CN114193046A - 一种智能焊接机器人通讯控制方法及其系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能焊接机器人通讯控制方法及其系统，本系统包括上位机、机器人控制器、焊接机器人、焊机、三维激光扫描仪、移动导轨和剪丝清枪站。在焊接作业之前，信息采集模块进行焊缝图像采集，并发送给上位机，上位机对视觉图像进行处理，获取焊缝的类型和位姿信息。上位机通过预先采集的焊缝信息判断焊接工艺类型，规划焊接路径，然后发送焊接数据给机器人控制器。机器人控制器发送焊接指令给焊接机器人、移动导轨和焊机进行焊接，保证了焊接的高效性和准确性。本发明利用上位机做主站，提高了工作效率；通过现场总线进行信息传递，提高了数据传输速度；同时配备了移动导轨，进一步提高了机器人系统的柔性。

Description

一种智能焊接机器人通讯控制方法及其系统
技术领域
本发明其涉及焊接技术领域，尤其涉及一种智能焊接机器人通讯控制方法及其系统。
背景技术
随着机器人在工业自动化领域的应用，市场对机器人的智能化要求越来越高。
但由于大多数焊接机器人程序是通过示教编程的，当工件装夹位置或焊缝形状发生改变后，机器人依旧按照原有编程轨迹进行焊接，不会对焊接路径进行纠正，可能造成工件受损甚至焊接机器人本体受损。这就迫切需要一种用于焊接的智能机器人，能够自动识别焊缝，不再需要人工进行示教编程工作，实现焊接过程的自动化，大大提高了焊接效率，同时可应用到多种领域，特别是对焊缝复杂的焊件效果更好。
发明内容
本发明要解决的问题是针对背景中所述现有技术的不足，提供一种智能焊接机器人通讯控制方法及其系统，在焊接作业之前上位机通过信息采集模块采集焊缝信息进行焊接路径规划，提高了焊接的准确性和焊接效率。
为达到上述要求，本发明提出了一种智能焊接机器人通讯控制方法，包括以下内容：
机器人控制器发送初始化指令，机器人控制器对焊接机器人、焊机、移动导轨初始化；
信息采集模块预先采集焊缝数字图像信息，同时发送图像信息给上位机；
图像处理模块对图像信息进行处理，提取焊缝特征信息；
智能决策模块将焊缝特征与上位机中预设的焊缝类型进行对比，判断焊缝类型，选择相应的焊接工艺参数；
路径规划模块根据焊缝类型规划焊接路径；
上位机将焊接工艺参数、焊接路径信息和机器人位姿数据打包为焊接数据发送给机器人控制器，控制焊接进程。
其中，所述上位机包括信息采集模块、图像处理模块、智能决策模块、路径规划模块，所述信息采集模块通过三维激光扫描仪获取焊缝图像信息。
其中，所述机器人控制器发送初始化指令，所述机器人控制器通过PROFINET与PLC通讯，PLC控制地轨运动，所述机器人控制器通过DeviceNet与焊机通讯。
其中，所述信息采集模块将视觉图像信息发送给上位机，所述信息采集模块通过TCP/IP与上位机通讯。
其中，所述上位机发送焊接数据给机器人控制器过程中，所述上位机通过TCP/IP与机器人控制器通讯。
其中，所述发送焊接数据给机器人控制器控制焊接机器人及焊机的运行过程中，所述机器人控制器直接与所述焊接机器人通信，所述机器人控制器通过DeviceNet与所述焊机进行通信。
其中，所述发送焊接数据给机器人控制器控制焊接机器人及焊机的运行过程具体包括：发送焊接数据给机器人控制器；机器人控制器接收焊接数据后解包并分别发送焊接指令至焊接机器人与焊机进行焊接，具体为：机器人控制器将焊接路径数据、机器人位姿数据直接发送给所述焊接机器人，将焊接工艺参数通过DeviceNet发送给焊机，焊机会配置焊接电流、焊接电压和起弧收弧等参数。
本发明还提供一种智能焊接机器人通讯控制系统，包括上位机、机器人控制器、焊接机器人、焊机、移动导轨，其特征在于，还包括：
信息采集模块，配备有三维激光扫描仪，可预先采集工件的图像数据；
图像处理模块，对图像信息进行去噪、平滑等处理，对图像信息进行特征提取和识别，获取焊缝特征信息；
