CN114799639B - 一种基于工业机器人的曲线焊接系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于工业机器人的曲线焊接系统，包括：焊接工件模型对接分系统，用于对待焊接工件定义待焊接位置，进行待焊接模拟衔接匹配，生成焊接衔接匹配数据信息；焊接曲线示教编程分系统，用于焊接曲线路径规划，进行机器人与焊机的通讯及机器人示教编程，在线模拟自动焊接形成模拟焊接状态过程；变位机翻转及控制分系统，用于通过三轴全角旋转翻转机构进行变位机全角度翻转移动，控制变位翻转驱动正反向旋转；焊接机器人及控制分系统，用于发出控制指令控制机器人与变位协调，进行自动曲线焊接，并根据模拟焊接状态过程对自动曲线焊接状态过程进行监控及过程展示。

Description

一种基于工业机器人的曲线焊接系统

技术领域

本发明涉及工业机器人精密焊接技术领域，更具体地说，本发明涉及一种基于工业机器人的曲线焊接系统。

背景技术

现阶段，现有的机器人焊接系统，焊接位置衔接匹配通常由人为操作或手动设定，难以进行系统化大批量异形曲线衔接；焊接曲线路径规划有待改善；变位机翻转及控制角度翻转移动全角度全向移动尚待提高；机器人与变位协调进行自动任意曲线焊接对自动曲线焊接状态过程进行监控及过程展示尚需完善；因此，有必要提出一种基于工业机器人的曲线焊接系统，以至少部分地解决现有技术中存在的问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明；本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为至少部分地解决上述问题，本发明提供了一种基于工业机器人的曲线焊接系统，其特征在于，包括：

