CN116748742A - 一种自适应焊接系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种自适应焊接系统,涉及焊接领域,该焊接系统包括:激光视觉传感器与焊接机器人连接且激光视觉传感器设置在焊接装置上;激光视觉传感器用于获取焊接工件的几何信息,并根据几何信息通过查表的方式确定焊接参数,以及将焊接参数发送给焊接机器人;焊接参数包括焊接工艺参数和位置信号;焊接机器人与焊接装置连接;焊接机器人用于根据位置信号调整焊接装置相对于焊接工件的位置,并将焊接工艺参数发送给焊接装置;焊接装置根据焊接工艺参数对焊接件进行焊接。本发明能够提高焊接质量。
Description
技术领域
本发明涉及焊接领域,特别是涉及一种自适应焊接系统。
背景技术
现有的焊接系统通常是通过示教的方式来固定焊接机器人的焊接工序、流程、位置以及焊接过程中的焊接参数,但焊接的过程往往具有不可预测性,如果在焊接过程中工件因为焊接工艺参数控制不当而造成形变则焊接质量会急剧降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种自适应焊接系统,能够提高焊接质量。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
一种自适应焊接系统,所述焊接系统包括激光视觉传感器、焊接机器人和焊接装置;
所述激光视觉传感器与所述焊接机器人连接且所述激光视觉传感器设置在所述焊接装置上;所述激光视觉传感器用于获取焊接工件的几何信息,并根据所述几何信息通过查表的方式确定焊接参数,以及将所述焊接参数发送给所述焊接机器人;所述焊接参数包括焊接工艺参数和位置信号;
所述焊接机器人与所述焊接装置连接;所述焊接机器人用于根据所述位置信号调整所述焊接装置相对于所述焊接工件的位置,并将所述焊接工艺参数发送给所述焊接装置;
所述焊接装置根据所述焊接工艺参数对所述焊接件进行焊接。
可选地,所述焊接装置包括焊机和焊枪;
所述焊机与所述焊接机器人电连接;所述焊机用于接收所述焊接工艺参数;
所述焊枪设置在所述焊接机器人的手臂的末端且所述焊枪与所述焊机电连接;所述焊枪用于根据所述焊接工艺参数对焊接件进行焊接。
可选地,所述激光视觉传感器包括摄像头模块、图像处理模块、处理器和跟踪模块;
所述摄像头模块用于采集焊接件的三维图像;
所述图像处理模块与所述摄像头模块连接;所述图像处理模块用于识别所述三维图像中的焊接件的几何信息;
所述处理器分别与所述图像处理模块和所述焊接机器人连接;所述处理器用于根据所述几何信息通过查表的方式得到焊接工艺参数,并将所述焊接工艺参数发送给所述焊接机器人;
所述跟踪模块分别与所述图像处理模块和所述焊接机器人连接;所述跟踪模块用于根据所述几何信息生成位置信号,并将所述位置信号发送给所述焊接机器人。
可选地,所述摄像头模块包括3D激光摄像头和数据采集模块;
所述3D激光摄像头与所述数据采集模块连接;所述数据采集模块用于控制所述3D激光摄像头对所述焊接工件进行拍摄得到图像信息,并对所述图像信息进行笛卡尔坐标系校准,得到三维图像。
可选地,所述焊接系统还包括上位机;
所述数据采集模块、所述图像处理模块、所述处理器和所述跟踪模块均与所述上位机连接;所述上位机用于对所述数据采集模块、所述图像处理模块、所述处理器和所述跟踪模块进行监测。
可选地,所述上位机通过以太网与所述激光视觉传感器进行通信。
可选地,所述焊接机器人通过以太网与所述激光视觉传感器进行通信。
可选地,所述焊接机器人通过BK5200通讯模块与所述焊接装置进行通信。
根据本发明提供的具体实施例,本发明公开了以下技术效果:
本发明提供的自适应焊接系统,通过激光视觉传感器实时获取焊接工件的几何信息并根据几何信息进行查表实时调整焊接机器人的位置,使得焊接装置按照位置信号和焊接工艺参数对焊接工件进行自动焊接,并且位置信号和焊接工艺参数相对应,焊接工件的不同位置对应不同的焊接工艺参数,通过激光视觉传感器采集的图像信息实现实时自动查表,实时自动调整工艺参数,从而实现了焊接工件的自适应焊接,提高焊接工作效率,并且,焊接装置能够在焊接的过程中针对焊接工件的焊缝的不同而自适应地做出对应的焊接工艺参数和焊接位置的调整,从而提高了焊接质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的自适应焊接系统模块图;
