工件焊接是否标准，确定凸焊完成的工件为良品或不良品。

Description

一种基于机器人与视觉匹配的自动凸焊系统及方法

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种基于机器人与视觉匹配的自动凸焊系统及方法。

背景技术

在汽车零部件及相关行业中，有很多在钣金件上凸焊多个、多种螺母及销钉(螺柱)等工件的工艺需求。以往采用的工艺需要很多的手工操作，因此存在着所需工装数量多、操作繁杂、劳动强度大、效率低、质量差的问题。

发明内容

鉴于现有技术中存在的技术缺陷和技术弊端，本发明实施例提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种基于机器人与视觉匹配的自动凸焊系统，具体方案如下：

作为本发明的第一方面，提供一种基于机器人与视觉匹配的自动凸焊系统，包括凸焊螺母自动输送机、钣金件自动输送机、机器人抓手台、自动凸焊机、机器人、视觉检测模块以及控制柜，所述凸焊螺母自动输送机、钣金件自动输送机、机器人抓手台、自动凸焊机、机器人、视觉检测模块均与控制柜电连接，接受控制柜的控制指令，并执行相应的动作；所述自动凸焊机上电极上设置有用于锁住凸焊螺母的凸焊件涨紧销，所述自动凸焊机下电极上设置有与钣金件的孔适配的定位销；

所述凸焊件自动输送机用于向机器人抓手台输送凸焊螺母，所述钣金件自动输送机用于向机器人抓手台上输送钣金件；所述机器人用于通过抓手从机器人抓手台上抓取凸焊螺母，并将凸焊螺母送入自动凸焊机上电极上，使凸焊螺母套于上电极上的凸焊件涨紧销上，还用于从机器人抓手台上抓取钣金件，并将钣金件输送到自动凸焊机下电极上，并使下电极上定位销进入销钣金的孔中定位；所述自动凸焊机用于通过上电极上的凸焊件涨紧销锁紧凸焊螺母，通过下电极上的定位销定位钣金件，并进行焊接工作，使钣金件与凸焊螺母结合成一体，得到凸焊完成的工件；所述视觉检测模块用于检测凸焊完成的工件焊接是否标准，确定凸焊完成的工件为良品或不良品。

进一步地，所述系统还包括工件搬出模块，所述工件搬出模块包括良品输送机和不良品输送机，所述良品输送机和不良品输送机均与控制柜电连接，所述良品输送机的末端与良品收料箱衔接，所述不良品输送机的末端与不良品收料箱衔接，所述机器人还用在凸焊完成后，将良品工件送入良品输送机上，将不良品工件送入不良品输送机上，所述良品输送机用于将工件输送到良品收料箱，所述不良品输送机用于将工件输送到不良品收料箱。

进一步地，所述系统还包括安装于良品输送机上的第一接近感应器，安装于不良品输送机上的第二接近感应器，所述第一接近感应器和第二接近感应器均与与控制柜电连接，分别用于感应良品输送机和不良品输送机上是否有凸焊完成的工件，并实时向控制柜发送感应结果，当感应到良品输送机或不良品输送机上存在凸焊完成的工件后，控制柜向良品输送机或不良品输送机发出搬出指令，从而控制良品输送机或不良品输送机将凸焊完成的工件输送至对应的收料箱。

进一步地，所述系统还包括安装于机器人抓手台上的第三接近感应器，所述第三接近感应器与控制柜电连接，用于感应机器人抓手台上是否有待凸焊工件，并实时向控制柜发送感应结果，当感应到感应机器人上存在待凸焊工件后，控制柜向机器人发出搬出指令，从而控制机器人通过抓手从机器人抓手台上抓取待凸焊工件，将待凸焊工件输送到自动凸焊机焊接位置。

进一步地，所述工件搬出模块上还设置有制冷模块、所述制冷模块与控制柜电连接，用于接受控制柜控制指令，对工件搬出模块上的凸焊完成的工件进行制冷。

进一步地，所述视觉检测模块为高清摄像机，所述高清摄像机用于拍摄凸焊完成的工件，通过凸焊完成的工件的图像以及标准工件的图像对比判断焊接是否标准，从而确定凸焊完成的工件为良品或不良品。