焊接工件模型对接分系统，用于对待焊接工件定义待焊接位置，进行待焊接模拟衔接匹配，生成焊接衔接匹配数据信息；

焊接曲线示教编程分系统，用于焊接曲线路径规划，进行机器人与焊机的通讯及机器人示教编程，在线模拟自动焊接形成模拟焊接状态过程；

变位机翻转及控制分系统，用于通过三轴全角旋转翻转机构进行变位机全角度翻转移动，控制变位翻转驱动正反向旋转；

焊接机器人及控制分系统，用于发出控制指令控制机器人与变位协调，进行自动曲线焊接，并根据模拟焊接状态过程对自动曲线焊接状态过程进行监控及过程展示。

优选的，所述焊接工件模型对接分系统包括：

工件模型焊接位置子系统，用于对待焊接工件定义待焊接位置，并将焊接位置在待焊接工件立体模型中排列出焊接顺序编号；

焊接位置衔接匹配子系统，用于按照焊接顺序编号将待焊接工件立体模型的待焊接位置进行待焊接模拟衔接匹配；

衔接匹配焊接信息子系统，用于根据待焊接模拟衔接匹配的结果生成焊接衔接匹配数据信息。

优选的，所述焊接曲线示教编程分系统包括：

焊接曲线路径规划子系统，用于根据焊接衔接匹配数据信息规划焊接曲线路径，获得焊接曲线路径规划；

模拟焊接示教编程子系统，用于根据焊接曲线路径规划进行机器人与焊机的通讯及机器人示教编程；

路径规划模拟焊接子系统，用于根据机器人示教编程在线模拟自动焊接形成模拟焊接状态过程。

优选的，所述变位机翻转及控制分系统包括：

变位机翻转机构子系统，用于通过三轴全角旋转翻转机构进行变位机全角度翻转移动；

翻转机构驱动定位子系统，用于通过变位翻转驱动马达驱动三轴全角旋转翻转机构进行翻转；

驱动定位自动控制子系统，用于通过马达控制器对变位翻转驱动马达正反向旋转。

优选的，所述焊接机器人及控制分系统包括：

机器人与变位协调子系统，用于将焊接机器人的焊接路径角度位置与变位机翻转及控制分系统进行焊接与翻转移动协调，进行自动曲线焊接；

焊接变位协调控制子系统，用于发出控制指令控制机器人与变位协调子系统执行焊接与翻转移动协调动作；

曲线焊接监测展示子系统，用于根据焊接工件模型对接分系统的模拟焊接对自动曲线焊接状态进行监控，进行自动曲线焊接过程展示。

优选的，所述焊接位置衔接匹配子系统包括：

焊接顺序执行排序单元，用于按照焊接工艺设定焊接顺序编号；焊接顺序编号包括：焊接初始顺序编号、焊接中断顺序编号和焊接修改顺序编号；

执行排序编号导入单元，用于按照焊接顺序执行排序单元的焊接顺序编号，将编号导入控制程序，生成执行排序编号控制程序；

编号导入模拟衔接单元，用于根据执行排序编号控制程序将待焊接工件立体模型的待焊接位置进行待焊接模拟衔接匹配。

优选的，所述路径规划模拟焊接子系统包括：

示教编程在线学习单元，用于将机器人示教编程模块进行在线学习，获得示教编程在线学习结果；

在线学习模拟验证单元，用于将示教编程在线学习结果和预期学习结果进行在线学习模拟验证；

模拟验证模拟焊接单元，用于根据在线学习模拟验证进行在线模拟自动焊接形成模拟焊接状态过程。

优选的，所述变位机翻转机构子系统包括：

三轴翻转框架单元，用于通过三轴全角旋转翻转机构进行变位机三轴翻转；三轴全角旋转翻转机构包括：三轴翻转框架、翻转框架支撑和旋转翻转轴承；三轴翻转框架包括：纵向翻转框架和横向翻转框架以及垂向翻转框架；三轴翻转框架通过多个旋转翻转轴承旋转连接翻转框架支撑；

圆盘全角旋转单元，用于连接三轴翻转框架单元的旋转翻转轴承，带动三轴翻转框架进行旋转翻转；

全角旋转移动单元，用于通过多向平移平台固定三轴翻转框架单元的翻转框架支撑，多向平移平台带动三轴翻转框架单元进行多向移动。

优选的，所述机器人与变位协调子系统包括：

逻辑程序指令单元，用于根据焊接机器人的焊接路径角度位置的焊接工艺逻辑生成焊接逻辑程序指令；

程序指令传输单元，用于将焊接逻辑程序指令通过输入输出口进行逻辑指令传输；

协调执行焊接单元，用于根据逻辑指令执行焊接动作及与变位机翻转及控制分系统进行焊接与翻转移动协调，进行自动曲线焊接。

优选的，所述曲线焊接监测展示子系统包括：

焊接闪光减弱单元，用于通过多层可调灰度镜组对焊接过程中的瞬间高亮度闪光进行焊接瞬时强光减弱；

焊接摄像监控单元，用于对焊接瞬时强光减弱后的焊接过程进行曲线焊接过程摄像监控；

焊接过程展示单元，用于将曲线焊接过程摄像监控数据与焊接工件模型对接分系统的模拟焊接数据进行对比；如曲线焊接过程摄像监控数据与模拟焊接数据一致性高于系统设定焊接数据一致性，则曲线焊接过程符合系统设定；如曲线焊接过程摄像监控数据与模拟焊接数据一致性不高于系统设定焊接数据一致性，则曲线焊接过程不符合系统设定，发出焊接异常示警信息，并通过显示器显示，进行自动曲线焊接过程展示。

相比现有技术，本发明至少包括以下有益效果：

本发明一种基于工业机器人的曲线焊接系统，包括：焊接工件模型对接分系统，用于对待焊接工件定义待焊接位置，进行待焊接模拟衔接匹配，生成焊接衔接匹配数据信息；焊接曲线示教编程分系统，用于焊接曲线路径规划，进行机器人与焊机的通讯及机器人示教编程，在线模拟自动焊接形成模拟焊接状态过程；变位机翻转及控制分系统，用于通过三轴全角旋转翻转机构进行变位机全角度翻转移动，控制变位翻转驱动正反向旋转；焊接机器人及控制分系统，用于发出控制指令控制机器人与变位协调，进行自动曲线焊接，并根据模拟焊接状态过程对自动曲线焊接状态过程进行监控及过程展示；提高了焊接衔接匹配的精准度，改善了焊接曲线规划的合理性和一致性，改进了工业机器人的曲线焊接的智能化及过程监控和展示效果；可以对待焊接工件的待焊接位置在待焊接工件立体模型中排列出焊接顺序编号，进行焊接位置衔接匹配焊接信息；焊接曲线示教编程分系统中通过焊接曲线路径规划，模拟焊接示教编程及路径规划模拟焊接；变位机翻转及控制分系统中通过三轴全角旋转翻转机构进行变位机全角度翻转移动，并能进行翻转机构驱动定位以及驱动定位自动控制；焊接机器人及控制分系统中通过机器人与变位协调，进行自动曲线焊接；焊接变位协调控制，对自动曲线焊接状态进行监控，进行自动曲线焊接过程展示。

本发明所述的一种基于工业机器人的曲线焊接系统，本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明所述的一种基于工业机器人的曲线焊接系统系统框图。

图2为本发明所述的一种基于工业机器人的曲线焊接系统实施例1图。

图3为本发明所述的一种基于工业机器人的曲线焊接系统实施例2图。

具体实施方式

下面结合附图以及实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施；如图1-3所示，本发明提供了一种基于工业机器人的曲线焊接系统，其特征在于，包括：

