CN113351958B - 一种基于大数据的提高焊接精度的桁架杆焊接系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于大数据的提高接精度的桁架杆焊接系统，与现有技术比较，本发明还包括对所述桁架杆进行水平固定的固定模块、围绕所述固定模块设置且对所述固定模块上的桁架杆进行焊接组装的立体焊接模块、对所述固定模块的桁架杆进行识别并进一步生成所述桁架杆上对应的焊接点的数据采集模块和围绕设置有所述固定模块对待焊接的桁架杆进行相应角度夹持的夹持模块和通过电气连接于所述焊接系统各模块并进一步控制所述焊接系统各模块的用电装置工作情况的控制端。本发明通过待焊接桁架杆件进行立体定位识别各焊接点进一步实现精准焊接工作。

Description

一种基于大数据的提高焊接精度的桁架杆焊接系统

技术领域

本发明涉及一种焊接系统，尤其涉及一种基于大数据的提高焊接精度的桁架杆焊接系统。

背景技术

钢筋桁架广泛应用于屋架、桥梁、高速铁路轨枕和高层建筑的楼承板中。钢筋桁架由三根主弦筋和两根折弯后的腹杆钢筋经焊接、剪切成型。钢筋桁架焊接成型后与镀锌钢板焊接成模板，可直接铺设在钢梁上，然后进行简单的钢筋工程及其它相应的工作，便可浇筑混凝土，适用于复杂多变的建筑施工。因此对钢筋桁架焊接生产线的生产效率为本领域有待解决的重要问题。

本实验团队长期针对桁架杆件以及相关金属杆的焊接技术进行大量相关记录资料的浏览和研究，同时依托相关资源，并进行大量相关实验，经过大量检索发现存在的现有技术如KR101843890B1、KR101823335B1、CN102079008B和US09144856B2。如现有技术的一种点焊接系统，其具备：点焊枪，其具有一对电极和伺服电动机；机器人，其将工件配置到一对电极之间；物理量检测部，其检测与伺服电动机的转矩或速度相关的物理量；位置检测部，其检测一对电极的位置；模式切换部，其根据切换指令在点焊接模式和位置修正模式间切换系统的动作模式；以及和处理部，其执行点焊接处理和位置修正处理，处理部具有：点焊枪和机器人控制部，其对点焊枪和机器人进行控制，以使得：当切换到点焊接模式时，基于预先设定的工件位置对工件进行点焊接，当切换到位置修正模式时，使一对电极的一方与工件表面抵接；抵接判定部，其判定位置修正模式中一对电极的一方是否与工件表面抵接；以及运算部，其运算工件位置。但是现有技术的焊接技术主要针对平面焊接工作，对于立体组装的桁架杆件的焊接工作人需要大量人工劳动力，同时对立体桁架杆件的焊接精准度也有待提高。

为了解决本领域普遍存在使用范围小、不能有效对立体桁架杆实现精准高效率的焊接组装的等等问题，作出了本发明。

发明内容

本发明的目的在于，针对目前所存在的不足，提出了一种基于大数据的提高焊接精度的桁架杆焊接系统。

为了克服现有技术的不足，本发明采用如下技术方案：

可选的，一种基于大数据的提高焊接精度的桁架杆焊接系统，所述桁架杆焊接系统包括对桁架杆进行水平固定的固定模块、围绕所述固定模块设置且对所述固定模块上的所述桁架杆进行焊接组装的立体焊接模块、对所述固定模块上的所述桁架杆进行识别并进一步生成所述桁架杆上对应的焊接点的数据采集模块和围绕设置于所述固定模块对待焊接的桁架杆进行相应角度夹持的夹持模块和通过电气连接于所述焊接系统各模块并进一步控制所述焊接系统各模块的用电装置工作情况的控制端。

可选的，所述固定模块包括对所述桁架杆进行固定的焊接台、设置于所述焊接台内壁的滑动道和设置于所述焊接台对焊接完成的桁架杆件进行转移运输的传动机构。

可选的，所述立体焊接模块包括环绕设置于所述焊接台上端和四周的固定支架、活动分布设置于所述固定支架上的焊接喷嘴和驱动所述焊接喷嘴在至少部分所述固定支架上进行移动的移动机构。

可选的，所述夹持模块包括对所述焊接台的所述桁架杆进行预定位置和角度夹持的机械臂和分别连接于所述机械臂上进行所述数据采集模块的指令信息的接收和对应机械臂的移动控制的控制端。

可选的，所述数据采集模块包括对所述焊接系统的工作情况进行图像获取的至少一个摄像装置和基于所述图像对所述固定模块、焊接喷嘴和所述桁架杆件的位置关系进行识别分析进一步获得相应的所述焊接喷嘴的位移信息的处理单元。

可选的，所述处理单元包括方法步骤：

S1：获取所述摄像装置拍摄的工作中所述焊接系统的RGB图像以及深度图像；

S2：读取像素点的RGB值，输入到预设设置的神经网络颜色分类模型的三个输入通道，运算所述神经网络即得到所述图像中对应的像素点是桁架杆像素还是非桁架杆的像素点，然后将图片中非桁架杆的像素点去除，即去除了除所述桁架杆件以外的背景像素；

