CN114888500A - 一种铁路定型组合柜配线自动焊接机器人 - Google Patents

一种铁路定型组合柜配线自动焊接机器人 Download PDF

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邵长春
王致诚
李水明
陶汉卿
陈鑫洋
傅以盘
崔警卫
王莆森
庞海东
黄在丹
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Abstract

本发明涉及焊接机器人技术领域，具体公开了一种铁路定型组合柜配线自动焊接机器人及其焊接方法，包括可沿轨道移动的焊接底座、设在底座上的机械臂、设在机械臂上的焊柄和用于控制底座、机械臂和焊柄的控制系统，控制系统包括控制器和用于检测底座、机械臂和焊柄的检测组件，控制器信号连接有自动识图模块，自动识图模块电连接有识图数据库，机械臂上设有由控制器控制的驱动机构和由驱动机构驱动的放线模块、穿线模块、焊接模块、套管模块、检测模块和行走模块。本发明可以有效解决移频轨道电路、信号机点灯电路、道岔控制电路定型组合柜配线的定型组合焊接制作个性化要求高，依靠人工完成需要耗费大量人力资源的问题。

Description

一种铁路定型组合柜配线自动焊接机器人
技术领域
本申请涉及焊接机器人技术领域，具体公开了一种铁路定型组合柜配线自动焊接机器人。
背景技术
联锁控制系统是一种广泛应用于高铁、普铁、城市轨道交通的铁路装备，铁路定型组合柜是这种联锁控制系统的定型设备，如图3、图4和图5，分别出示了现有的个性化焊接一种移频轨道电路(图3)、个性化焊接铁路信号点灯电路(图4)和个性化焊接铁路道岔控制电路(图5)，这种铁路定型组合柜是这种联锁控制系统需要个性化定制，其配线设备焊点多、密度大、工艺要求高，一个完整的中小型车站对应定型组合需要用导线连接的焊点约上万个。铁路定型组合柜的生产、安装、调试工作量巨大，目前主要依靠人工完成，需要耗费大量人力资源，而且生产效率低、可靠性难以保证，也难以满足铁路行车安全的高质量要求，因此，发明人有鉴于此，提供了一种铁路定型组合柜配线自动焊接机器人，以便解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于解决传统的铁路定型组合柜工作依靠人工完成，个性化要求高，需要耗费大量人力资源的问题。
为了达到上述目的，本发明的基础方案提供一种铁路定型组合柜配线自动焊接机器人，包括可沿轨道移动的底座、设在底座上的机械臂、设在机械臂上的焊柄和用于控制底座、机械臂和焊柄的控制系统；
所述控制系统包括控制器和用于检测底座、机械臂和焊柄的检测组件，控制器信号连接有自动识图模块，自动识图模块电连接有识图数据库，机械臂上设有由控制器控制的驱动机构和由驱动机构驱动的放线模块、穿线模块、焊接模块、套管模块、检测模块和行走模块。
进一步，所述检测模块包括功能检测模块和质量检测模块，所述焊接模块内设有升温控制单元和冷却控制单元。
进一步，所述识图数据库包括事例库、适应化知识库和神经网络知识库。
进一步，还包括由控制器控制并由驱动机构驱动的位置调节模块和报警模块。
进一步，所述位置调节模块包括X轴调节组件、Y轴调节组件和Z轴调节组件。
进一步，本发明提供一种铁路定型组合柜配线自动焊接机器人的焊接方法，包括以下步骤：
S001，获得焊前准备参数；
S002，根据焊前准备参数对比事例库；
S003，若S002中对比符合，则确认过程参数；若S002中对比不符合，则进行GBR推理；
S004，若S003中GBR推理符合，则确认过程参数，若S003中GBR推理不符合，则进行神经网络推理；
S005，若S004中神经网络推理符合，则确认过程参数，若S004中神经网络推理不符合，则对比神经网络训练样本数据；
S006，与神经网络训练样本数据对比给出缺省参数；
S007，根据缺省参数确认过程参数；
S008，焊接机器人运动规划；
S009，进行焊接。
进一步，在S005中，对比神经网络训练样本数据时根据神经网络训练更新神经网络知识库。
与现有技术相比，本方案的效果在于：
1、本发明通过机器人进行焊接工作，取代了传统的人工操作，降低了人力资源的耗费，提高了生产效率，同时提高了轨道定型组合的质量，进而提高了可靠性。