智能决策模块，上位机根据提取到的焊缝特征与预设的焊缝类型进行对比，选择相应的焊接工艺类型，进而调用适当的焊接参数；
路径规划模块，根据采集到的焊缝特征数据，通过上位机结合相应的工艺参数，完成焊接路径规划；
其中，所述焊接机器人采用ABB IRB 1410机器人，所述焊机为MEGMEET焊机，其中，焊接机器人还包括移动导轨和焊枪，所述移动导轨为ISR定制，所述剪丝清枪站为TBI剪丝清枪站。所述图像处理模块、智能决策模块和路径规划模块均内设在上位机软件中。
与现有技术相比本发明的有益效果在于：
上位机做主站，机器人控制器做从站，上位机通过现场总线发送指令给机器人控制器，机器人控制器接收指令并分别发送指令给焊接机器人与焊机。焊接过程中，上位机通过信息采集模块获得焊缝的图像信息，然后经过图像处理模块、智能决策模块和路径规划模块的处理直接将计算得出焊缝的焊接工艺参数和焊接路径数据，然后上位机将以上数据进行打包发送给机器人控制器，机器人控制器将接收到的数据解包，机器人控制器将焊接路径数据、机器人位姿数据发送给所述焊接机器人，将焊接工艺参数发送给焊机，焊机会配置焊接电流、焊接电压和起弧收弧等参数。本发明的通讯控制系统能够显著提高机器人焊接的智能化程度，同时显著提高了机器人的数据传输速度和工作效率，为柔性焊接生产线提供了技术基础，也有效解决了人力成本过高、焊接质量不稳定等问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为实施例1本发明的工作流程图。
图2为实施例1本发明的系统的结构原理示意图。
图3为实施例1本发明的系统的工作方框图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。
请参阅图1、图2和图3，本发明的一种智能焊接机器人通讯控制方法，包括以下步骤：
机器人控制器发送初始化指令，机器人控制器对焊接机器人、焊机、移动导轨初始化；
机器人通过示教设置扫描起始位置和扫描结束位置，然后发送扫描开始指令，机器人通过信息采集模块采集焊缝图像信息，扫描成功反馈图像采集成功指令，同时将视觉图像信息传递给上位机，若扫描焊缝图像信息失败，则反馈图像采集失败指令，需重新设置扫描起始位置或相机参数；
上位机通过图像处理模块对图像信息进行去噪、平滑等处理，对图像信息进行特征提取和识别，获取焊缝特征信息，
上位机通过智能决策模块与上位机中预设的焊缝类型进行对比，判断焊缝类型，选择相应的焊接工艺参数；
基于处理后的焊缝特征数据，上位机通过路径规划模块规划焊接路径，上位机将焊接工艺参数、焊接路径信息和机器人位姿数据打包为焊接数据；
上位机通过TCP/IP协议发送焊接数据给机器人控制器，机器人控制器对焊接数据解包后分别发送指令给机器人，移动导轨和焊机，控制焊接机器人、移动导轨和焊机的运行过程，当焊接机器人达到一定工作时间后，机器人控制器给焊接机器人和剪丝清枪站发送指令，执行剪丝清枪程序。
需要说明的是，信息采集模块可设置在机器人末端上，也可设置在机器人末端外，信息采集模块由三维激光扫描仪获取焊缝图像信息；
需要说明的是，智能决策模块的功能是利用经过图像处理后提取的焊缝形状特征，通过与上位机中预设的焊缝类型进行对比，决策出焊缝类型，调用对应的焊接工艺参数，调整机器人的位姿和焊机的焊接电流，焊接电压等参数；
需要说明的是，路径规划模块的功能是根据焊缝的形状特征，实现焊道截面积规划和焊接顺序规划；
需要说明的是，机器人控制器需要对所述焊接数据进行解包，控制器把焊接位置、焊接路径和机器人位姿数据直接发送至焊接机器人，把焊接工艺参数信息通过DeviceNet发送至焊机，焊机会配置焊接电流、焊接电压和起弧收弧等参数。
本发明还提供一种智能焊接机器人通讯控制系统，包括上位机、机器人控制器、焊接机器人、焊机、移动导轨，其特征在于，还包括：
信息采集模块，配备有三维激光扫描仪，可预先采集工件的图像数据；
