CN117206613B - 一种全自动门环拼焊生产线及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种全自动门环拼焊生产线及其生产方法，属于金属板件加工技术领域。全自动门环拼焊生产线包括地轨，还包括设置在所述地轨周围的上料区、焊接区、背面焊缝检测区、下料区和下料机器人，所述地轨上设有能够沿所述地轨移动的拼缝调整定位装置，所述上料区内设有上料机器人、视觉引导模块、预定位台、桁架和安装在所述桁架上能够沿所述桁架往复移动的端拾器,所述焊接区内设有焊接设备，所述背面焊缝检测区内设有翻面机和焊缝检测设备，所述下料机器人在所述背面焊缝检测区和下料区内活动。本发明实现了门环的自动化批量生产，同时配备了焊接质量检测功能，该生产线不仅显著提高了生产效率，同时也有利于产品质量的提升和成本的降低。

Description

一种全自动门环拼焊生产线及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种全自动门环拼焊生产线及其生产方法，属于金属板件加工技术领域。

背景技术

随着车身设计越来越向轻量化、一体化和集成化发展的发展趋势，人们将汽车车身传统的A柱上加强板、A柱下加强板、B柱加强板和门槛加强板独立分件结构,通过使用热成形钢、激光焊接和热成形工艺设计成一体式的门环结构。这种一体式门环不仅可以实现减重约10%～15%，满足汽车轻量化要求，同时也具有强度更高、材料利用率更高、降低前期模具投入、降低单车成本等优势。

但是，一体式门环属于汽车车身制造最困难的零部件之一，尤其是拼焊工艺加工难度大，热成型钢激光焊接拼缝间隙的宽窄，会影响焊缝金属化学成分，进而影响焊缝的力学性能，为保证激光拼焊焊接质量，需要严格控制各块板料之间的拼缝间隙。

现有的一体式门环拼焊生产线采用双工位人工上下料布局，这种人工操作的方式不仅效率低下，而且由于工人手动操作，难以保证间隙大小一致，导致门环的质量不稳定；且拼缝定位方式为机械固定式，即板料通过若干个定位销、支持块以及定位装置进行支撑和定位，只适用于板料拼焊缝间隙为0的或者小于0.15mm的板料的自熔焊接固定，并且因为板料外形尺寸公差存在较大差异，机械固定式的拼缝定位方式难以稳定保证拼缝间隙的宽窄，拼缝间隙宽窄调整困难；此外，现有的一体式门环拼焊生产线不具备自动调节拼缝间隙及闭环控制的功能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的技术方案以改善或解决如上所述的现有技术中存在的技术问题。

本发明提供的技术方案如下：一种全自动门环拼焊生产线，包括地轨，还包括设置在所述地轨周围的上料区、焊接区、背面焊缝检测区、下料区和下料机器人，所述地轨上设有能够沿所述地轨移动的拼缝调整定位装置，所述上料区内设有上料机器人、视觉引导模块、预定位台、桁架和安装在所述桁架上能够沿所述桁架往复移动的端拾器，所述上料机器人用于抓取板料并移送至预定位台上，所述视觉引导模块用于引导上料机器人调整下料方位，所述端拾器用于将预拼装在一起的多块板料从所述预定位台上整体抓起后移送至所述拼缝调整定位装置上，所述拼缝调整定位装置用于对多块板料的位置进行调整和固定；所述焊接区内设有焊接设备，所述背面焊缝检测区内设有翻面机和焊缝检测设备，所述下料机器人在所述背面焊缝检测区和下料区内活动。

本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有以下有益效果：本发明的全自动生产线采用自动上料方式，上料机器人抓取板料后通过视觉引导模块的引导作用将板料先放置在预定位台上，能够成功的拼装出环形的预拼装门环，环形的预拼装门环的拼接缝隙控制在1mm～5mm范围内，这个精度为后续拼缝调整定位装置提供了便利，使得我们可以对板料之间的缝隙进行更加精细的微调和优化；通过端拾器将所述预拼装门环从所述预定位台上整体抓起后移送至所述拼缝调整定位装置上，通过预定位台与视觉装置的配合实现了拼接板快速自动拼缝功能，在拼缝调整定位装置上可以实现对拼接板拼缝间隙0mm-5mm的柔性调整，能够快速、准确地调整拼接板的位置；并且本发明的生产线还具有焊缝拼合间隙检测和自动补偿调整功能，实现了板料拼缝间隙的闭环控制，保证拼接板料的拼缝间隙在公差±0.05mm以内。本发明实现了门环的自动化批量生产，同时配备了焊接质量检测功能和板料拼缝间隙的闭环控制功能，该生产线不仅显著提高了生产效率，同时也有利于产品质量的提升和成本的降低。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步地，还包括上料台车，所述上料区的地面上设有台车轨道，所述上料台车滑动安装在所述台车轨道上。