进一步地，所述系统还包括隔远盒，所述凸焊螺母自动输送机、钣金件自动输送机、机器人抓手台、自动凸焊机、机器人、视觉检测模块均通过隔远盒与控制柜电连接。

进一步地，所述系统还包括第一2D相机和第二2D相机，所述机器人抓手台设置有振动盘，所述振动盘、第一2D相机和第二2D相机均与所述控制柜电连接，接受控制柜的控制指令，并执行相应的动作，所述振动盘用于将凸焊螺母震动至机器人可抓取的角度；所述第一2D相机用于对振动盘区域范围内进行拍照，选取位姿最优的凸焊螺母，并通过控制柜控制机器人进行抓取，所述第二2D相机用于机器人抓取后进行二次拍照，获取机器人抓手位置，并在机器人抓手达到预设位置时，通过控制柜控制机器人释放凸焊螺母，使凸焊螺母套于上电极上的凸焊件涨紧销上。

进一步地，所述自动凸焊机为多个，多个自动凸焊机均与控制柜电连接。

进一步地，所述系统还包括信号明灯，所述信号明灯与控制柜电连接，所述控制柜还用于实时监测凸焊螺母自动输送机、钣金件自动输送机、机器人抓手台、自动凸焊机、机器人、视觉检测模块的在线状态，并在凸焊螺母自动输送机、钣金件自动输送机、机器人抓手台、自动凸焊机、机器人、视觉检测模块信号出现异常时，通过信号明灯上的对应指示灯进行报警。

作为本发明的第二方面，提供一种基于机器人与视觉匹配的自动凸焊方法，所述方法包括：

通过凸焊件自动输送机向机器人抓手台输送凸焊螺母，通过钣金件自动输送机向机器人抓手台上输送钣金件；

机器人通过抓手从机器人抓手台上抓取凸焊螺母，将凸焊螺母送入自动凸焊机上电极上，使凸焊螺母套于上电极上的凸焊件涨紧销上，通过上电极上的凸焊件涨紧销锁紧凸焊螺母；

机器人通过抓手从机器人抓手台上抓取钣金件，将钣金件输送到自动凸焊机下电极上，并使下电极上定位销进入销钣金的孔中定位，通过下电极上的定位销定位钣金件；

通过自动凸焊机进行凸焊螺母与将钣金件的焊接，使钣金件与凸焊螺母结合成一体，得到凸焊完成的工件；

通过视觉检测模块检测凸焊完成的工件焊接是否标准，确定凸焊完成的工件为良品或不良品。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的一种基于机器人与视觉匹配的自动凸焊系统及方法，通过凸焊件自动输送机用于向机器人抓手台输送凸焊螺母，通过钣金件自动输送机用于向机器人抓手台上，然后提通过机器人依次将凸焊螺母套于上电极上的凸焊件涨紧销上，将钣金件输送到自动凸焊机下电极上，并使下电极上定位销进入销钣金的孔中定位，实现凸焊螺母和钣金件的固定，最后通过自动凸焊机进行凸焊螺母与将钣金件的焊接，并可在凸焊完成后通过视觉检测模块检测确定凸焊完成的工件为良品或不良品，整个过程全部由控制柜自动控制，操作繁杂，可大大减少人工参与，以解决现有工艺中劳动强度大、效率低、质量差的问题。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种基于机器人与视觉匹配的自动凸焊系统的框架示意图；

图2为本发明实施例提供的基于机器人的自动凸焊方法的流程示意图。

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，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，作为本发明的第一实施例，提供一种基于机器人与视觉匹配的自动凸焊系统，包括凸焊螺母自动输送机、钣金件自动输送机、机器人抓手台、自动凸焊机、机器人、视觉检测模块以及控制柜，所述凸焊螺母自动输送机、钣金件自动输送机、机器人抓手台、自动凸焊机、机器人、视觉检测模块均与控制柜电连接，接受控制柜的控制指令，并执行相应的动作；所述自动凸焊机上电极上设置有用于锁住凸焊螺母的凸焊件涨紧销，所述自动凸焊机下电极上设置有与钣金件的孔适配的定位销；

所述凸焊件自动输送机用于向机器人抓手台输送凸焊螺母，所述钣金件自动输送机用于向机器人抓手台上输送钣金件；所述机器人用于通过抓手从机器人抓手台上抓取凸焊螺母，并将凸焊螺母送入自动凸焊机上电极上，使凸焊螺母套于上电极上的凸焊件涨紧销上，还用于从机器人抓手台上抓取钣金件，并将钣金件输送到自动凸焊机下电极上，并使下电极上定位销进入销钣金的孔中定位；所述自动凸焊机用于通过上电极上的凸焊件涨紧销锁紧凸焊螺母，通过下电极上的定位销定位钣金件，并进行焊接工作，使钣金件与凸焊螺母结合成一体，得到凸焊完成的工件；所述视觉检测模块用于检测凸焊完成的工件焊接是否标准，确定凸焊完成的工件为良品或不良品。