图像处理模块，对图像信息进行去噪、平滑等处理，对图像信息进行特征提取和识别，获取焊缝特征信息；
智能决策模块，上位机根据提取到的焊缝特征与预设的焊缝类型进行对比，选择相应的焊接工艺类型，进而调用适当的焊接参数；
路径规划模块，根据采集到的焊缝特征数据，通过上位机结合相应的工艺参数，完成焊接路径规划；
其中，所述焊接机器人采用ABB IRB 1410机器人，所述焊机为MEGMEET焊机，所述移动导轨ISR定制，所述剪丝清枪站为TBI剪丝清枪站。其中，所述信息采集模块、图像处理模块、智能决策模块和路径规划模块均内设在上位机中；
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所 作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种智能焊接机器人通讯控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
机器人控制器发送初始化指令，对焊接机器人、焊机、移动导轨初始化；
信息采集模块预先采集焊缝图像信息，同时发送图像信息给上位机；
图像处理模块对图像信息进行处理，提取焊缝特征信息；
智能决策模块将焊缝特征与上位机中预设的焊缝类型进行对比，判断焊缝类型，选择相应的焊接工艺参数；
路径规划模块规划焊接路径；
上位机将焊接工艺参数、路径信息和机器人位姿数据打包发送给机器人控制器控制焊接过程。
2.根据权利要求1所述的一种用于焊接的智能机器人通讯控制方法，其特征在于，所述上位机包括信息采集模块、图像处理模块、智能决策模块、路径规划模块，所述信息采集模块通过三维激光扫描仪获取焊缝图像信息。
3.根据权利要求1所述的一种用于焊接机器人通讯控制方法，其特征在于，所述信息采集模块预先采集焊缝图像信息，需设置扫描起始位置和扫描结束位置，扫描成功后反馈图像采集成功指令，同时将视觉图像信息传递给上位机，扫描失败则反馈图像采集失败指令，需重新扫描。
4.根据权利要求1所述的一种用于焊接的智能机器人通讯控制方法，其特征在于，所述上位机将焊接数据发送给机器人控制器过程中，所述上位机通过TCP/IP与机器人控制器通讯，所述焊接数据包括焊接工艺参数、焊接路径信息和机器人位姿数据。
5.根据权利要求4所述的一种用于焊接的智能机器人通讯控制方法，其特征在于，所述上位机发送焊接数据给机器人控制器过程中，机器人控制器需要对所述焊接数据进行解包，获取受控设备相对应的指令，再分别发送给机器人和焊机和移动导轨控制其运行过程。
6.根据权利要求1所述的一种用于焊接的智能机器人通讯控制方法，其特征在于，还包括剪丝清枪站，可实现剪丝清枪功能，其中，所述机器人控制器通过DeviceNet与剪丝清枪站进行通讯。
7.本发明还提供一种智能焊接机器人通讯控制系统，包括上位机、机器人控制器、焊接机器人、焊机、移动导轨和剪丝清枪站，其特征在于，还包括：
信息采集模块，配备有三维激光扫描仪，可预先采集工件的图像数据；
图像处理模块，对图像信息进行去噪、平滑等处理，对图像信息进行特征提取和识别，获取焊缝特征信息；
智能决策模块，上位机根据提取到的焊缝特征与预设的焊缝类型进行对比，选择相应的焊接工艺类型，进而调用适当的焊接参数；
路径规划模块，根据采集到的焊缝特征数据，通过上位机结合相应的工艺参数，完成焊接路径规划，其中路径规划包括焊道截面积规划和焊接顺序规划。
8.根据权利要求1所述的一种用于焊接的智能机器人通讯控制系统，其特征在于，所述焊接机器人采用ABB IRB 1410机器人，所述焊机为MEGMEET焊机，所述移动导轨为ISR定制，所述剪丝清枪站为TBI剪丝清枪站，所述图像处理模块、智能决策模块和路径规划模块均内设在上位机中。
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