焊接工件模型对接分系统，用于对待焊接工件定义待焊接位置，进行待焊接模拟衔接匹配，生成焊接衔接匹配数据信息；

焊接曲线示教编程分系统，用于焊接曲线路径规划，进行机器人与焊机的通讯及机器人示教编程，在线模拟自动焊接形成模拟焊接状态过程；

变位机翻转及控制分系统，用于通过三轴全角旋转翻转机构进行变位机全角度翻转移动，控制变位翻转驱动正反向旋转；

焊接机器人及控制分系统，用于发出控制指令控制机器人与变位协调，进行自动曲线焊接，并根据模拟焊接状态过程对自动曲线焊接状态过程进行监控及过程展示。

上述技术方案的工作原理为，本发明一种基于工业机器人的曲线焊接系统，包括：焊接工件模型对接分系统，用于对待焊接工件定义待焊接位置，进行待焊接模拟衔接匹配，生成焊接衔接匹配数据信息；焊接曲线示教编程分系统，用于焊接曲线路径规划，进行机器人与焊机的通讯及机器人示教编程，在线模拟自动焊接形成模拟焊接状态过程；变位机翻转及控制分系统，用于通过三轴全角旋转翻转机构进行变位机全角度翻转移动，控制变位翻转驱动正反向旋转；焊接机器人及控制分系统，用于发出控制指令控制机器人与变位协调，进行自动曲线焊接，并根据模拟焊接状态过程对自动曲线焊接状态过程进行监控及过程展示；将待焊接工件立体模型的待焊接位置进行待焊接模拟衔接匹配能够先行通过模型模拟预估焊接状态；通过焊接曲线预估，获得焊接曲线路径规划；根据全角旋转翻转原理，增大旋转翻转的角度和范围；焊接机器人及控制分系统根据焊接变位协调控制；焊接工件模型对接分系统与焊接曲线示教编程分系统分别与焊接机器人及控制分系统进行数据传输通信连接，焊接机器人及控制分系统电连接变位机翻转及控制分系统，各分系统分别连接稳压电源。

上述技术方案的有益效果为，本发明一种基于工业机器人的曲线焊接系统，包括：焊接工件模型对接分系统，用于对待焊接工件定义待焊接位置，进行待焊接模拟衔接匹配，生成焊接衔接匹配数据信息；焊接曲线示教编程分系统，用于焊接曲线路径规划，进行机器人与焊机的通讯及机器人示教编程，在线模拟自动焊接形成模拟焊接状态过程；变位机翻转及控制分系统，用于通过三轴全角旋转翻转机构进行变位机全角度翻转移动，控制变位翻转驱动正反向旋转；焊接机器人及控制分系统，用于发出控制指令控制机器人与变位协调，进行自动曲线焊接，并根据模拟焊接状态过程对自动曲线焊接状态过程进行监控及过程展示；提高了焊接衔接匹配的精准度，改善了焊接曲线规划的合理性和一致性，改进了工业机器人的曲线焊接的智能化及过程监控和展示效果；可以对待焊接工件的待焊接位置在待焊接工件立体模型中排列出焊接顺序编号，进行焊接位置衔接匹配焊接信息；焊接曲线示教编程分系统中通过焊接曲线路径规划，模拟焊接示教编程及路径规划模拟焊接；变位机翻转及控制分系统中通过三轴全角旋转翻转机构进行变位机全角度翻转移动，并能进行翻转机构驱动定位以及驱动定位自动控制；焊接机器人及控制分系统中通过机器人与变位协调，进行自动曲线焊接；焊接变位协调控制，对自动曲线焊接状态进行监控，进行自动曲线焊接过程展示。

在一个实施例中，所述焊接工件模型对接分系统包括：

工件模型焊接位置子系统，用于对待焊接工件定义待焊接位置，并将焊接位置在待焊接工件立体模型中排列出焊接顺序编号；

焊接位置衔接匹配子系统，用于按照焊接顺序编号将待焊接工件立体模型的待焊接位置进行待焊接模拟衔接匹配；

衔接匹配焊接信息子系统，用于根据待焊接模拟衔接匹配的结果生成焊接衔接匹配数据信息。

上述技术方案的工作原理为，所述焊接工件模型对接分系统包括：工件模型焊接位置子系统，用于对待焊接工件定义待焊接位置，并将焊接位置在待焊接工件立体模型中排列出焊接顺序编号；焊接位置衔接匹配子系统，用于按照焊接顺序编号将待焊接工件立体模型的待焊接位置进行待焊接模拟衔接匹配；衔接匹配焊接信息子系统，用于根据待焊接模拟衔接匹配的结果生成焊接衔接匹配数据信息；将待焊接工件立体模型的待焊接位置进行待焊接模拟衔接匹配能够先行通过模型模拟预估焊接状态。

