CN114425677A - 一种隧道交叉螺纹钢筋自动焊接系统 - Google Patents

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蒋涛
舒钢强
周志强
万洋
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Abstract

本发明公开了一种隧道交叉螺纹钢筋自动焊接系统，包括：钢筋定位架，用于定位多根钢筋交叉排置形成的网状钢筋结构；激光扫描模块，其包括3D线激光传感器和工业机器人，3D线激光传感器安装在工业机器人上，3D线激光传感器用于扫描网状钢筋结构；工控电脑，用于获取3D线激光传感器扫描产生的网状钢筋结构的三维数据，生成网状钢筋结构的3D模型，并计算焊接点坐标；焊接机器人，用于接收工控电脑计算出的焊接点坐标并对焊接点进行焊接。本发明相较于现有技术，有效提高交叉螺纹钢筋的焊接效率和焊接质量。

Description

一种隧道交叉螺纹钢筋自动焊接系统
技术领域
本发明属于焊接系统领域，尤其涉及一种隧道交叉螺纹钢筋自动焊接系统。
背景技术
钢筋为现代钢筋混凝土建筑物中一种重要且主要的建筑材料，钢筋网结构可作为例如楼板或墙面等的支撑结构。钢筋网制作时一般可通过焊接方式将钢筋相互固定于其相交位置。
现有的钢筋网结构在进行焊接时，通过示教型焊接机器人对钢筋网结构的交点进行焊接，导致交点的焊接质量不佳、焊接效率低。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种隧道交叉螺纹钢筋自动焊接系统，有效提高交叉螺纹钢筋的焊接效率和焊接质量。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种隧道交叉螺纹钢筋自动焊接系统，包括：
钢筋定位架，用于定位多根钢筋交叉排置形成的网状钢筋结构；
激光扫描模块，其包括3D线激光传感器和工业机器人，3D线激光传感器安装在工业机器人上，3D线激光传感器用于扫描网状钢筋结构；
工控电脑，用于获取3D线激光传感器扫描产生的网状钢筋结构的三维数据，生成网状钢筋结构的3D模型，并计算焊接点坐标；
焊接机器人，用于接收工控电脑计算出的焊接点坐标并对焊接点进行焊接。
作为上述技术方案的进一步描述：
工业机器人连接机器人示教器，机器人示教器用于输入网状钢筋结构中钢筋的参数以及编辑3D线激光传感器的扫描轨迹。
作为上述技术方案的进一步描述：
焊接机器人包括摆动路径计算模块，摆动路径计算模块用于根据焊接点坐标计算焊接机器人上焊枪的摆动路径。
作为上述技术方案的进一步描述：
焊接机器人包括激光位移传感器，激光位移传感器用于扫描焊缝的位置信息并反馈至摆动路径计算模块，摆动路径计算模块根据激光位移传感器反馈焊缝位置信息进行焊枪摆动路径的轨迹修正。
作为上述技术方案的进一步描述：
钢筋定位架上设置有图像采集模块，图像采集模块连接工控电脑，图像采集模块用于获取网状钢筋结构的图像信息，工控电脑获取图像采集模块获取的图像信息并与存储的历史场景图像进行比对。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明中，焊接时，先用钢筋定位架定位多根钢筋交叉排置形成的网状钢筋结构，工控电脑控根据3D线激光传感器扫描产生的网状钢筋结构的三维数据，生成网状钢筋结构的3D模型，并计算焊接点坐标，工控电脑将焊接点坐标输出给焊接机器人，焊接机器人根据工艺执行焊接，提高焊接质量。具体焊接时，3D线激光传感器先沿网状钢筋结构某一水平(或竖直)布置的钢筋的长度方向扫描，工控电脑计算后控制焊接机器人焊接，在焊接机器人的焊接过程中，3D线激光传感器继续沿网状钢筋结构另一个水平(或竖直)布置的钢筋的长度方向扫描，一边焊接，一边计算，提高焊接效率。
2、本发明中，焊接机器人通过摆动焊的方式对焊接点焊接，充分提高焊接质量。激光位移传感器使得焊接机器人在焊接过程中可以实时进行焊枪的轨迹修正，进一步保证钢筋网的焊接质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为一种隧道交叉螺纹钢筋自动焊接系统的系统架构图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“内”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种隧道交叉螺纹钢筋自动焊接系统，包括：
钢筋定位架，用于定位多根钢筋交叉排置形成的网状钢筋结构，钢筋定位架还配合压紧装置，压紧装置用于压紧交叉的两个钢筋，保证焊接质量；