进一步地，包括两条地轨，两条所述地轨上均设有一台拼缝调整定位装置，每台所述拼缝调整定位装置的一侧均配设有所述上料区。

采用上述进一步方案的有益效果是，设置两条平行的地轨，通过上述设计能够提高板料拼缝效率，提高生产线的生产能力。

进一步地，所述焊接区内设有焊接机房，所述焊接机房内设有支撑横梁和安装在所述支撑横梁上的焊接设备，所述支撑横梁能够在水平面内移动，所述焊接设备能够沿所述支撑横梁的延伸方向移动，所述焊接设备具有多个自由度，所述焊接设备包括机架，所述机架上安装激光焊接头、与激光焊接头配合的激光器、焊缝跟踪系统、用于检测焊缝状态的正面焊缝检测单元、与激光焊接头配合的送丝机、焊接夹具、双面气体保护系统和废气回收系统。

采用上述进一步方案的有益效果是，所述焊缝跟踪系统通过传感器实时监测焊缝位置和形状，自动调整送丝速度和轨迹，提高焊接质量和效率；使用正面焊缝检测单元可以准确地检测焊缝状态，包括错边、凹凸度、咬边、焊缝斜坡角度、穿孔、超出厚度及焊缝宽度等问题；所述送丝机用于将焊接材料送入焊接区域，所述焊接设备还具备自动填丝功能，能够精确地填充焊缝，保证焊接过程的顺利进行；所述焊接夹具用于固定和定位板料；所述双面气体保护系统在焊接过程中可以保护工件免受氧化和污染，提高焊接质量；所述废气回收系统则将焊接过程中产生的废气进行回收，避免了环境污染。

进一步地，所述拼缝调整定位装置包括工作台板、视觉装置框架、定位电磁铁和对位平台，所述视觉装置框架上安装相机和发光源，所述工作台板和所述视觉装置框架均以能够沿所述地轨移动的方式安装在所述地轨上，且所述视觉装置框架能够移动到所述工作台板上方，若干所述定位电磁铁和对位平台设置在所述工作台板上，所述对位平台实现板料在X方向和Y方向上移动调整和在XY平面内旋转调整，所述定位电磁铁用于吸附固定板料。

采用上述进一步方案的有益效果是，所述定位电磁铁和对位平台的数量与板料的数量相适配，每块板料的下方均设有一台对位平台，相邻两块板料形成的拼缝的两侧均设有一台定位电磁铁，每个板料下面设置一个对位平台，具备单独对每块板料进行三个方向调整的功能，可以确保板料在拼接时的精确对位，而拼缝两侧设置定位电磁铁对板料进行定位，可以确保板料定位的稳定性，有助于保证产品质量和生产效率。

进一步地，所述对位平台包括底座，还包括安装在底座上的抓持单元、驱动传动组件和驱动机构，所述抓持单元包括支撑板和若干个磁石吸附气缸，所述支撑板的底部与所述驱动传动组件的顶部连接在一起，若干个磁石吸附气缸安装在所述支撑板的上方，所述驱动机构驱动所述驱动传动组件动作从而带动所述抓持单元移动或旋转。

进一步地，所述驱动传动组件包括从上而下依次设置的转动盘、转盘支撑、Y向移动盘和X向移动盘，所述X向移动盘安装在所述底座的滑槽内，所述X向移动盘在滑槽内能够沿X轴方向移动，但在Y轴方向限位，所述X向移动盘的顶部和Y向移动盘的底部之间通过滑槽连接在一起，Y向移动盘能够沿Y轴方向移动，所述转盘支撑在周向限位安装在所述Y向移动盘上方，所述转动盘转动安装在所述转盘支撑上，且所述转动盘一侧设有推臂，所述转盘支撑上设有朝一侧开口的U型架，所述U型架的底部开设限位槽，所述推臂插设在所述限位槽内。