上述技术方案的有益效果为，所述焊接工件模型对接分系统包括：工件模型焊接位置子系统，用于对待焊接工件定义待焊接位置，并将焊接位置在待焊接工件立体模型中排列出焊接顺序编号；焊接位置衔接匹配子系统，用于按照焊接顺序编号将待焊接工件立体模型的待焊接位置进行待焊接模拟衔接匹配；衔接匹配焊接信息子系统，用于根据待焊接模拟衔接匹配的结果生成焊接衔接匹配数据信息；将待焊接工件立体模型的待焊接位置进行待焊接模拟衔接匹配能够先行通过模型模拟预估焊接状态；能够使焊接工艺过程大幅持续优化。

在一个实施例中，所述焊接曲线示教编程分系统包括：

焊接曲线路径规划子系统，用于根据焊接衔接匹配数据信息规划焊接曲线路径，获得焊接曲线路径规划；

模拟焊接示教编程子系统，用于根据焊接曲线路径规划进行机器人与焊机的通讯及机器人示教编程；

路径规划模拟焊接子系统，用于根据机器人示教编程在线模拟自动焊接形成模拟焊接状态过程。

上述技术方案的工作原理为，所述焊接曲线示教编程分系统包括：焊接曲线路径规划子系统，用于根据焊接衔接匹配数据信息规划焊接曲线路径，获得焊接曲线路径规划；模拟焊接示教编程子系统，用于根据焊接曲线路径规划进行机器人与焊机的通讯及机器人示教编程；路径规划模拟焊接子系统，用于根据机器人示教编程在线模拟自动焊接形成模拟焊接状态过程；通过焊接曲线预估，获得焊接曲线路径规划。

上述技术方案的有益效果为，所述焊接曲线示教编程分系统包括：焊接曲线路径规划子系统，用于根据焊接衔接匹配数据信息规划焊接曲线路径，获得焊接曲线路径规划；模拟焊接示教编程子系统，用于根据焊接曲线路径规划进行机器人与焊机的通讯及机器人示教编程；路径规划模拟焊接子系统，用于根据机器人示教编程在线模拟自动焊接形成模拟焊接状态过程；通过焊接曲线预估，获得焊接曲线路径规划；能够提高焊接曲线路径规划的自动化程度，以及焊接曲线的合理性。

在一个实施例中，所述变位机翻转及控制分系统包括：

变位机翻转机构子系统，用于通过三轴全角旋转翻转机构进行变位机全角度翻转移动；

翻转机构驱动定位子系统，用于通过变位翻转驱动马达驱动三轴全角旋转翻转机构进行翻转；

驱动定位自动控制子系统，用于通过马达控制器对变位翻转驱动马达正反向旋转。

上述技术方案的工作原理为，所述变位机翻转及控制分系统包括：变位机翻转机构子系统，用于通过三轴全角旋转翻转机构进行变位机全角度翻转移动；翻转机构驱动定位子系统，用于通过变位翻转驱动马达驱动三轴全角旋转翻转机构进行翻转；驱动定位自动控制子系统，用于通过马达控制器对变位翻转驱动马达正反向旋转；根据全角旋转翻转原理，增大旋转翻转的角度和范围。

上述技术方案的有益效果为，所述变位机翻转及控制分系统包括：变位机翻转机构子系统，用于通过三轴全角旋转翻转机构进行变位机全角度翻转移动；翻转机构驱动定位子系统，用于通过变位翻转驱动马达驱动三轴全角旋转翻转机构进行翻转；驱动定位自动控制子系统，用于通过马达控制器对变位翻转驱动马达正反向旋转；根据全角旋转翻转原理，增大旋转翻转的角度和范围，能够进行更加复杂的焊接曲线跟踪定位及位姿保持。

在一个实施例中，所述焊接机器人及控制分系统包括：

机器人与变位协调子系统，用于将焊接机器人的焊接路径角度位置与变位机翻转及控制分系统进行焊接与翻转移动协调，进行自动曲线焊接；

焊接变位协调控制子系统，用于发出控制指令控制机器人与变位协调子系统执行焊接与翻转移动协调动作；

曲线焊接监测展示子系统，用于根据焊接工件模型对接分系统的模拟焊接对自动曲线焊接状态进行监控，进行自动曲线焊接过程展示。

上述技术方案的工作原理为，通过焊接变位协调控制，所述焊接机器人及控制分系统通过机器人与变位协调子系统，用于将焊接机器人的焊接路径角度位置与变位机翻转及控制分系统进行焊接与翻转移动协调，进行自动曲线焊接；焊接变位协调控制子系统，用于发出控制指令控制机器人与变位协调子系统执行焊接与翻转移动协调动作；曲线焊接监测展示子系统，用于根据焊接工件模型对接分系统的模拟焊接对自动曲线焊接状态进行监控，进行自动曲线焊接过程展示。