S3：利用拉普拉斯二阶零交叉检测算子的边缘检测算法对所述S2得到的桁架杆像素区域图像进行边缘检测，得到桁架杆边缘图像，所述桁架杆边缘图像为各个桁架杆的边界；

S4：对所述桁架杆边缘图像与预先储存设置的待焊接桁架杆的形状结构模型进行识别匹配，其中所述形状结构模型存储设置有相应形状结构桁架杆件及其对应的焊接点的位置关系；

S5：获得所述焊接架杆在预定规格的所述RGB图像上的位置关系进一步根据预设处理程序获得所述焊接架杆与各焊接喷嘴的位置关系；

S6：将所述待焊接点与离所述焊接点位置最近的所述焊接喷嘴进行匹配绑定，且以相对匹配的一组焊接点和焊接喷嘴为一个焊接组；

S7：获取每个焊接组内对应的所述焊接点和焊接喷嘴的相对位置关系；

S8:根据预设处理程序将所述相对位置关系生成对应所述焊接喷嘴的位移指令并对应生成对应所述焊接喷嘴的对应所述移动机构位置驱动指令；

S9：所有焊接组内的焊接喷头与对应焊接点进行精准配位焊接。

可选的，所述固定支架包括设置于所述焊接台上方的上固定架和设置于所述焊接台四周的侧固定架，其中所述侧固定架包括分别设置于所述焊接台四周的分别四个固定单元，每个所述固定单元包括设置于所述焊接台其中两个相邻边角附近的至少两个相对设置的滑动杆、活动横设于所述滑动杆上的至少一个滑动板和分别活动设置于每个所述滑动板上的至少一个将所述焊接喷嘴进行固定的移动座。

本发明又一方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中包括所述焊接系统的控制方法和数据处理程序，所述焊接系统控制方法和数据处理程序被处理器执行时，实现所述焊接系统的控制方法和数据处理的步骤。

本发明所取得的有益效果是：

1.通过对桁架杆件进行立体焊接，有效提高所述桁架杆件的焊接点的精准度，提高所述桁架杆的焊接质量。

2.通过随所述桁架杆件的焊接点的自动识别提高所述桁架杆的焊接效率。

3.实现对立体桁架杆件不同焊接点进行同时焊接工作，有效提高焊接工作效率。

附图说明

从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。

图1为本发明的焊接系统的模块化示意图。

图2为本发明的上固定架的结构示意图。

图3为本发明的固定板的结构示意图。

图4为本发明的固定单元的结构示意图。

图5为本发明的处理单元的流程示意图。

图6为本发明的焊接系统的实验示意图。

附图标号说明：1-固定板；2-升降杆；3-固定区域；4-旋转驱动件；5-焊接座；6-滑动杆；7-滑动板；8-移动座。

具体实施方式

为了使得本发明的目的.技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它系统、方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系统、方法、特征和优点都包括在本说明书内.包括在本发明的范围内，并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位.以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例一：

本实施例构造了一种对桁架杆进行精准立体式焊接的焊接系统；

一种基于大数据的提高焊接精度的桁架杆焊接系统，所述桁架杆焊接系统包括对桁架杆进行水平固定的固定模块、围绕所述固定模块设置且对所述固定模块上的所述桁架杆进行焊接组装的立体焊接模块、对所述固定模块上的所述桁架杆进行识别并进一步生成所述桁架杆上对应的焊接点的数据采集模块和围绕设置于所述固定模块对待焊接的桁架杆进行相应角度夹持的夹持模块和通过电气连接于所述焊接系统各模块并进一步控制所述焊接系统各模块的用电装置工作情况的控制端，所述固定模块包括对所述桁架杆进行固定的焊接台、设置于所述焊接台内壁的滑动道和设置于所述焊接台对焊接完成的桁架杆件进行转移运输的传动机构，所述立体焊接模块包括环绕设置于所述焊接台上端和四周的固定支架、活动分布设置于所述固定支架上的焊接喷嘴和驱动所述焊接喷嘴在至少部分所述固定支架上进行移动的移动机构，所述夹持模块包括对所述焊接台的所述桁架杆进行预定位置和角度夹持的机械臂和分别连接于所述机械臂上进行所述数据采集模块的指令信息的接收和对应机械臂的移动控制的控制端，所述数据采集模块包括对所述焊接系统的工作情况进行图像获取的至少一个摄像装置和基于所述图像对所述固定模块、焊接喷嘴和所述桁架杆件的位置关系进行识别分析进一步获得相应的所述焊接喷嘴的位移信息的处理单元，本发明又一方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中包括所述焊接系统的控制方法和数据处理程序，所述焊接系统控制方法和数据处理程序被处理器执行时，实现所述焊接系统的控制方法和数据处理的步骤；

所述固定模块包括对所述桁架杆进行固定的工作台、设置于所述焊接台内壁的滑动道和设置于所述焊接台对焊接完成的桁架杆件进行转移运输的传动机构，所述焊接台包括具有与地面连通的若干开口的板状结构的固定区域和将所述固定区域支撑于地面的若干支撑柱，其中所述固定区域两端对称设置有至少一组形状相同的开口槽结构的移动端，每个所述移动端内配合设置有传动机构，所述传动机构为现有技术的传送带、辊轴、滚轮等等，所述移动端与所述地面相对的底端上通过相应安装座固定设置有所述传动机构，所述安装座上对应设置有驱动所述传动机构进行旋转驱动的驱动电机，且所述传动机构至少部分从所述移动端处贯穿至所述固定区域上方，所述传动机构被设置为其顶部与所述夹持模块的夹持高度处于同一水平面进一步在所述焊接模块进行焊接工作时所述传动机构对所述固定机构的待焊接桁架杆件进行支持固定；