进一步地，所述驱动机构包括X向移动驱动机构、Y向移动驱动机构和XY平面旋转驱动机构，所述X向移动驱动机构包括第一伺服马达和X向移动滚珠丝杠副，所述X向移动滚珠丝杠副包括第一丝杠和安装在所述第一丝杠上的第一螺母，所述第一丝杠的一端与所述第一伺服马达的输出轴连接，所述第一丝杠的另一端与所述X向移动盘连接，所述第一螺母与所述底座连接；所述Y向移动驱动机构包括第二伺服马达和Y向移动滚珠丝杠副，所述Y向移动滚珠丝杠副包括第二丝杠和安装在所述第二丝杠上的第二螺母，所述第二丝杠的一端与所述第二伺服马达的输出轴连接，所述第二丝杠的另一端与所述Y向移动盘连接，所述第二螺母与X向移动盘连接；所述XY平面旋转驱动机构包括第三伺服马达和XY平面旋转滚珠丝杠副，所述XY平面旋转滚珠丝杠副，包括第三丝杠和安装在所述第三丝杠上的第三螺母，所述第三丝杠的一端与所述第三伺服马达的输出轴连接，所述第三丝杠的另一端与固接在所述转动盘上的推臂铰接，所述第三螺母的端部固定在所述U型架的横臂上。

进一步地，所述翻面机包括检测平台和翻转组件，所述检测平台的一侧或两侧均设有所述翻转组件，所述翻转组件包括支撑座、转轴、平台支架、限位支架和若干吸盘，所述转轴的两端通过轴承座安装在所述支撑座上，所述平台支架的一端固定在所述转轴上，所述平台支架上方设有若干吸盘，所述平台支架的另一端能够活动搭接在所述限位支架上。

进一步地，所述检测平台上设有安装横梁，所述安装横梁上安装焊缝检测设备，所述平台上设有轨道，所述安装横梁能够沿所述轨道移动，所述焊缝检测设备能够沿所述安装横梁移动。

本发明还提供了一种全自动门环生产方法，利用所述的全自动门环拼焊生产线生产门环的方法如下：

S1、所述上料机器人抓取板料后移动至视觉引导模块处拍照并传送至控制系统，所述控制系统获取照片后控制上料机器人调整下料方位将板料准确的放至预定位台上，所述上料机器人依次将多块板料放置在预定位台上，多块所述板料首尾相抵，形成环形的预拼装门环；

S2、所述端拾器将所述预拼装门环从所述预定位台上整体抓起后移送至所述拼缝调整定位装置上；

S3、通过所述拼缝调整定位装置将相邻板料之间的拼接缝调整到0.1mm～0.5mm，调整后将板料夹持固定住；

S4、所述拼缝调整定位装置沿地轨移动将位置固定好的板料移动至焊接区内；

S5、调整所述焊接区内焊接设备的焊接轨迹，并通过焊接设备的低强度激光在板料上初步打出理论焊接轨迹；

S6、比较理论焊接轨迹与实际焊缝的偏差，偏差小于阈值，进行焊接，如果大于阈值，则转S5；

S7、检测正面焊缝，如果焊缝合格则转至S8，如果正面焊缝不合格，则由所述下料机器人将不合格的门环移送至不合格品区域；

S8、所述下料机器人将焊接好的门环从所述拼缝调整定位装置上转移至所述翻面机上，所述翻面机将焊接好的门环翻面后，所述焊缝检测设备对背面的焊缝进行检测；

S9、所述下料机器人将检测后合格的门环移送至合格品区域，将检测后不合格的门环移送至不合格品区域。

本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有以下有益效果：通过步骤S1，将多块板料预拼装成环形的预拼装门环，为后续的拼缝调整定位装置提供了便利；步骤S3中，通过拼缝调整定位装置，将板料之间的拼缝间隙精确地控制在0.1mm～0.5mm之间，这一精细的调整为步骤S6提供了理想的焊接条件，拼缝调整定位装置可以将板料之间的间隙调整至适合激光焊接的尺寸范围，因此步骤S6中可以采用激光焊接；通过步骤S5和步骤S6能够预测焊接偏差，当偏差大于阈值时，通过人工或自动调整，能避免出现偏焊，防止报废，提高了成品率；通过步骤S8中的焊缝检测设备能够准确快速的检测背面焊缝的状态，包括错边、凹凸度、咬边、焊缝斜坡角度、穿孔、超出厚度及焊缝宽度等问题，保证产品的质量。