优选地，所述系统还包括工件搬出模块，所述工件搬出模块包括良品输送机和不良品输送机，所述良品输送机和不良品输送机均与控制柜电连接，所述良品输送机的末端与良品收料箱衔接，所述不良品输送机的末端与不良品收料箱衔接，所述机器人还用在凸焊完成后，将良品工件送入良品输送机上，将不良品工件送入不良品输送机上，所述良品输送机用于将工件输送到良品收料箱，所述不良品输送机用于将工件输送到不良品收料箱。

本发明提供的一种基于机器人与视觉匹配的自动凸焊系统，整个过程全部由控制柜自动控制，操作繁杂，可大大减少人工参与，以解决现有工艺中劳动强度大、效率低、质量差的问题。

优选地，所述系统还包括安装于良品输送机上的第一接近感应器，安装于不良品输送机上的第二接近感应器，安装于机器人抓手台上的第三接近感应器，所述第一接近感应器、第二接近感应器和第三接近感应器均与与控制柜电连接，所述第一接近感应器和第二接近感应器分别用于感应良品输送机和不良品输送机上是否有凸焊完成的工件，并实时向控制柜发送感应结果，当感应到良品输送机或不良品输送机上存在凸焊完成的工件后，控制柜向良品输送机或不良品输送机发出搬出指令，从而控制良品输送机或不良品输送机将凸焊完成的工件输送至对应的收料箱；所述第三接近感应器用于感应机器人抓手台上是否有待凸焊工件，并实时向控制柜发送感应结果，当感应到感应机器人上存在待凸焊工件后，控制柜向机器人发出搬出指令，从而控制机器人通过抓手从机器人抓手台上抓取待凸焊工件，将待凸焊工件输送到自动凸焊机焊接位置。

其中，控制柜通过监测自动凸焊机的工作状态，或者通过自动计时的方式确认待凸焊工件是否焊接完成。

优选地，所述工件搬出模块上还设置有制冷模块、所述制冷模块与控制柜电连接，用于接受控制柜控制指令，对工件搬出模块上的凸焊完成的工件进行制冷，其中，所述制冷模块优选为循环水冷却系统。

优选地，所述视觉检测模块为高清摄像机，所述高清摄像机用于拍摄凸焊完成的工件，通过凸焊完成的工件的图像与预存的标准工件的图像对比判断焊接是否标准，从而确定凸焊完成的工件为良品或不良品。

优选地，所述系统还包括隔远盒，所述凸焊螺母自动输送机、钣金件自动输送机、机器人抓手台、自动凸焊机、机器人、视觉检测模块均通过隔远盒与控制柜电连接，控制柜可以远距离的通过隔远盒对各个模块进行控制。

优选地，所述系统还包括操作盘，所述操作盘与控制柜电连接，所述操作盘上设置有人机操作界面，用于向控制柜发送人机操作指令，所述控制柜还用于基于人机操作指令控制凸焊螺母自动输送机、钣金件自动输送机、机器人抓手台、自动凸焊机、机器人以及视觉检测模块动作，其中，所述人机操作指令指令的优先级最高。

优选地，所述系统还包括机器人状态指示灯，所述机器人状态指示灯与控制柜电连接，所述控制柜还用于实时监测机器人的工作状态，并通过机器人状态指示灯显示机器人的工作状态。

优选地，所述系统还包括信号明灯，所述信号明灯与控制柜电连接，所述控制柜还用于实时监测凸焊螺母自动输送机、钣金件自动输送机、机器人抓手台、自动凸焊机、机器人、视觉检测模块的在线状态，并在凸焊螺母自动输送机、钣金件自动输送机、机器人抓手台、自动凸焊机、机器人、视觉检测模块信号出现异常时，通过信号明灯上的对应指示灯进行报警。