所述夹持模块包括对所述工作台的对所述桁架杆进行预定位置和角度夹持的机械臂和分别连接于所述机械臂上进行所述数据采集模块的指令信息的接收和对应机械臂的移动控制的控制端，所述固定区域的上设置有若干开口结构的夹持口，所述固定区域底部设置有若干具有夹持功能的机械臂且所述机械臂的夹持口从所述夹持口延伸贯穿至所述固定区域上方进一步对所述固定区域上方的桁架杆件进行固定，所述固定台侧方也设置有若干对所述固定区域的多层桁架杆件进行通过夹持进行固定的若干具有夹持功能的机械臂，所述固定台侧方的机械臂实现对所述桁架杆将多层立体结构的桁架杆的夹持焊接工作，其中所述机械臂的数量和安装位置可以由本邻域技术人员根据实际需求进行选择，在此不做限制,其中控制端通过电气连接控制所述机械臂进一步通过预设指令控制所述机械臂对所述桁架杆进行预定角度和区域的夹持，同时在所述固定区域上方的桁架杆件焊接完毕后，所述控制端控制所述机械臂回收于所述固定区域底部进而避免所述传动机构对桁架杆件的运输工作的影响。

实施例二：

本实施例构造了移动对立体结构的桁架件进行对应方向焊接点精准焊接的焊接系统；

一种基于大数据的提高焊接精度的桁架杆焊接系统，所述桁架杆焊接系统包括对桁架杆进行水平固定的固定模块、围绕所述固定模块设置且对所述固定模块上的所述桁架杆进行焊接组装的立体焊接模块、对所述固定模块上的所述桁架杆进行识别并进一步生成所述桁架杆上对应的焊接点的数据采集模块和围绕设置于所述固定模块对待焊接的桁架杆进行相应角度夹持的夹持模块和通过电气连接于所述焊接系统各模块并进一步控制所述焊接系统各模块的用电装置工作情况的控制端，所述固定模块包括对所述桁架杆进行固定的焊接台、设置于所述焊接台内壁的滑动道和设置于所述焊接台对焊接完成的桁架杆件进行转移运输的传动机构，所述立体焊接模块包括环绕设置于所述焊接台上端和四周的固定支架、活动分布设置于所述固定支架上的焊接喷嘴和驱动所述焊接喷嘴在至少部分所述固定支架上进行移动的移动机构，所述夹持模块包括对所述焊接台的所述桁架杆进行预定位置和角度夹持的机械臂和分别连接于所述机械臂上进行所述数据采集模块的指令信息的接收和对应机械臂的移动控制的控制端，所述数据采集模块包括对所述焊接系统的工作情况进行图像获取的至少一个摄像装置和基于所述图像对所述固定模块、焊接喷嘴和所述桁架杆件的位置关系进行识别分析进一步获得相应的所述焊接喷嘴的位移信息的处理单元，本发明又一方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中包括所述焊接系统的控制方法和数据处理程序，所述焊接系统控制方法和数据处理程序被处理器执行时，实现所述焊接系统的控制方法和数据处理的步骤；

所述固定模块包括对所述桁架杆进行固定的工作台、设置于所述焊接台内壁的滑动道和设置于所述焊接台对焊接完成的桁架杆件进行转移运输的传动机构，所述焊接台包括具有与地面连通的若干开口的板状结构的固定区域和将所述固定区域支撑于地面的若干支撑柱，其中所述固定区域两端对称设置有至少一组形状相同的开口槽结构的移动端，每个所述移动端内配合设置有传动机构，所述传动机构为现有技术的传送带、辊轴、滚轮等等，所述移动端与所述地面相对的底端上通过相应安装座固定设置有所述传动机构，所述安装座上对应设置有驱动所述传动机构进行旋转驱动的驱动电机，且所述传动机构至少部分从所述移动端处贯穿至所述固定区域上方，所述传动机构被设置为其顶部与所述夹持模块的夹持高度处于同一水平面进一步在所述焊接模块进行焊接工作时所述传动机构对所述固定机构的待焊接桁架杆件进行支持固定；

所述夹持模块包括对所述工作台的对所述桁架杆进行预定位置和角度夹持的机械臂和分别连接于所述机械臂上进行所述数据采集模块的指令信息的接收和对应机械臂的移动控制的控制端，所述固定区域的上设置有若干开口结构的夹持口，所述固定区域底部设置有若干具有夹持功能的机械臂且所述机械臂的夹持口从所述夹持口延伸贯穿至所述固定区域上方进一步对所述固定区域上方的桁架杆件进行固定，所述固定台侧方也设置有若干对所述固定区域的多层桁架杆件进行通过夹持进行固定的若干具有夹持功能的机械臂，所述固定台侧方的机械臂实现对所述桁架杆将多层立体结构的桁架杆的夹持焊接工作，其中所述机械臂的数量和安装位置可以由本邻域技术人员根据实际需求进行选择，在此不做限制,其中控制端通过电气连接控制所述机械臂进一步通过预设指令控制所述机械臂对所述桁架杆进行预定角度和区域的夹持，同时在所述固定区域上方的桁架杆件焊接完毕后，所述控制端控制所述机械臂回收于所述固定区域底部进而避免所述传动机构对桁架杆件的运输工作的影响；