上述技术方案的有益效果为，通过焊接变位协调控制，所述焊接机器人及控制分系统通过机器人与变位协调子系统，用于将焊接机器人的焊接路径角度位置与变位机翻转及控制分系统进行焊接与翻转移动协调，进行自动曲线焊接；焊接变位协调控制子系统，用于发出控制指令控制机器人与变位协调子系统执行焊接与翻转移动协调动作；曲线焊接监测展示子系统，用于根据焊接工件模型对接分系统的模拟焊接对自动曲线焊接状态进行监控，进行自动曲线焊接过程展示；提高了焊接变位的协调效率和焊接曲线的一致性程度。

在一个实施例中，所述焊接位置衔接匹配子系统包括：

焊接顺序执行排序单元，用于按照焊接工艺设定焊接顺序编号；焊接顺序编号包括：焊接初始顺序编号、焊接中断顺序编号和焊接修改顺序编号；

执行排序编号导入单元，用于按照焊接顺序执行排序单元的焊接顺序编号，将编号导入控制程序，生成执行排序编号控制程序；

编号导入模拟衔接单元，用于根据执行排序编号控制程序将待焊接工件立体模型的待焊接位置进行待焊接模拟衔接匹配；计算待焊接模拟衔接匹配模拟差异度，计算公式如下：

其中，Fmos为待焊接模拟衔接匹配模拟差异度，Mo为待焊接模拟衔接匹配点对数值，i为第i个待焊接模拟衔接匹配焊接点值，Qi为设定待焊接工件焊接点值，Pi为待焊接模拟焊接点值，Z为焊接点与初始点角度旋转量值，Y为焊接点与初始点平移量值；通过计算计算待焊接模拟衔接匹配模拟差异度，使待焊接模拟衔接匹配模拟差异更接近真实焊接衔接匹配。

上述技术方案的工作原理为，所述焊接位置衔接匹配子系统包括：

焊接顺序执行排序单元，用于按照焊接工艺设定焊接顺序编号；焊接顺序编号包括：焊接初始顺序编号、焊接中断顺序编号和焊接修改顺序编号；

执行排序编号导入单元，用于按照焊接顺序执行排序单元的焊接顺序编号，将编号导入控制程序，生成执行排序编号控制程序；

编号导入模拟衔接单元，用于根据执行排序编号控制程序将待焊接工件立体模型的待焊接位置进行待焊接模拟衔接匹配；计算待焊接模拟衔接匹配模拟差异度，计算公式如下：

其中，Fmos为待焊接模拟衔接匹配模拟差异度，Mo为待焊接模拟衔接匹配点对数值，i为第i个待焊接模拟衔接匹配焊接点值，Qi为设定待焊接工件焊接点值，Pi为待焊接模拟焊接点值，Z为焊接点与初始点角度旋转量值，Y为焊接点与初始点平移量值；通过计算计算待焊接模拟衔接匹配模拟差异度，使待焊接模拟衔接匹配模拟差异更接近真实焊接衔接匹配。

上述技术方案的有益效果为，所述焊接位置衔接匹配子系统包括：焊接顺序执行排序单元，用于按照焊接工艺设定焊接顺序编号；焊接顺序编号包括：焊接初始顺序编号、焊接中断顺序编号和焊接修改顺序编号；执行排序编号导入单元，用于按照焊接顺序执行排序单元的焊接顺序编号，将编号导入控制程序，生成执行排序编号控制程序；编号导入模拟衔接单元，用于根据执行排序编号控制程序将待焊接工件立体模型的待焊接位置进行待焊接模拟衔接匹配；计算待焊接模拟衔接匹配模拟差异度，其中，Fmos为待焊接模拟衔接匹配模拟差异度，Mo为待焊接模拟衔接匹配点对数值，i为第i个待焊接模拟衔接匹配焊接点值，Qi为设定待焊接工件焊接点值，Pi为待焊接模拟焊接点值，Z为焊接点与初始点角度旋转量值，Y为焊接点与初始点平移量值；通过计算计算待焊接模拟衔接匹配模拟差异度，使待焊接模拟衔接匹配模拟差异更接近真实焊接衔接匹配。