2、本发明通过自动识图模块完成自动读图与识图，把图纸信息转换成机器人运行的路线轨迹信息，大大提升工作效率和准确性，并且在自动识图控制中，通过对神经网络知识库的对比以及更新，使焊接机器人具备了自我学习的功能，实现检测功能智能化。
3、本发明的功能检测模块和质量检测模块在铁路组合所有焊点自动焊接完成后，检测导线连接功能是否导通；功能检测合格后，自动检测焊点质量问题，并给出焊点质量检测报告。当发现不合格焊点时，给出报警信号。
4、本发明的焊接模块内的升温控制单元和冷却控制单元使接线焊接过程中保持一定的温度和焊锡的供给；当接线端子焊接完成后，冷却控制单元使焊点进行迅速冷却。
5、本发明中的位置调节模块将定型组合焊点的实际位置与机器人工具坐标准确对应，通过机器人的执行机构精准定位到目标焊点，提高了焊接准确精度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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的附图。
图1示出了本申请实施例提出的一种铁路定型组合柜配线自动焊接机器人的控制系统图；
图2示出了本申请实施例提出的一种铁路定型组合柜配线自动焊接机器人的焊接方法流程图；
图3示出了铁路定型组合柜配线中的个性化焊接一种移频轨道电路；
图4示出了铁路定型组合柜配线中的个性化焊接铁路信号点灯电路；
图5示出了铁路定型组合柜配线中的个性化焊接铁路道岔控制电路。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
一种铁路定型组合柜配线自动焊接机器人，铁路定型自动组合焊接机器人工作对象是针对轨道(铁道)信号电路中移频轨道电路(图3)、信号点灯电路(图4)、道岔控制电路定型组合柜配线的个性化定制(图5)，实施例如图1所示：包括可沿铁路轨道移动的底座、设在底座上的机械臂、设在机械臂上的焊柄和用于控制底座、机械臂和焊柄的控制系统。
底座内设有移动轮，移动轮由伺服直流电机驱动移动，而机械臂采用由6个连杆和6个关节组成的6自由度机械臂，机械臂的始端与底座连接，机械臂的末端与焊柄连接，该机械臂为现有的技术条件，此处不做过多赘述。
控制系统包括控制器和用于检测底座、机械臂和焊柄的检测组件，控制器信号连接有自动识图模块，自动识图模块电连接有识图数据库，机械臂上设有由控制器控制的驱动机构和由驱动机构驱动的放线模块、穿线模块、焊接模块、套管模块、检测模块、行走模块、位置调节模块和报警模块。
检测组件包括排线位置传感器、焊丝张力传感器、机械臂位置传感器、温度传感器和扫描探头。
放线模块包括设在底座上的放线机和控制放线机启动或者停止的继电器组，控制器控制该继电器组，根据自动识别模块给出的路线轨迹信息，自动规划机器人放线路线，按照图纸完成电缆线的预放；穿线模块包括设在底座上的穿线机和控制穿线机启动或者停止的继电器组，控制器控制该继电器组，进而控制穿线机将电缆线自动剥线、绕制，将绕制好的线束根据系统指示准确穿入安全型继电器插座的接线端子孔内；焊接模块包括设在机械臂上的焊柄和焊柄启动或者停止的继电器组，焊接模块内设有升温控制单元和冷却控制单元，升温控制单元和冷却控制单元均采用半导体降温片，其中升温控制单元和冷却控制单元的半导体降温片的冷端和热端相反设置，控制器控制该继电器组，通过对不同的半导体降温片进行通电，使接线焊接过程中保持一定的温度和焊锡的供给；当接线端子焊接完成后，冷却控制单元使焊点进行迅速冷却；套管模块包括设在底座上的套管机和控制套管机启动或者停止的继电器组，控制器控制该继电器组，进而控制套管机在剥线前将套管自动套入导线端，焊线完成后将套管自动套入焊接端子。
在放线模块、穿线模块、焊接模块、套管模块工作过程中，检测组件的各个传感器和扫描探头对其工作状态和工作位置进行检测，包括路线轨迹的扫描、电缆线位置检测、接线端子孔位置检测、焊接过程中的温度检测、套管位置和导线端位置检测。
检测模块包括功能检测模块和质量检测模块，在铁路组合所有焊点自动焊接完成后，检测导线连接功能是否导通；功能检测合格后，自动检测焊点质量问题，并给出焊点质量检测报告。当发现不合格焊点时，给出报警信号，并把有质量问题的焊点图形扫描传输到控制系统，建立不合格焊点库。