本发明针对所述桁架杆件的多个焊接点的特性发明了具有针对所述桁架杆件多焊接点进行同步高效精准焊接的焊接模块，所述立体焊接模块包括环绕设置于所述焊接台上端和四周的固定支架、活动分布设置于所述固定支架上的焊接喷嘴和驱动所述焊接喷嘴在至少部分所述固定支架上进行移动的移动机构，所述固定支架包括设置于所述焊接台上方的上固定架和设置于所述焊接台四周的侧固定架，所述焊接喷嘴包括设置于所述上固定架的若干上喷嘴和设置于所述侧固定架的若干侧喷嘴，所述上固定架包括设置于所述固定区域上方的固定板、设置于所述固定板与所述固定区域之间将所述固定板进行支撑并驱动所述固定板相对所述固定区域进行相对位置的至少一组相对设置与所述固定区域相对边缘附近的升降杆和将所述固定端两端活动驱动于相对设置的所述升降杆上的旋转驱动件，所述旋转驱动件包括分别固定焊接于每个所述升降杆上端的固定块和内嵌固定于至少一个所述固定块内部的旋转电机，所述旋转电机的旋转驱动轴从所述固定块延伸贯穿至所述固定块外部并分别卡接固定于所述固定板的相对两端进一步所述旋转驱动件驱动所述固定板相对所述固定区域进行角度变化，所述移动机构包括所述固定板上均匀分布设置的若干对所述焊接喷头进行固定安装的焊接座，所述焊接座上对应设置有所述上喷嘴，所述焊接座包括设置于所述固定板且朝所述固定板上端内陷设置的开口的固定槽、转动设置于所述固定槽内的转盘和固定设置于所述转盘上的驱动机构，所述驱动机构为旋转方向与所述转动旋转方向垂直设置的减速电机，所述上喷嘴包括铰接设置于所述减速电机的动力输出轴的焊接臂、所述焊接壁前端设置有焊接头，所述焊接臂上设置有贯通所述焊接头和焊接臂接近所述固定凹槽一端附近的通道且所述通道通过软管与将所述焊接臂与所述固定槽连通，所述软管具有弹性且所述软管连接所述焊接臂与固定槽的长度不小于所述焊接臂与固定槽在相对运动过程中的最大距离，所述焊接头连接为所述焊接头进行动力输入的复合电缆，所述复合电缆通过所述通过和软管连接所述焊接头与外界电源进一步实现所述上喷嘴的焊接工作，所述控制端分别控制所述外界电源与所述复合电缆的电路连通进一步控制所述固定座上对应焊接座的上喷嘴的对应工作，所述固定板上的上喷嘴在所述升降杆、旋转驱动件和焊接座的驱动配合下实现对所述固定区域上横杆架件上方焊接点的精准焊接，同时所述旋转驱动件和焊接座有效提高所述上喷嘴角度转动的精准度，从而能够进一步确保焊喷嘴准确的落在所述桁架杆件上方的焊接位以提高所述桁架杆件的焊接质量；

所述侧固定架包括分别设置于所述固定区域四周的分别四个固定单元，每个所述固定单元包括设置所述固定区域其中两个相邻边角附近的至少两个相对设置的滑动杆和活动横设于所述滑动杆上的至少一个滑动板，其中所述移动机构还包括分别活动设置于每个所述滑动板上的至少一个将所述侧喷嘴进行固定的移动座，其中同一固定单元内的两个相对设置的所述滑动杆为滑动杆组，每个所述滑动杆组的两个滑动杆上围绕所述滑动杆的长度方向分别设置有环形闭合的双面齿形结构的同步齿形带，所述滑动板两侧分别设置有与同一侧的所述滑动杆上的同步齿形带的啮合传动同一水平高度的齿形带的相对的齿形结构上的孔道，每个环形闭合的同步齿形分别贯穿于所述滑动板其中一侧的两个所述孔道上进一步与所述滑动板配合套设，每个所述孔道的相对的孔壁上分别活动设置有与所述齿形带啮合传动的外齿轮结构，所述外齿轮通过转轴活动固定于所述滑动板内部且至少部分贯穿延伸出所述孔道的孔壁，每个所述孔道内的相对设置的外齿轮组被设置为与贯穿所在孔道的齿形带的两面齿形结构分别啮合传动，所述滑动板内有分别驱动每个所述孔道内的外齿轮转动的驱动单元，所述驱动单元可以根据实际需求有本邻域技术人员旋转驱动对应所述转轴旋转的伺服电机等等旋转驱动设备，在此不做限制，进而本发明通过控制同一所述滑动板内的两端的外齿轮组对应的同步转动实现驱动同一所述固定单元内的所述滑动板沿所述齿形带进行独立升降位移至目标位置进行多焊接点同步焊接工作；

所述移动座为板状结构且分别活动设置于所述滑动板上端，所述滑动板上端且平行所述滑动板长度方向上对应设置有至少两个开口滑槽，所述移动座底部设置有分别活动配合于两个所述开口滑槽内部的若干移动轮和分别驱动所述移动轮沿所述开口滑槽的长度方向进行移动的若干轮毂电机，所述移动座上端设置有凹槽结构的开口滑道，且所述开口滑道与所述开口滑槽的长度方向垂直设置，所述移动座还包括限定于所述开口滑道内部且相对所述开口滑道进行活动位移的移动块，所述移动块顶端固定于所述上喷嘴且所述移动座上安装设置有驱动所述移动块相对所述开口滑道进行位移驱动的电推杆进而驱动所述移动块上的上喷嘴位移接近至所述固定驱动上的焊接点进行焊接工作，所述移动座远离所述固定机构的一端设置有对所述侧喷嘴的动力输入的电导线进行自动回收的复原件，所述复原件包括焊接贴设于所述移动座且远离所述固定区域的挡板、设置于所述挡板上供所述电导线贯穿的穿孔、通过卡接配合套设于接近所述上喷嘴的预定距离处的所述电导线上的至少一个固定环和其中一端与所述穿孔同圆心设置且焊接与所述挡板上且另一端焊接固定于所述固定环外环壁的至少一个压缩弹簧，在所述电推杆驱动所述上喷嘴朝所述固定区域位移进行焊接工作时，所述压缩弹簧在外力作用下进行拉伸和/或压缩，并在所述上喷嘴完成焊接工作后所述电推杆复原至收缩状态时，所述电导线在所述压缩弹簧的复原力作用下性所述穿孔内移出以避免所述电导线在所述移动座上发生缠绕；