优选地，所述自动凸焊机为多个，多个自动凸焊机均与控制柜电连接，多个自动凸焊机可以一起工作，通过一台机器人给多个自动凸焊机送料。

优选地，所述系统还包括第一2D相机和第二2D相机，所述机器人抓手台设置有振动盘，所述振动盘、第一2D相机和第二2D相机均与所述控制柜电连接，接受控制柜的控制指令，并执行相应的动作，所述振动盘用于将凸焊螺母震动至机器人可抓取的角度；所述第一2D相机用于对振动盘区域范围内进行拍照，选取位姿最优的凸焊螺母，并通过控制柜控制机器人进行抓取，所述第二2D相机用于机器人抓取后进行二次拍照，获取机器人抓手位置，并在机器人抓手达到预设位置时，通过控制柜控制机器人释放凸焊螺母，使凸焊螺母套于上电极上的凸焊件涨紧销上。

其中，所述振动盘为三轴震动机构(上下、左右、前后)，适用于多规格且不规则的零件，振动盘具有储料区、自动补料区及视觉抓取区。现有多规格的物料抓取都采用3D视觉，价格高、安装场地环境要求高、程序复杂，本发明使用两个2D相机来实现0.05mm的高精度焊接。2D相机规格小且安装简易，第一2D相机用于粗分

使机器人进行扫描抓取。第二相机用于精准定位，对机器人抓取的物料进行焊接区域的二次扫描，从而满足制造行业中的高进度的制造工艺。

作为本发明的第二方面，提供一种基于机器人与视觉匹配的自动凸焊方法，所述方法包括：

通过凸焊件自动输送机向机器人抓手台输送凸焊螺母，通过钣金件自动输送机向机器人抓手台上输送钣金件；

机器人通过抓手从机器人抓手台上抓取凸焊螺母，将凸焊螺母送入自动凸焊机上电极上，使凸焊螺母套于上电极上的凸焊件涨紧销上，通过上电极上的凸焊件涨紧销锁紧凸焊螺母；

机器人通过抓手从机器人抓手台上抓取钣金件，将钣金件输送到自动凸焊机下电极上，并使下电极上定位销进入销钣金的孔中定位，通过下电极上的定位销定位钣金件；

通过自动凸焊机进行凸焊螺母与将钣金件的焊接，使钣金件与凸焊螺母结合成一体，得到凸焊完成的工件；

通过视觉检测模块检测凸焊完成的工件焊接是否标准，确定凸焊完成的工件为良品或不良品。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于机器人与视觉匹配的自动凸焊系统，其特征在于，包括凸焊螺母自动输送机、钣金件自动输送机、机器人抓手台、自动凸焊机、机器人、视觉检测模块以及控制柜，所述凸焊螺母自动输送机、钣金件自动输送机、机器人抓手台、自动凸焊机、机器人、视觉检测模块均与控制柜电连接，接受控制柜的控制指令，并执行相应的动作；所述自动凸焊机上电极上设置有用于锁住凸焊螺母的凸焊件涨紧销，所述自动凸焊机下电极上设置有与钣金件的孔适配的定位销；

所述凸焊件自动输送机用于向机器人抓手台输送凸焊螺母，所述钣金件自动输送机用于向机器人抓手台上输送钣金件；所述机器人用于通过抓手从机器人抓手台上抓取凸焊螺母，并将凸焊螺母送入自动凸焊机上电极上，使凸焊螺母套于上电极上的凸焊件涨紧销上，还用于从机器人抓手台上抓取钣金件，并将钣金件输送到自动凸焊机下电极上，并使下电极上定位销进入销钣金的孔中定位；所述自动凸焊机用于通过上电极上的凸焊件涨紧销锁紧凸焊螺母，通过下电极上的定位销定位钣金件，并进行焊接工作，使钣金件与凸焊螺母结合成一体，得到凸焊完成的工件；所述视觉检测模块用于检测凸焊完成的工件焊接是否标准，确定凸焊完成的工件为良品或不良品。

2.根据权利要求1所述的基于机器人与视觉匹配的自动凸焊系统，其特征在于，所述系统还包括工件搬出模块，所述工件搬出模块包括良品输送机和不良品输送机，所述良品输送机和不良品输送机均与控制柜电连接，所述良品输送机的末端与良品收料箱衔接，所述不良品输送机的末端与不良品收料箱衔接，所述机器人还用在凸焊完成后，将良品工件送入良品输送机上，将不良品工件送入不良品输送机上，所述良品输送机用于将工件输送到良品收料箱，所述不良品输送机用于将工件输送到不良品收料箱。