进一步地，在步骤S1中，相邻板料之间的拼接缝为1mm～5mm。

采用上述进一步方案的有益效果是，通过视觉引导模块的引导作用将多块板料之间的缝隙控制在1mm～5mm的范围内，这个精度为后续的拼缝调整定位装置提供了便利，方便拼缝调整定位装置对板料之间的缝隙进行更加精细的微调和优化。

进一步地，在步骤S3中，利用拼缝调整定位装置对多块板料拼缝自动调整的工作方法如下：

S31、每块板料下面配备一套对位平台，利用对位平台上的磁石吸附气缸将拼焊板料固定；

S32、视觉装置框架移动至工作台板上方，到达拍照位置后相机拍照，完成拼缝位置拼焊板料特征图像数据采样，视觉控制系统对采集的图像数据进行图像处理，并进行位置运算来判断板料的实际位置，通过与之前设定的基准位置进行对比算出板料的实际偏移量；

S33、伺服控制系统根据视觉控制系统输出的偏移量数据，向对位平台的伺服马达输出伺服脉冲信号；

S34、对位平台根据伺服控制系统输出的伺服脉冲信号，带动对应的拼焊板料向目标位置移动，实现拼焊板料自动拼缝，达到目标模型数据拼缝间隙要求；

S35、相机再次拍照，完成拼缝位置板料特征图像数据采样；

S36、通过图像处理，采集图像数据进行图像处理，并进行位置运算来判断板料的实际位置，对比目标产品基准位置数据，如满足目标要求，完成拼缝动作；如不满足目标要求再次执行S33，直到满足目标要求；

S37、完成拼缝后，对应焊缝位置的定位电磁铁吸附固定板料；

S38、伺服电机驱动视觉装置框架移动至上料位置。

采用上述进一步方案的有益效果是，通过上述调整方法将板料之间的拼缝间隙精确地控制在0.1mm～0.5mm之间，这一精细的调整为步骤S6中的焊提供了理想的焊接条件，当步骤S6中采用激光填丝焊接时，拼缝调整定位装置可以将板料之间的间隙调整至适合激光填丝焊的尺寸范围，激光填丝焊是一种高能束加工方法，对于焊接间隙的要求十分严格，只有当间隙控制在适当的范围内，才能确保激光束能够高效地将金属丝填充到焊缝中，从而达到高强度、高精度的焊接效果；当步骤S6中采用激光自熔焊焊接能够节省成本，但是在进行自熔焊接时，需要特别注意间隙的控制，由于多个焊缝间隙存在累积误差，因此在焊接到最后一条焊缝时，如果间隙过大，最后一道焊缝只能通过填丝焊接方式进行处理。因此，这一调整步骤对于整个制造过程来说至关重要，为最终产品的质量和稳定性奠定了坚实基础。

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，下面将对实施例或现有技术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发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明的全自动门环拼焊生产线的平面布局图；

图2为本发明的拼缝调整定位装置安装在地轨上的结构示意图；

图3为本发明的工作台板上安装定位电磁铁和对位平台的布局图；

图4为本发明的视觉装置框架移动至工作台板上方的结构示意图；

图5为本发明的对位平台的立体结构示意图；

图6为本发明的对位平台的正视图；

图7为本发明的对位平台的俯视图；

图8为本发明的对位平台的爆炸图；

图9为本发明的对位平台的底部视角进行观察的爆炸图；

图10为本发明的翻面机的结构示意图；

图11为本发明的翻面机的平台支架翻转的结构示意图；

图12为本发明的检测平台两侧均设置翻转组件的结构示意图；

图13为门环的结构示意图；

图中，1、拼缝调整定位装置；11、工作台板；12、视觉装置框架；121、相机；13、定位电磁铁；14、对位平台；15、抓持单元；151、支撑板；152、磁石吸附气缸；16、底座；17、驱动传动组件；171、转动盘；1711、推臂；172、X向移动盘；173、Y向移动盘；174、转盘支撑；1741、U型架；1742、限位槽；18、X向移动驱动机构；181、第一伺服马达；182、X向移动滚珠丝杠副；1821、第一丝杠；1822、第一螺母；19、Y向移动驱动机构；191、第二伺服马达；192、Y向移动滚珠丝杠副；1921、第二丝杠；1922、第二螺母；20、XY平面旋转驱动机构；201、第三伺服马达；202、XY平面旋转滚珠丝杠副；2021、第三丝杠；2022、第三螺母；2、地轨；3、上料区；31、上料机器人；32、视觉引导模块；33、预定位台；34、桁架；35、端拾器；4、焊接区；41、焊接机房；5、背面焊缝检测区；51、翻面机；511、检测平台；512、翻转组件；5121、支撑座；5122、转轴；5123、平台支架；5124、限位支架；5125、吸盘；5126、安装横梁；52、焊缝检测设备；6、下料区；61、下料台车；7、下料机器人；8、上料台车；81、台车轨道；9、门环。