本发明的侧固定架实现对所述固定区域上立体桁架杆件的周围的多个焊接点进行同时焊接工作同时所述复原件有效保持所述侧喷嘴进行焊接工作过程中电导线的有序规整，提高所述焊接系统的焊接效率。

实施例三：

本实施例构造了一种对桁架杆件进行识别进一步确定所述桁架杆对应的焊接点的焊接系统；

一种基于大数据的提高焊接精度的桁架杆焊接系统，所述桁架杆焊接系统包括对桁架杆进行水平固定的固定模块、围绕所述固定模块设置且对所述固定模块上的所述桁架杆进行焊接组装的立体焊接模块、对所述固定模块上的所述桁架杆进行识别并进一步生成所述桁架杆上对应的焊接点的数据采集模块和围绕设置于所述固定模块对待焊接的桁架杆进行相应角度夹持的夹持模块和通过电气连接于所述焊接系统各模块并进一步控制所述焊接系统各模块的用电装置工作情况的控制端，所述固定模块包括对所述桁架杆进行固定的焊接台、设置于所述焊接台内壁的滑动道和设置于所述焊接台对焊接完成的桁架杆件进行转移运输的传动机构，所述立体焊接模块包括环绕设置于所述焊接台上端和四周的固定支架、活动分布设置于所述固定支架上的焊接喷嘴和驱动所述焊接喷嘴在至少部分所述固定支架上进行移动的移动机构，所述夹持模块包括对所述焊接台的所述桁架杆进行预定位置和角度夹持的机械臂和分别连接于所述机械臂上进行所述数据采集模块的指令信息的接收和对应机械臂的移动控制的控制端，所述数据采集模块包括对所述焊接系统的工作情况进行图像获取的至少一个摄像装置和基于所述图像对所述固定模块、焊接喷嘴和所述桁架杆件的位置关系进行识别分析进一步获得相应的所述焊接喷嘴的位移信息的处理单元，本发明又一方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中包括所述焊接系统的控制方法和数据处理程序，所述焊接系统控制方法和数据处理程序被处理器执行时，实现所述焊接系统的控制方法和数据处理的步骤；

所述固定模块包括对所述桁架杆进行固定的工作台、设置于所述焊接台内壁的滑动道和设置于所述焊接台对焊接完成的桁架杆件进行转移运输的传动机构，所述焊接台包括具有与地面连通的若干开口的板状结构的固定区域和将所述固定区域支撑于地面的若干支撑柱，其中所述固定区域两端对称设置有至少一组形状相同的开口槽结构的移动端，每个所述移动端内配合设置有传动机构，所述传动机构为现有技术的传送带、辊轴、滚轮等等，所述移动端与所述地面相对的底端上通过相应安装座固定设置有所述传动机构，所述安装座上对应设置有驱动所述传动机构进行旋转驱动的驱动电机，且所述传动机构至少部分从所述移动端处贯穿至所述固定区域上方，所述传动机构被设置为其顶部与所述夹持模块的夹持高度处于同一水平面进一步在所述焊接模块进行焊接工作时所述传动机构对所述固定机构的待焊接桁架杆件进行支持固定；

所述夹持模块包括对所述工作台的对所述桁架杆进行预定位置和角度夹持的机械臂和分别连接于所述机械臂上进行所述数据采集模块的指令信息的接收和对应机械臂的移动控制的控制端，所述固定区域的上设置有若干开口结构的夹持口，所述固定区域底部设置有若干具有夹持功能的机械臂且所述机械臂的夹持口从所述夹持口延伸贯穿至所述固定区域上方进一步对所述固定区域上方的桁架杆件进行固定，所述固定台侧方也设置有若干对所述固定区域的多层桁架杆件进行通过夹持进行固定的若干具有夹持功能的机械臂，所述固定台侧方的机械臂实现对所述桁架杆将多层立体结构的桁架杆的夹持焊接工作，其中所述机械臂的数量和安装位置可以由本邻域技术人员根据实际需求进行选择，在此不做限制,其中控制端通过电气连接控制所述机械臂进一步通过预设指令控制所述机械臂对所述桁架杆进行预定角度和区域的夹持，同时在所述固定区域上方的桁架杆件焊接完毕后，所述控制端控制所述机械臂回收于所述固定区域底部进而避免所述传动机构对桁架杆件的运输工作的影响；