图2为实施例一中的自适应焊接系统整体架构图;
图3为焊接工作站实景图;
图4为激光视觉传感器模块图;
图5为激光视觉传感器与上位机连接示意图;
图6为自适应程序表编写示意图;
图7为本发明提供的自适应焊接系统工作流程图。
具体实施方式
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,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做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。
本发明的目的是提供一种自适应焊接系统,能够提高焊接质量。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
如图1所示,本发明提供了一种自适应焊接系统,所述焊接系统包括激光视觉传感器、焊接机器人和焊接装置。
所述激光视觉传感器与所述焊接机器人连接且所述激光视觉传感器设置在所述焊接装置上;所述激光视觉传感器用于获取焊接工件的几何信息,并根据所述几何信息通过查表的方式确定焊接参数,以及将所述焊接参数发送给所述焊接机器人;所述焊接参数包括焊接工艺参数和位置信号。
所述焊接机器人与所述焊接装置连接;所述焊接机器人用于根据所述位置信号调整所述焊接装置相对于所述焊接工件的位置,并将所述焊接工艺参数发送给所述焊接装置。
所述焊接装置根据所述焊接工艺参数对所述焊接件进行焊接。
作为一个具体地实施方式,所述焊接机器人包括ABB焊接机器人及其控制柜。
具体的,所述焊接装置包括焊机和焊枪。所述焊机与所述焊接机器人电连接;所述焊机用于接收所述焊接工艺参数;所述焊枪设置在所述焊接机器人的手臂的末端且所述焊枪与所述焊机电连接;所述焊枪用于根据所述焊接工艺参数对焊接件进行焊接。作为一个具体地实施方式,所述焊机为福尼斯焊机;所述焊接装置还包括送丝机和气瓶。
具体的,所述激光视觉传感器包括摄像头模块、图像处理模块、处理器和跟踪模块;所述摄像头模块用于采集焊接件的三维图像;所述图像处理模块与所述摄像头模块连接;所述图像处理模块用于识别所述三维图像中的焊接件的几何信息;所述处理器分别与所述图像处理模块和所述焊接机器人连接;所述处理器用于根据所述几何信息通过查表的方式得到焊接工艺参数,并将所述焊接工艺参数发送给所述焊接机器人;所述跟踪模块分别与所述图像处理模块和所述焊接机器人连接;所述跟踪模块用于根据所述几何信息生成位置信号,并将所述位置信号发送给所述焊接机器人。作为一个具体地实施方式,所述激光视觉传感器包括赛融激光视觉传感器及其传感器控制柜。其中,图像处理模块为VISUS视觉模块;处理器为ADAP自适应软件模块;跟踪模块为TRAC软件模块。
进一步地,所述摄像头模块包括3D激光摄像头和数据采集模块;所述3D激光摄像头与所述数据采集模块连接;所述数据采集模块用于控制所述3D激光摄像头对所述焊接工件进行拍摄得到图像信息,并对所述图像信息进行笛卡尔坐标系校准,得到三维图像。作为一个具体地的实施方式,数据采集模块为DATA软件模块。
具体地,所述焊接系统还包括上位机;所述数据采集模块、所述图像处理模块、所述处理器和所述跟踪模块均与所述上位机连接;所述上位机用于对所述数据采集模块、所述图像处理模块、所述处理器和所述跟踪模块进行监测。作为一个具体地实施方式,所述上位机安装有机器人Robotware和Weldcom软件。机器人Robotware用于对焊接机器人进行监控;Weldcom软件用于对所述数据采集模块、所述图像处理模块、所述处理器和所述跟踪模块进行监测。