3.据权利要求2所述的基于机器人与视觉匹配的自动凸焊系统，其特征在于，所述系统还包括安装于良品输送机上的第一接近感应器，安装于不良品输送机上的第二接近感应器，所述第一接近感应器和第二接近感应器均与与控制柜电连接，分别用于感应良品输送机和不良品输送机上是否有凸焊完成的工件，并实时向控制柜发送感应结果，当感应到良品输送机或不良品输送机上存在凸焊完成的工件后，控制柜向良品输送机或不良品输送机发出搬出指令，从而控制良品输送机或不良品输送机将凸焊完成的工件输送至对应的收料箱。

4.据权利要求2所述的基于机器人与视觉匹配的自动凸焊系统，其特征在于，所述系统还包括安装于机器人抓手台上的第三接近感应器，所述第三接近感应器与控制柜电连接，用于感应机器人抓手台上是否有待凸焊工件，并实时向控制柜发送感应结果，当感应到感应机器人上存在待凸焊工件后，控制柜向机器人发出搬出指令，从而控制机器人通过抓手从机器人抓手台上抓取待凸焊工件，将待凸焊工件输送到自动凸焊机焊接位置。

5.据权利要求1所述的基于机器人与视觉匹配的自动凸焊系统，其特征在于，所述工件搬出模块上还设置有制冷模块、所述制冷模块与控制柜电连接，用于接受控制柜控制指令，对工件搬出模块上的凸焊完成的工件进行制冷。

6.根据权利要求1所述的基于机器人与视觉匹配的自动凸焊系统，其特征在于，所述视觉检测模块为高清摄像机，所述高清摄像机用于拍摄凸焊完成的工件，通过凸焊完成的工件的图像以及标准工件的图像对比判断焊接是否标准，从而确定凸焊完成的工件为良品或不良品。

7.根据权利要求1所述的基于机器人与视觉匹配的自动凸焊系统，其特征在于，所述系统还包括隔远盒，所述凸焊螺母自动输送机、钣金件自动输送机、机器人抓手台、自动凸焊机、机器人、视觉检测模块均通过隔远盒与控制柜电连接。

8.根据权利要求1所述的基于机器人与视觉匹配的自动凸焊系统，其特征在于，所述系统还包括第一2D相机和第二2D相机，所述机器人抓手台设置有振动盘，所述振动盘、第一2D相机和第二2D相机均与所述控制柜电连接，接受控制柜的控制指令，并执行相应的动作，所述振动盘用于将凸焊螺母震动至机器人可抓取的角度；所述第一2D相机用于对振动盘区域范围内进行拍照，选取位姿最优的凸焊螺母，并通过控制柜控制机器人进行抓取，所述第二2D相机用于机器人抓取后进行二次拍照，获取机器人抓手位置，并在机器人抓手达到预设位置时，通过控制柜控制机器人释放凸焊螺母，使凸焊螺母套于上电极上的凸焊件涨紧销上。

9.根据权利要求1所述的基于机器人与视觉匹配的自动凸焊系统，其特征在于，所述系统还包括信号明灯，所述信号明灯与控制柜电连接，所述控制柜还用于实时监测凸焊螺母自动输送机、钣金件自动输送机、机器人抓手台、自动凸焊机、机器人、视觉检测模块的在线状态，并在凸焊螺母自动输送机、钣金件自动输送机、机器人抓手台、自动凸焊机、机器人、视觉检测模块信号出现异常时，通过信号明灯上的对应指示灯进行报警。

10.一种基于机器人与视觉匹配的自动凸焊方法，其特征在于，所述方法包括：

通过凸焊件自动输送机向机器人抓手台输送凸焊螺母，通过钣金件自动输送机向机器人抓手台上输送钣金件；

机器人通过抓手从机器人抓手台上抓取凸焊螺母，将凸焊螺母送入自动凸焊机上电极上，使凸焊螺母套于上电极上的凸焊件涨紧销上，通过上电极上的凸焊件涨紧销锁紧凸焊螺母；

机器人通过抓手从机器人抓手台上抓取钣金件，将钣金件输送到自动凸焊机下电极上，并使下电极上定位销进入销钣金的孔中定位，通过下电极上的定位销定位钣金件；

通过自动凸焊机进行凸焊螺母与将钣金件的焊接，使钣金件与凸焊螺母结合成一体，得到凸焊完成的工件；

通过视觉检测模块检测凸焊完成的工件焊接是否标准，确定凸焊完成的工件为良品或不良品。

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