在一个实施例中，所述路径规划模拟焊接子系统包括：

示教编程在线学习单元，用于将机器人示教编程模块进行在线学习，获得示教编程在线学习结果；

在线学习模拟验证单元，用于将示教编程在线学习结果和预期学习结果进行在线学习模拟验证；

模拟验证模拟焊接单元，用于根据在线学习模拟验证进行在线模拟自动焊接形成模拟焊接状态过程。

上述技术方案的工作原理为，所述路径规划模拟焊接子系统包括：

示教编程在线学习单元，用于将机器人示教编程模块进行在线学习，获得示教编程在线学习结果；

在线学习模拟验证单元，用于将示教编程在线学习结果和预期学习结果进行在线学习模拟验证；

模拟验证模拟焊接单元，用于根据在线学习模拟验证进行在线模拟自动焊接形成模拟焊接状态过程。

上述技术方案的有益效果为，所述路径规划模拟焊接子系统包括：示教编程在线学习单元，用于将机器人示教编程模块进行在线学习，获得示教编程在线学习结果；在线学习模拟验证单元，用于将示教编程在线学习结果和预期学习结果进行在线学习模拟验证；模拟验证模拟焊接单元，用于根据在线学习模拟验证进行在线模拟自动焊接形成模拟焊接状态过程。

在一个实施例中，所述变位机翻转机构子系统包括：

三轴翻转框架单元，用于通过三轴全角旋转翻转机构进行变位机三轴翻转；三轴全角旋转翻转机构包括：三轴翻转框架、翻转框架支撑和旋转翻转轴承；三轴翻转框架包括：纵向翻转框架和横向翻转框架以及垂向翻转框架；三轴翻转框架通过多个旋转翻转轴承旋转连接翻转框架支撑；

圆盘全角旋转单元，用于连接三轴翻转框架单元的旋转翻转轴承，带动三轴翻转框架进行旋转翻转；

全角旋转移动单元，用于通过多向平移平台固定三轴翻转框架单元的翻转框架支撑，多向平移平台带动三轴翻转框架单元进行多向移动。

上述技术方案的工作原理为，所述变位机翻转机构子系统包括：

三轴翻转框架单元，用于通过三轴全角旋转翻转机构进行变位机三轴翻转；三轴全角旋转翻转机构包括：三轴翻转框架、翻转框架支撑和旋转翻转轴承；三轴翻转框架包括：纵向翻转框架和横向翻转框架以及垂向翻转框架；三轴翻转框架通过多个旋转翻转轴承旋转连接翻转框架支撑；

圆盘全角旋转单元，用于连接三轴翻转框架单元的旋转翻转轴承，带动三轴翻转框架进行旋转翻转；

全角旋转移动单元，用于通过多向平移平台固定三轴翻转框架单元的翻转框架支撑，多向平移平台带动三轴翻转框架单元进行多向移动。

上述技术方案的有益效果为，所述变位机翻转机构子系统包括：三轴翻转框架单元，用于通过三轴全角旋转翻转机构进行变位机三轴翻转；三轴全角旋转翻转机构包括：三轴翻转框架、翻转框架支撑和旋转翻转轴承；三轴翻转框架包括：纵向翻转框架和横向翻转框架以及垂向翻转框架；三轴翻转框架通过多个旋转翻转轴承旋转连接翻转框架支撑；圆盘全角旋转单元，用于连接三轴翻转框架单元的旋转翻转轴承，带动三轴翻转框架进行旋转翻转；全角旋转移动单元，用于通过多向平移平台固定三轴翻转框架单元的翻转框架支撑，多向平移平台带动三轴翻转框架单元进行多向移动；改善了焊接曲线规划的合理性和一致性。

在一个实施例中，所述机器人与变位协调子系统包括：

逻辑程序指令单元，用于根据焊接机器人的焊接路径角度位置的焊接工艺逻辑生成焊接逻辑程序指令；

程序指令传输单元，用于将焊接逻辑程序指令通过输入输出口进行逻辑指令传输；

协调执行焊接单元，用于根据逻辑指令执行焊接动作及与变位机翻转及控制分系统进行焊接与翻转移动协调，进行自动曲线焊接。

上述技术方案的工作原理为，所述机器人与变位协调子系统包括：

逻辑程序指令单元，用于根据焊接机器人的焊接路径角度位置的焊接工艺逻辑生成焊接逻辑程序指令；

程序指令传输单元，用于将焊接逻辑程序指令通过输入输出口进行逻辑指令传输；

协调执行焊接单元，用于根据逻辑指令执行焊接动作及与变位机翻转及控制分系统进行焊接与翻转移动协调，进行自动曲线焊接。

上述技术方案的有益效果为，所述机器人与变位协调子系统包括：逻辑程序指令单元，用于根据焊接机器人的焊接路径角度位置的焊接工艺逻辑生成焊接逻辑程序指令；程序指令传输单元，用于将焊接逻辑程序指令通过输入输出口进行逻辑指令传输；协调执行焊接单元，用于根据逻辑指令执行焊接动作及与变位机翻转及控制分系统进行焊接与翻转移动协调，进行自动曲线焊接。