在实际应用中,ABB机器人所需模块为709—1DeviceNet、616—1PC Interface、633—1Arc、650—9Fronius TPS 4000/5000、660—1Optical TrackingArc。其中,709—1模块是由于福尼斯焊机与工业机器人是通过BK5200通讯模块进行通讯,它们通过DeviceNet总线连接。616—1模块是用于在PC端控制机器人所用。主要用于通过PC端RobotStudio软件控制以及实时监控ABB机器人。633—1为基本的弧焊软件包。650—9为福尼斯专用的弧焊软件包,以实现ABB机器人可以对福尼斯焊机进行参数通讯。660—1则是激光焊缝传感器的相关模块。
如图4所示,激光视觉传感器能够扫描焊接工件的几何信息,包括对接焊缝工件中间的间隙以及上下的错位,根据工件间隙中点生成跟踪点,根据跟踪点的位置来发送纠偏信号,扫描到工件的几何情况后根据自适应表格以自动调整焊接过程中焊接参数,并将信号发送给机器人。激光视觉传感器中包含有DATA软件模块、VISUS视觉模块、ADAP自适应软件模块以及TRAC软件模块。
具体地,DATA摄像头模块主要负责采集图像信息,并在焊接过程中实时校准笛卡尔坐标系中的距离图像。VISUS是图像处理软件模块,它对DATA模块采集到的图像中进行特征提取,识别工件的轮廓并同时测量其几何特征,具体地,几何特征就是测定焊缝类型,类似于对接焊缝、角焊缝等的几何信息。ADAP是一个可编程的图像后处理器,用户可以在上位机上使用赛融提供的工具软件Weldcom对需要的ADAP自适应方法进行编程,并将VISUS中提取到的工件的特征进行交互组合,调用提前存储好的自适应表格里的焊接参数以实现控制机器人位置以及焊接工艺参数的自适应控制。TRAC软件模块用于生成自动跟踪路径的轨迹信息。其中,VISUS模块是一个智能识别模块,它能够将摄像机得到的图像信息进行去噪处理,从而得到清晰的焊缝信息。
在实际应用中,ADAP自适应表格是以自适应程序表为前提,自适应程序表内编写了将自适应表格内数据输出为焊接程序的指令,包括了运算符与堆栈函数等,自适应程序表编写程序如图6所示。表格中的程序即是自适应系统的逻辑指令,从图6中可以看出,设定的间隙值最大为10mm,当视觉传感器检测到的焊缝间隙值且传感器未离工件太近时,输出Endgood并继续执行程序,而后面的0则是由于程序if语句需要三个元素。当传感器检测到焊缝的间隙以及错位值时,会将这些数据列入栈中,同时对它们进行取平均值处理,语句后面的50为对栈中的每50个值取平均值。确定了间隙以及错位的检测值后,程序则根据后面的自适应数据表格来取行。在焊接过程中,间隙以及错位值将会实时监测在后方表格中。同时对应变化的WeldSpeed、WireFeed、Current、Voltage的相关值都会随时监测。
如图2和图3所示,焊缝自适应系统中,视觉系统包括了激光视觉传感器中的摄像机头以及摄像机控制单元两个部分,而激光视觉传感器以及焊接系统的枢纽则是由ABB机器人来完成,ABB机器人分别连接焊接系统以及激光视觉传感器,在焊接过程中,激光视觉传感器首先采集焊缝的三维图像,随后通过其VISUS软件模块对焊缝的特征进行识别以及提取,过滤其他的杂项信息以获取清晰的轨迹跟踪点以及相关工件的三维信息以及坡口的几何数据至控制器,通过ADAP模块将轮廓特征与焊接工件的三维信息以及几何数据进行重组,根据其ADAP焊接工艺数据库以输出最优的焊缝参数至ABB机器人,随后ABB机器人将信号反馈给焊机实行焊接参数的变化,以达到焊接自适应工艺的控制。
作为一个具体地实施方式,所述上位机通过以太网与所述激光视觉传感器进行通信。所述焊接机器人通过以太网与所述激光视觉传感器进行通信。
在实际应用中,PC端Weldcom、机器人控制柜以及视觉传感器控制柜均以以太网连接,视觉传感器默认IP为192.168.2.3,于ABB示教器修改机器人WAN1广域网口IP地址192.168.2.4,修改完成后在ABB机器人控制面板中进行配置,主题中选择Communication—Transmission Protocol—Laser1,配置如表1所示。
表1传感器通讯配置表
PC端口TCPport为6339,连接完成后如图5所示。
焊机与机器人通讯设置在系控制面板中“Process-Arc Equipment-ARC1_EQU-IP_T_ROB1”进行配置,配置如表2所示。