本发明针对所述桁架杆件的多个焊接点的特性发明了具有针对所述桁架杆件多焊接点进行同步高效精准焊接的焊接模块，所述立体焊接模块包括环绕设置于所述焊接台上端和四周的固定支架、活动分布设置于所述固定支架上的焊接喷嘴和驱动所述焊接喷嘴在至少部分所述固定支架上进行移动的移动机构，所述固定支架包括设置于所述焊接台上方的上固定架和设置于所述焊接台四周的侧固定架，所述焊接喷嘴包括设置于所述上固定架的若干上喷嘴和设置于所述侧固定架的若干侧喷嘴，所述上固定架包括设置于所述固定区域上方的固定板、设置于所述固定板与所述固定区域之间将所述固定板进行支撑并驱动所述固定板相对所述固定区域进行相对位置的至少一组相对设置与所述固定区域相对边缘附近的升降杆和将所述固定端两端活动驱动于相对设置的所述升降杆上的旋转驱动件，所述旋转驱动件包括分别固定焊接于每个所述升降杆上端的固定块和内嵌固定于至少一个所述固定块内部的旋转电机，所述旋转电机的旋转驱动轴从所述固定块延伸贯穿至所述固定块外部并分别卡接固定于所述固定板的相对两端进一步所述旋转驱动件驱动所述固定板相对所述固定区域进行角度变化，所述移动机构包括所述固定板上均匀分布设置的若干对所述焊接喷头进行固定安装的焊接座，所述焊接座上对应设置有所述上喷嘴，所述焊接座包括设置于所述固定板且朝所述固定板上端内陷设置的开口的固定槽、转动设置于所述固定槽内的转盘和固定设置于所述转盘上的驱动机构，所述驱动机构为旋转方向与所述转动旋转方向垂直设置的减速电机，所述上喷嘴包括铰接设置于所述减速电机的动力输出轴的焊接臂、所述焊接壁前端设置有焊接头，所述焊接臂上设置有贯通所述焊接头和焊接臂接近所述固定凹槽一端附近的通道且所述通道通过软管与将所述焊接臂与所述固定槽连通，所述软管具有弹性且所述软管连接所述焊接臂与固定槽的长度不小于所述焊接臂与固定槽在相对运动过程中的最大距离，所述焊接头连接为所述焊接头进行动力输入的复合电缆，所述复合电缆通过所述通过和软管连接所述焊接头与外界电源进一步实现所述上喷嘴的焊接工作，所述控制端分别控制所述外界电源与所述复合电缆的电路连通进一步控制所述固定座上对应焊接座的上喷嘴的对应工作，所述固定板上的上喷嘴在所述升降杆、旋转驱动件和焊接座的驱动配合下实现对所述固定区域上横杆架件上方焊接点的精准焊接，同时所述旋转驱动件和焊接座有效提高所述上喷嘴角度转动的精准度，从而能够进一步确保焊喷嘴准确的落在所述桁架杆件上方的焊接位以提高所述桁架杆件的焊接质量；

所述侧固定架包括分别设置于所述固定区域四周的分别四个固定单元，每个所述固定单元包括设置所述固定区域其中两个相邻边角附近的至少两个相对设置的滑动杆和活动横设于所述滑动杆上的至少一个滑动板，其中所述移动机构还包括分别活动设置于每个所述滑动板上的至少一个将所述侧喷嘴进行固定的移动座，其中同一固定单元内的两个相对设置的所述滑动杆为滑动杆组，每个所述滑动杆组的两个滑动杆上围绕所述滑动杆的长度方向分别设置有环形闭合的双面齿形结构的同步齿形带，所述滑动板两侧分别设置有与同一侧的所述滑动杆上的同步齿形带的啮合传动同一水平高度的齿形带的相对的齿形结构上的孔道，每个环形闭合的同步齿形分别贯穿于所述滑动板其中一侧的两个所述孔道上进一步与所述滑动板配合套设，每个所述孔道的相对的孔壁上分别活动设置有与所述齿形带啮合传动的外齿轮结构，所述外齿轮通过转轴活动固定于所述滑动板内部且至少部分贯穿延伸出所述孔道的孔壁，每个所述孔道内的相对设置的外齿轮组被设置为与贯穿所在孔道的齿形带的两面齿形结构分别啮合传动，所述滑动板内有分别驱动每个所述孔道内的外齿轮转动的驱动单元，所述驱动单元可以根据实际需求有本邻域技术人员旋转驱动对应所述转轴旋转的伺服电机等等旋转驱动设备，在此不做限制，进而本发明通过控制同一所述滑动板内的两端的外齿轮组对应的同步转动实现驱动同一所述固定单元内的所述滑动板沿所述齿形带进行独立升降位移至目标位置进行多焊接点同步焊接工作；

所述移动座为板状结构且分别活动设置于所述滑动板上端，所述滑动板上端且平行所述滑动板长度方向上对应设置有至少两个开口滑槽，所述移动座底部设置有分别活动配合于两个所述开口滑槽内部的若干移动轮和分别驱动所述移动轮沿所述开口滑槽的长度方向进行移动的若干轮毂电机，所述移动座上端设置有凹槽结构的开口滑道，且所述开口滑道与所述开口滑槽的长度方向垂直设置，所述移动座还包括限定于所述开口滑道内部且相对所述开口滑道进行活动位移的移动块，所述移动块顶端固定于所述上喷嘴且所述移动座上安装设置有驱动所述移动块相对所述开口滑道进行位移驱动的电推杆进而驱动所述移动块上的上喷嘴位移接近至所述固定驱动上的焊接点进行焊接工作，所述移动座远离所述固定机构的一端设置有对所述侧喷嘴的动力输入的电导线进行自动回收的复原件，所述复原件包括焊接贴设于所述移动座且远离所述固定区域的挡板、设置于所述挡板上供所述电导线贯穿的穿孔、通过卡接配合套设于接近所述上喷嘴的预定距离处的所述电导线上的至少一个固定环和其中一端与所述穿孔同圆心设置且焊接与所述挡板上且另一端焊接固定于所述固定环外环壁的至少一个压缩弹簧，在所述电推杆驱动所述上喷嘴朝所述固定区域位移进行焊接工作时，所述压缩弹簧在外力作用下进行拉伸和/或压缩，并在所述上喷嘴完成焊接工作后所述电推杆复原至收缩状态时，所述电导线在所述压缩弹簧的复原力作用下性所述穿孔内移出以避免所述电导线在所述移动座上发生缠绕；