在一个实施例中，所述曲线焊接监测展示子系统包括：

焊接闪光减弱单元，用于通过多层可调灰度镜组对焊接过程中的瞬间高亮度闪光进行焊接瞬时强光减弱；

焊接摄像监控单元，用于对焊接瞬时强光减弱后的焊接过程进行曲线焊接过程摄像监控；

焊接过程展示单元，用于将曲线焊接过程摄像监控数据与焊接工件模型对接分系统的模拟焊接数据进行对比；如曲线焊接过程摄像监控数据与模拟焊接数据一致性高于系统设定焊接数据一致性，则曲线焊接过程符合系统设定；如曲线焊接过程摄像监控数据与模拟焊接数据一致性不高于系统设定焊接数据一致性，则曲线焊接过程不符合系统设定，发出焊接异常示警信息，并通过显示器显示，进行自动曲线焊接过程展示。

上述技术方案的工作原理为，所述曲线焊接监测展示子系统包括：

焊接闪光减弱单元，用于通过多层可调灰度镜组对焊接过程中的瞬间高亮度闪光进行焊接瞬时强光减弱；

焊接摄像监控单元，用于对焊接瞬时强光减弱后的焊接过程进行曲线焊接过程摄像监控；

焊接过程展示单元，用于将曲线焊接过程摄像监控数据与焊接工件模型对接分系统的模拟焊接数据进行对比；如曲线焊接过程摄像监控数据与模拟焊接数据一致性高于系统设定焊接数据一致性，则曲线焊接过程符合系统设定；如曲线焊接过程摄像监控数据与模拟焊接数据一致性不高于系统设定焊接数据一致性，则曲线焊接过程不符合系统设定，发出焊接异常示警信息，并通过显示器显示，进行自动曲线焊接过程展示。

上述技术方案的有益效果为，所述曲线焊接监测展示子系统包括：焊接闪光减弱单元，用于通过多层可调灰度镜组对焊接过程中的瞬间高亮度闪光进行焊接瞬时强光减弱；焊接摄像监控单元，用于对焊接瞬时强光减弱后的焊接过程进行曲线焊接过程摄像监控；焊接过程展示单元，用于将曲线焊接过程摄像监控数据与焊接工件模型对接分系统的模拟焊接数据进行对比；如曲线焊接过程摄像监控数据与模拟焊接数据一致性高于系统设定焊接数据一致性，则曲线焊接过程符合系统设定；如曲线焊接过程摄像监控数据与模拟焊接数据一致性不高于系统设定焊接数据一致性，则曲线焊接过程不符合系统设定，发出焊接异常示警信息，并通过显示器显示，进行自动曲线焊接过程展示；改进了工业机器人的曲线焊接的智能化及过程监控和展示效果。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节与这里示出与描述的图例。

Claims (6)

1.一种基于工业机器人的曲线焊接系统，其特征在于，包括：

焊接工件模型对接分系统，用于对待焊接工件定义待焊接位置，进行待焊接模拟衔接匹配，生成焊接衔接匹配数据信息；

焊接曲线示教编程分系统，用于焊接曲线路径规划，进行机器人与焊机的通讯及机器人示教编程，在线模拟自动焊接形成模拟焊接状态过程；

变位机翻转及控制分系统，用于通过三轴全角旋转翻转机构进行变位机全角度翻转移动，控制变位翻转驱动正反向旋转；

焊接机器人及控制分系统，用于发出控制指令控制机器人与变位协调，进行自动曲线焊接，并根据模拟焊接状态过程对自动曲线焊接状态过程进行监控及过程展示；

所述焊接机器人及控制分系统包括：

机器人与变位协调子系统，用于将焊接机器人的焊接路径角度位置与变位机翻转及控制分系统进行焊接与翻转移动协调，进行自动曲线焊接；

焊接变位协调控制子系统，用于发出控制指令控制机器人与变位协调子系统执行焊接与翻转移动协调动作；

曲线焊接监测展示子系统，用于根据焊接工件模型对接分系统的模拟焊接对自动曲线焊接状态进行监控，进行自动曲线焊接过程展示；

所述曲线焊接监测展示子系统包括：

焊接闪光减弱单元，用于通过多层可调灰度镜组对焊接过程中的瞬间高亮度闪光进行焊接瞬时强光减弱；

焊接摄像监控单元，用于对焊接瞬时强光减弱后的焊接过程进行曲线焊接过程摄像监控；

焊接过程展示单元，用于将曲线焊接过程摄像监控数据与焊接工件模型对接分系统的模拟焊接数据进行对比；如曲线焊接过程摄像监控数据与模拟焊接数据一致性高于系统设定焊接数据一致性，则曲线焊接过程符合系统设定；如曲线焊接过程摄像监控数据与模拟焊接数据一致性不高于系统设定焊接数据一致性，则曲线焊接过程不符合系统设定，发出焊接异常示警信息，并通过显示器显示，进行自动曲线焊接过程展示；