激光扫描模块，其包括3D线激光传感器和工业机器人，3D线激光传感器安装在工业机器人上，3D线激光传感器用于扫描网状钢筋结构；
工控电脑，用于获取3D线激光传感器扫描产生的网状钢筋结构的三维数据，生成网状钢筋结构的3D模型，并计算焊接点坐标；
焊接机器人，用于接收工控电脑计算出的焊接点坐标并对焊接点进行焊接。
工业机器人连接机器人示教器，机器人示教器用于输入网状钢筋结构中钢筋的参数以及编辑3D线激光传感器的扫描轨迹，从而保证生成的网状钢筋结构的3D模型准确，保证焊接点坐标计算准确，保证焊接质量。
焊接机器人包括摆动路径计算模块，摆动路径计算模块用于根据焊接点坐标计算焊接机器人上焊枪的摆动路径。焊接机器人通过摆动焊的方式对焊接点焊接，充分提高焊接质量。
焊接机器人包括激光位移传感器，激光位移传感器用于扫描焊缝的位置信息并反馈至摆动路径计算模块，摆动路径计算模块根据激光位移传感器反馈焊缝位置信息进行焊枪摆动路径的轨迹修正。激光位移传感器使得焊接机器人在焊接过程中可以实时进行焊枪的轨迹修正，进一步保证钢筋网的焊接质量。
激光位移传感器内部上设置有压缩空气风刀模组，压缩空气风刀模组有效冷却激光位移传感器，保证其稳定工作，另一方面有效消除测量过程中的烟雾干扰，保证测量精度。
钢筋定位架上设置有图像采集模块，图像采集模块连接工控电脑，图像采集模块用于获取网状钢筋结构的图像信息，工控电脑获取图像采集模块获取的图像信息并与存储的历史场景图像进行比对。工控电脑通过比对图像采集模块获取的图像信息并与存储的历史场景图像，可以判断钢筋定位架对网状钢筋结构的定位是否到位，图像一致表示定位到位，工控电脑从而控制激光扫描模块进行扫描，开始焊接流程，反之则报警，不进入焊接流程。图像采集模块中具体采集图像的装置(如摄像头)位置可以移动，便于满足不同位置的图像采集需求，提高图像采集质量。焊接完成后，图像采集模块同样采集网状钢筋结构的图像信息，工控电脑比对历史场景图像，判断焊接质量(网状钢筋结构是否变形)。
工作原理：焊接时，先用钢筋定位架定位多根钢筋交叉排置形成的网状钢筋结构，工控电脑控根据3D线激光传感器扫描产生的网状钢筋结构的三维数据，生成网状钢筋结构的3D模型，并计算焊接点坐标，工控电脑将焊接点坐标输出给焊接机器人，焊接机器人根据工艺执行焊接，提高焊接质量。具体焊接时，3D线激光传感器先沿网状钢筋结构某一水平(或竖直)布置的钢筋的长度方向扫描，工控电脑计算后控制焊接机器人焊接，在焊接机器人的焊接过程中，3D线激光传感器继续沿网状钢筋结构另一个水平(或竖直)布置的钢筋的长度方向扫描，一边焊接，一边计算，提高焊接效率。焊接机器人通过摆动焊的方式对焊接点焊接，充分提高焊接质量。激光位移传感器使得焊接机器人在焊接过程中可以实时进行焊枪的轨迹修正，进一步保证钢筋网的焊接质量。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种隧道交叉螺纹钢筋自动焊接系统，其特征在于，包括：
钢筋定位架，用于定位多根钢筋交叉排置形成的网状钢筋结构；
激光扫描模块，其包括3D线激光传感器和工业机器人，所述3D线激光传感器安装在所述工业机器人上，所述3D线激光传感器用于扫描所述网状钢筋结构；
工控电脑，用于获取所述3D线激光传感器扫描产生的所述网状钢筋结构的三维数据，生成所述网状钢筋结构的3D模型，并计算焊接点坐标；
焊接机器人，用于接收所述工控电脑计算出的焊接点坐标并对焊接点进行焊接。
2.根据权利要求1所述的一种隧道交叉螺纹钢筋自动焊接系统，其特征在于，所述工业机器人连接机器人示教器，所述机器人示教器用于输入所述网状钢筋结构中钢筋的参数以及编辑所述3D线激光传感器的扫描轨迹。
3.根据权利要求1或2所述的一种隧道交叉螺纹钢筋自动焊接系统，其特征在于，所述焊接机器人包括摆动路径计算模块，所述摆动路径计算模块用于根据所述焊接点坐标计算所述焊接机器人上焊枪的摆动路径。
4.根据权利要求3所述的一种隧道交叉螺纹钢筋自动焊接系统，其特征在于，所述焊接机器人包括激光位移传感器，所述激光位移传感器用于扫描焊缝的位置信息并反馈至所述摆动路径计算模块，所述摆动路径计算模块根据所述激光位移传感器反馈焊缝位置信息进行焊枪摆动路径的轨迹修正。
5.根据权利要求1所述的一种隧道交叉螺纹钢筋自动焊接系统，其特征在于，所述钢筋定位架上设置有图像采集模块，所述图像采集模块连接所述工控电脑，所述图像采集模块用于获取所述网状钢筋结构的图像信息，所述工控电脑获取所述图像采集模块获取的图像信息并与存储的历史场景图像进行比对。
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