本发明的侧固定架实现对所述固定区域上立体桁架杆件的周围的多个焊接点进行同时焊接工作同时所述复原件有效保持所述侧喷嘴进行焊接工作过程中电导线的有序规整，提高所述焊接系统的焊接效率；

所述数据采集模块包括对所述焊接系统的工作情况进行图像获取的至少一个摄像装置和基于所述图像对所述固定模块和焊接喷嘴和所述桁架杆件的位置关系进行识别分析进一步获得相应的所述焊接喷嘴的位移信息的处理单元；

S1：获取所述摄像装置拍摄的工作中所述焊接系统的RGB图像以及深度图像；

S2：读取像素点的RGB值，输入到预设设置的神经网络颜色分类模型的三个输入通道，运算所述神经网络即得到所述图像中对应的像素点是桁架杆像素还是非桁架杆的像素点，然后将图片中非桁架杆的像素点去除，即去除了除所述桁架杆件以外的背景像素；

S3：利用拉普拉斯二阶零交叉检测算子的边缘检测算法对所述S2得到的桁架杆像素区域图像进行边缘检测，得到桁架杆边缘图像，所述桁架杆边缘图像为各个桁架杆的边界；

S4：对所述桁架杆边缘图像与预先储存设置的待焊接桁架杆的形状结构模型进行识别匹配，其中所述形状结构模型存储设置有相应形状结构桁架杆件及其对应的焊接点的位置关系；

S5：获得所述焊接架杆在预定规格的所述RGB图像上的位置关系进一步根据预设处理程序获得所述焊接架杆与各焊接喷嘴的位置关系；

S6：将所述待焊接点与离所述焊接点位置最近的所述焊接喷嘴进行匹配绑定，且以相对匹配的一组焊接点和焊接喷嘴为一个焊接组；

S7：获取每个焊接组内对应的所述焊接点和焊接喷嘴的相对位置关系；

S8:根据预设处理程序将所述相对位置关系生成对应所述焊接喷嘴的位移指令并对应生成对应所述焊接喷嘴的对应所述移动机构位置驱动指令；

S9：所有焊接组内的焊接喷头与对应焊接点进行精准配位焊接；

其中本发明通过利用预设工作环境条件下的桁架杆件与非桁架杆图像作为训练样本，通过对神经网络模型进行训练得到用于桁架杆检测的神经网络颜色分类模型，选取拍摄得到的桁架杆图像和非桁架杆图像，作为所述训练样本，随机从中选取桁架杆像素块和非桁架杆像素块，所述非桁架干包括工作台、固定机构、焊接机构、固定支架等，读取所述图像中每个所述桁架杆像素块和非桁架杆像素模块中每个像素的R、G、B值、并对读取到的像素进行标注，桁架杆像素置为1，非桁架杆像素置为-1，由此得到所述训练样本的训练数据，设定训练参数，读入所述训练数据进行神经网络的模型的训练，得到所述神经网络颜色分类模型所述形状结构模型为由本邻域技术人员经实验训练将将各结构形状的桁架杆件与对应焊接点的位置关系进行信息绑定的数据模型以及对应形状的桁架杆件各位置的待焊接点与所述焊接喷头的位置关系，通过对所述焊接系统桁架杆结构形状的识别自动生成对应焊接架上的焊接点，所述预设处理程序为由本领域技术人员经过大量重复实验训练获得对应的数量处理和步骤生成程序，在此不再赘述；

本发明通过立体桁架杆件进行图像获得进一步分析处理获得所述桁架杆架对应的焊接点，进一步驱动所述立体焊接模块对所述桁架杆件的立体机构的各方位焊接点进行同步的精准定位配合焊接，本发明有效提高所述桁架杆件的焊接精度以及焊接效率。

虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。也就是说上面讨论的方法，系统和设备是示例。各种配置可以适当地省略，替换或添加各种过程或组件。例如，在替代配置中，可以以与所描述的顺序不同的顺序执行方法，和/或可以添加，省略和/或组合各种部件。而且，关于某些配置描述的特征可以以各种其他配置组合，如可以以类似的方式组合配置的不同方面和元素。此外，随着技术发展其中的元素可以更新，即许多元素是示例，并不限制本公开或权利要求的范围。

在说明书中给出了具体细节以提供对包括实现的示例性配置的透彻理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践配置例如，已经示出了众所周知的电路、过程、算法、结构和技术而没有不必要的细节，以避免模糊配置。所述描述仅提供示例配置，并且不限制权利要求的范围，适用性或配置。相反，前面对配置的描述将为本领域技术人员提供用于实现所描述的技术的使能描述。在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。

综上，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (6)

1.一种基于大数据的提高焊接精度的桁架杆焊接系统，其特征在于，所述桁架杆焊接系统包括对桁架杆进行水平固定的固定模块、围绕所述固定模块设置且对所述固定模块上的所述桁架杆进行焊接组装的立体焊接模块、对所述固定模块上的所述桁架杆进行识别并进一步生成所述桁架杆上对应的焊接点的数据采集模块和围绕设置于所述固定模块对待焊接的桁架杆进行相应角度夹持的夹持模块和通过电气连接于所述焊接系统各模块并进一步控制所述焊接系统各模块的用电装置工作情况的控制端；