位置调节模块包括X轴调节组件、Y轴调节组件和Z轴调节组件，分别包括X轴位移传感器、Y轴位移传感器和Z轴位移传感器以及分别控制关节X轴、Y轴和Z轴移动的驱动电机，X轴位移传感器、Y轴位移传感器和Z轴位移传感器对机械臂的位置进行检测，并反馈与控制器，进而控制各个驱动电机启动，使机械臂进行X轴、Y轴和Z轴移动，到达指定的位置，将定型组合焊点的实际位置与机器人工具坐标准确对应，通过机器人的焊柄精准定位到目标焊点。
识图数据库包括事例库、适应化知识库和神经网络知识库，本发明还提供一种铁路定型组合柜配线自动焊接机器人的焊接方法，如图2所示，包括以下步骤：
S001，获得焊前准备参数；
S002，根据焊前准备参数对比事例库；
S003，若S002中对比符合，则确认过程参数；若S002中对比不符合，则进行GBR推理；
S004，若S003中GBR推理符合，则确认过程参数，若S003中GBR推理不符合，则进行神经网络推理；
S005，若S004中神经网络推理符合，则确认过程参数，若S004中神经网络推理不符合，则对比神经网络训练样本数据，并且根据神经网络训练更新神经网络知识库；
S006，与神经网络训练样本数据对比给出缺省参数；
S007，根据缺省参数确认过程参数；
S008，焊接机器人运动规划；
S009，进行焊接。
通过该焊接方法，可以使自动焊接机器人可以不断进行自我学习，建立不合格焊点库，自动调节焊点温度、焊接时间、焊锡量等工艺参数，实现检测功能智能化；图纸信息转换成机器人运行的路线轨迹信息，大大提升工作效率和准确性，并且在自动识图控制中，通过对神经网络知识库的对比以及更新，使焊接机器人具备了自我学习的功能，实现检测功能智能化。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种铁路定型组合柜配线自动焊接机器人，其特征在于：包括可沿轨道移动的底座、设在底座上的机械臂、设在机械臂上的焊柄和用于控制底座、机械臂和焊柄的控制系统；
所述控制系统包括控制器和用于检测底座、机械臂和焊柄的检测组件，控制器信号连接有自动识图模块，自动识图模块电连接有识图数据库，机械臂上设有由控制器控制的驱动机构和由驱动机构驱动的放线模块、穿线模块、焊接模块、套管模块、检测模块和行走模块。
2.根据权利要求1所述的一种铁路定型组合柜配线自动焊接机器人，其特征在于，所述检测模块包括功能检测模块和质量检测模块，所述焊接模块内设有升温控制单元和冷却控制单元。
3.根据权利要求1或2所述的一种铁路定型组合柜配线自动焊接机器人，其特征在于，所述识图数据库包括事例库、适应化知识库和神经网络知识库。
4.根据权利要求1所述的一种铁路定型组合柜配线自动焊接机器人，其特征在于，还包括由控制器控制并由驱动机构驱动的位置调节模块和报警模块。
5.根据权利要求4所述的一种铁路定型组合柜配线自动焊接机器人，其特征在于，所述位置调节模块包括X轴调节组件、Y轴调节组件和Z轴调节组件。
6.根据权利要求3所述的一种铁路定型组合柜配线自动焊接机器人的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
S001，获得焊前准备参数；
S002，根据焊前准备参数对比事例库；
S003，若S002中对比符合，则确认过程参数；若S002中对比不符合，则进行GBR推理；
S004，若S003中GBR推理符合，则确认过程参数，若S003中GBR推理不符合，则进行神经网络推理；
S005，若S004中神经网络推理符合，则确认过程参数，若S004中神经网络推理不符合，则对比神经网络训练样本数据；
S006，与神经网络训练样本数据对比给出缺省参数；
S007，根据缺省参数确认过程参数；
S008，焊接机器人运动规划；
S009，进行焊接。
7.根据权利要求6所述的一种铁路定型组合柜配线自动焊接机器人的焊接方法，其特征在于，在S005中，对比神经网络训练样本数据时根据神经网络训练更新神经网络知识库。
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