所述焊接工件模型对接分系统包括：

工件模型焊接位置子系统，用于对待焊接工件定义待焊接位置，并将焊接位置在待焊接工件立体模型中排列出焊接顺序编号；

焊接位置衔接匹配子系统，用于按照焊接顺序编号将待焊接工件立体模型的待焊接位置进行待焊接模拟衔接匹配；

衔接匹配焊接信息子系统，用于根据待焊接模拟衔接匹配的结果生成焊接衔接匹配数据信息；

所述焊接位置衔接匹配子系统包括：

焊接顺序执行排序单元，用于按照焊接工艺设定焊接顺序编号；焊接顺序编号包括：焊接初始顺序编号、焊接中断顺序编号和焊接修改顺序编号；

执行排序编号导入单元，用于按照焊接顺序执行排序单元的焊接顺序编号，将编号导入控制程序，生成执行排序编号控制程序；

编号导入模拟衔接单元，用于根据执行排序编号控制程序将待焊接工件立体模型的待焊接位置进行待焊接模拟衔接匹配；

计算待焊接模拟衔接匹配模拟差异度，计算公式如下：

其中，Fmos为待焊接模拟衔接匹配模拟差异度，Mo为待焊接模拟衔接匹配点对数值，i为第i个待焊接模拟衔接匹配焊接点值，Qi为设定待焊接工件焊接点值，Pi为待焊接模拟焊接点值，Z为焊接点与初始点角度旋转量值，Y为焊接点与初始点平移量值；通过计算待焊接模拟衔接匹配模拟差异度，使待焊接模拟衔接匹配模拟差异更接近真实焊接衔接匹配。

2.根据权利要求1所述的一种基于工业机器人的曲线焊接系统，其特征在于，所述焊接曲线示教编程分系统包括：

焊接曲线路径规划子系统，用于根据焊接衔接匹配数据信息规划焊接曲线路径，获得焊接曲线路径规划；

模拟焊接示教编程子系统，用于根据焊接曲线路径规划进行机器人与焊机的通讯及机器人示教编程；

路径规划模拟焊接子系统，用于根据机器人示教编程在线模拟自动焊接形成模拟焊接状态过程。

3.根据权利要求1所述的一种基于工业机器人的曲线焊接系统，其特征在于，所述变位机翻转及控制分系统包括：

变位机翻转机构子系统，用于通过三轴全角旋转翻转机构进行变位机全角度翻转移动；

翻转机构驱动定位子系统，用于通过变位翻转驱动马达驱动三轴全角旋转翻转机构进行翻转；

驱动定位自动控制子系统，用于通过马达控制器对变位翻转驱动马达正反向旋转。

4.根据权利要求2所述的一种基于工业机器人的曲线焊接系统，其特征在于，所述路径规划模拟焊接子系统包括：

示教编程在线学习单元，用于将机器人示教编程模块进行在线学习，获得示教编程在线学习结果；

在线学习模拟验证单元，用于将示教编程在线学习结果和预期学习结果进行在线学习模拟验证；

模拟验证模拟焊接单元，用于根据在线学习模拟验证进行在线模拟自动焊接形成模拟焊接状态过程。

5.根据权利要求3所述的一种基于工业机器人的曲线焊接系统，其特征在于，所述变位机翻转机构子系统包括：

三轴翻转框架单元，用于通过三轴全角旋转翻转机构进行变位机三轴翻转；三轴全角旋转翻转机构包括：三轴翻转框架、翻转框架支撑和旋转翻转轴承；三轴翻转框架包括：纵向翻转框架和横向翻转框架以及垂向翻转框架；三轴翻转框架通过多个旋转翻转轴承旋转连接翻转框架支撑；

圆盘全角旋转单元，用于连接三轴翻转框架单元的旋转翻转轴承，带动三轴翻转框架进行旋转翻转；

全角旋转移动单元，用于通过多向平移平台固定三轴翻转框架单元的翻转框架支撑，多向平移平台带动三轴翻转框架单元进行多向移动。

6.根据权利要求1所述的一种基于工业机器人的曲线焊接系统，其特征在于，所述机器人与变位协调子系统包括：

逻辑程序指令单元，用于根据焊接机器人的焊接路径角度位置的焊接工艺逻辑生成焊接逻辑程序指令；

程序指令传输单元，用于将焊接逻辑程序指令通过输入输出口进行逻辑指令传输；

协调执行焊接单元，用于根据逻辑指令执行焊接动作及与变位机翻转及控制分系统进行焊接与翻转移动协调，进行自动曲线焊接。

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