所述夹持模块包括对工作台的所述桁架杆进行预定位置和角度夹持的机械臂和分别连接于所述机械臂上进行所述数据采集模块的指令信息的接收和对应机械臂的移动控制的控制端，所述立体焊接模块包括环绕设置于焊接台上端和四周的固定支架、活动分布设置于所述固定支架上的焊接喷嘴和驱动所述焊接喷嘴在至少部分所述固定支架上进行移动的移动机构，所述固定支架包括设置于所述焊接台上方的上固定架和设置于所述焊接台四周的侧固定架，所述焊接喷嘴包括设置于所述上固定架的若干上喷嘴和设置于所述侧固定架的若干侧喷嘴，所述上固定架包括设置于固定区域上方的固定板、设置于所述固定板与所述固定区域之间将所述固定板进行支撑并驱动所述固定板相对所述固定区域进行相对位置改变的至少一组相对设置于所述固定区域相对边缘附近的升降杆和将固定板的固定端两端活动驱动于相对设置的所述升降杆上的旋转驱动件，所述旋转驱动件包括分别固定焊接于每个所述升降杆上端的固定块和内嵌固定于至少一个所述固定块内部的旋转电机，所述旋转电机的旋转驱动轴从所述固定块延伸贯穿至所述固定块外部并分别卡接固定于所述固定板的相对两端进一步所述旋转驱动件驱动所述固定板相对所述固定区域进行角度变化，所述移动机构包括所述固定板上均匀分布设置的若干对焊接喷头进行固定安装的焊接座，所述焊接座上对应设置有所述上喷嘴，所述焊接座包括设置于所述固定板且朝所述固定板上端内陷设置的开口的固定槽、转动设置于所述固定槽内的转盘和固定设置于所述转盘上的驱动机构，所述驱动机构为旋转方向与所述转盘的转动旋转方向垂直设置的减速电机，所述上喷嘴包括铰接设置于所述减速电机的动力输出轴的焊接臂，焊接臂前端设置有焊接头，所述焊接臂上设置有贯通所述焊接头和焊接臂接近固定槽一端附近的通道且所述通道通过软管将所述焊接臂与所述固定槽连通，所述软管具有弹性且所述软管连接所述焊接臂与固定槽的长度不小于所述焊接臂与固定槽在相对运动过程中的最大距离，所述焊接头连接为所述焊接头进行动力输入的复合电缆，所述复合电缆通过所述通道和软管连接所述焊接头与外界电源进一步实现所述上喷嘴的焊接工作，所述控制端分别控制所述外界电源与所述复合电缆的电路连通进一步控制所述固定板上对应焊接座的上喷嘴的对应工作，所述固定板上的上喷嘴在所述升降杆、旋转驱动件和焊接座的驱动配合下实现对所述固定区域上桁架杆上方焊接点的精准焊接，同时所述旋转驱动件和焊接座有效提高所述上喷嘴角度转动的精准度，从而能够进一步确保焊喷嘴准确的落在所述桁架杆上方的焊接位以提高所述桁架杆的焊接质量。

2.如权利要求1所述的焊接系统，其特征在于，所述固定模块包括对所述桁架杆进行固定的焊接台、设置于所述焊接台内壁的滑动道和设置于所述焊接台对焊接完成的桁架杆件进行转移运输的传动机构。

3.如前述权利要求2所述的焊接系统，其特征在于，所述数据采集模块包括对所述焊接系统的工作情况进行图像获取的至少一个摄像装置和基于所述图像对所述固定模块、焊接喷嘴和所述桁架杆件的位置关系进行识别分析进一步获得相应的所述焊接喷嘴的位移信息的处理单元。

4.如前述权利要求3所述的焊接系统，其特征在于，所述处理单元包括方法步骤：

S1：获取所述摄像装置拍摄的工作中所述焊接系统的RGB图像以及深度图像；

S2：读取像素点的RGB值，输入到预设设置的神经网络颜色分类模型的三个输入通道，运算所述神经网络即得到所述图像中对应的像素点是桁架杆像素还是非桁架杆的像素点，然后将图片中非桁架杆的像素点去除，即去除了除所述桁架杆件以外的背景像素；

S3：利用拉普拉斯二阶零交叉检测算子的边缘检测算法对所述S2得到的桁架杆像素区域图像进行边缘检测，得到桁架杆边缘图像，所述桁架杆边缘图像为各个桁架杆的边界；

S4：对所述桁架杆边缘图像与预先储存设置的待焊接桁架杆的形状结构模型进行识别匹配，其中所述形状结构模型存储设置有相应形状结构桁架杆件及其对应的焊接点的位置关系；

S5：获得桁架杆在预定规格的所述RGB图像上的位置关系进一步根据预设处理程序获得所述桁架杆与各焊接喷嘴的位置关系；

S6：将所述焊接点与离所述焊接点位置最近的所述焊接喷嘴进行匹配绑定，且以相对匹配的一组焊接点和焊接喷嘴为一个焊接组；

S7：获取每个焊接组内对应的所述焊接点和焊接喷嘴的相对位置关系；

S8:根据预设处理程序将所述相对位置关系生成对应所述焊接喷嘴的位移指令并对应生成对应所述焊接喷嘴的对应所述移动机构位置驱动指令；

S9：所有焊接组内的焊接喷头与对应焊接点进行精准配位焊接。

5.如前述权利要求4所述的焊接系统，其特征在于，所述侧固定架包括分别设置于所述焊接台四周的四个固定单元，每个所述固定单元包括设置于所述焊接台其中两个相邻边角附近的至少两个相对设置的滑动杆、活动横设于所述滑动杆上的至少一个滑动板和分别活动设置于每个所述滑动板上的至少一个将所述焊接喷嘴进行固定的移动座。

6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中包括所述焊接系统的控制方法和数据处理程序，所述焊接系统控制方法和数据处理程序被处理器执行时，实现如权利要求1至5中任一项所述焊接系统的控制方法和数据处理的步骤。

Images