表2焊接配置表
在系统“Arc Equipment Analogue Outputs”中配置模拟信号,如表3所示。
表3模拟信号配置表
数字信号主要用来控制起弧、送丝、送气等,配置如表4所示。
表4数字信号配置表
如图7所示,ABB机器人并没有相关的程序能够直接配合激光视觉传感器进行实时的数据调节,本发明使用TuneTrp指令进行数据更新,在焊接开始前,在程序中设定好与视觉传感器的通讯地址,通过ReadVar指令以用于读取传感器接口装置中的变量。当焊接开始时,TuneTrp指令能够更新自身的进程数据,视觉传感器观测到焊缝情况时,实时将需要改变的焊接电流、焊接电压、送丝速度等参数发送至机器人,机器人接收信号后直接给焊机下达转变焊接参数指令。Track参数使机器人接受视觉传感器传递的焊缝跟踪信号以实现焊接过程中的实时定位,以及ITimer指令设置每更新一次数据的时间。于是整个焊接过程中,实现了一边进行实时焊缝跟踪,同时根据焊缝的情况改变焊接参数。
本发明编写的焊缝自适应程序如下:
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种自适应焊接系统,其特征在于,所述焊接系统包括激光视觉传感器、焊接机器人和焊接装置;
所述激光视觉传感器与所述焊接机器人连接且所述激光视觉传感器设置在所述焊接装置上;所述激光视觉传感器用于获取焊接工件的几何信息,并根据所述几何信息通过查表的方式确定焊接参数,以及将所述焊接参数发送给所述焊接机器人;所述焊接参数包括焊接工艺参数和位置信号;
所述焊接机器人与所述焊接装置连接;所述焊接机器人用于根据所述位置信号调整所述焊接装置相对于所述焊接工件的位置,并将所述焊接工艺参数发送给所述焊接装置;
所述焊接装置根据所述焊接工艺参数对所述焊接件进行焊接。
2.根据权利要求1所述的自适应焊接系统,其特征在于,所述焊接装置包括焊机和焊枪;
所述焊机与所述焊接机器人电连接;所述焊机用于接收所述焊接工艺参数;
所述焊枪设置在所述焊接机器人的手臂的末端且所述焊枪与所述焊机电连接;所述焊枪用于根据所述焊接工艺参数对焊接件进行焊接。
3.根据权利要求1所述的自适应焊接系统,其特征在于,所述激光视觉传感器包括摄像头模块、图像处理模块、处理器和跟踪模块;
所述摄像头模块用于采集焊接件的三维图像;
所述图像处理模块与所述摄像头模块连接;所述图像处理模块用于识别所述三维图像中的焊接件的几何信息;
所述处理器分别与所述图像处理模块和所述焊接机器人连接;所述处理器用于根据所述几何信息通过查表的方式得到焊接工艺参数,并将所述焊接工艺参数发送给所述焊接机器人;
所述跟踪模块分别与所述图像处理模块和所述焊接机器人连接;所述跟踪模块用于根据所述几何信息生成位置信号,并将所述位置信号发送给所述焊接机器人。
4.根据权利要求3所述的自适应焊接系统,其特征在于,所述摄像头模块包括3D激光摄像头和数据采集模块;
所述3D激光摄像头与所述数据采集模块连接;所述数据采集模块用于控制所述3D激光摄像头对所述焊接工件进行拍摄得到图像信息,并对所述图像信息进行笛卡尔坐标系校准,得到三维图像。
5.根据权利要求4所述的自适应焊接系统,其特征在于,所述焊接系统还包括上位机;
所述数据采集模块、所述图像处理模块、所述处理器和所述跟踪模块均与所述上位机连接;所述上位机用于对所述数据采集模块、所述图像处理模块、所述处理器和所述跟踪模块进行监测。
6.根据权利要求5所述的自适应焊接系统,其特征在于,所述上位机通过以太网与所述激光视觉传感器进行通信。
7.根据权利要求1所述的自适应焊接系统,其特征在于,所述焊接机器人通过以太网与所述激光视觉传感器进行通信。
8.根据权利要求1所述的自适应焊接系统,其特征在于,所述焊接机器人通过BK5200通讯模块与所述焊接装置进行通信。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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