具体实施方式

以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，一种全自动门环拼焊生产线，包括地轨2，所述地轨2上设有能够沿所述地轨2移动的拼缝调整定位装置1，在所述地轨2的周围还设有上料区3、焊接区4、背面焊缝检测区5、下料区6和下料机器人7，所述上料区3内设有上料机器人31、视觉引导模块32、预定位台33、桁架34和安装在所述桁架34上能够沿所述桁架34往复移动的端拾器35，所述端拾器35能够在所述预定位台33和所述拼缝调整定位装置1之间移动，所述上料机器人31用于抓取板料并移送至预定位台33上，所述视觉引导模块32用于引导上料机器人31调整下料方位，所述端拾器35用于将预拼装在一起的多块板料从所述预定位台33上整体抓起后移送至所述拼缝调整定位装置1上，所述拼缝调整定位装置1用于对多块板料的位置进行调整和固定；所述焊接区4内设有焊接设备，所述背面焊缝检测区5内设有翻面机51和焊缝检测设备52，所述下料机器人7在所述背面焊缝检测区5和下料区6内活动。

所述上料机器人31抓取板料后通过视觉引导模块32获取抓件方位并引导上料机器人31调整下料方位后将板料准确的放至预定位台33上，所述端拾器35用于将预拼装的门环9从所述预定位台33上整体抓起后移送至所述拼缝调整定位装置1上，在所述拼缝调整定位装置1上调整相邻板料之间的缝隙宽度，并将调整好的板料固定，然后所述拼缝调整定位装置1沿地轨2移动将固定好的板料移送至焊接区4内进行焊接，需要说明的是，所述地轨2从所述上料区3延伸至所述背面焊缝检测区5，所述拼缝调整定位装置1沿所述地轨2移动能够移动至上料区3、焊接区4和背面焊缝检测区5；所述背面焊缝检测区5内设有翻面机51和焊缝检测设备52，所述下料机器人7在所述背面焊缝检测区5和下料区6内活动，所述下料机器人7将焊接好的门环9从所述拼缝调整定位装置1上转移至所述翻面机51上，所述翻面机51将焊接好的门环9翻面后，所述焊缝检测设备52对背面的焊缝进行检测，检测后的产品由所述下料机器人7将其移动至合格品区域或不合格品区域。

所述焊接区4内设有焊接机房41，所述焊接机房41内设有支撑横梁、焊接设备和废气回收系统，所述焊接设备安装在所述支撑横梁上，所述焊接设备具有多个自由度，所述焊接设备包括机架，所述机架上安装激光焊接头、与激光焊接头配合的激光器、焊缝跟踪系统、用于检测焊缝状态的正面焊缝检测单元、与激光焊接头配合的送丝机、焊接夹具和双面气体保护系统，所述双面气体保护系统在焊接过程中可以保护工件免受氧化和污染，提高焊接质量，所述焊缝跟踪系统通过传感器实时监测焊缝位置和形状，自动调整送丝速度和轨迹，提高焊接质量和效率，所述送丝机用于将焊接材料送入焊接区4域，保证焊接过程的顺利进行，所述焊接夹具用于固定和定位板料，所述废气回收系统则将焊接过程中产生的废气进行回收，避免了环境污染，使用正面焊缝检测单元可以准确地检测门环9正面的焊缝状态，包括错边、凹凸度、咬边、焊缝斜坡角度、穿孔、超出厚度及焊缝宽度等问题。

所述全自动门环拼焊生产线还包括上料台车8，所述上料区3的地面上设有台车轨道81，所述上料台车8滑动安装在所述台车轨道81上。

本发明的实施例对所述地轨2的数量不进行限定，所述地轨2的数量可以为一条或多条，只要能够满足使用要求均应在本发明的保护范围之内。当所述全自动门环拼焊生产线包括两条地轨2时，两条所述地轨2上均设有一台拼缝调整定位装置1，每台所述拼缝调整定位装置1的一侧均配设有所述上料区3。

另外，在本实施例中，

如图2-图4所示，所述拼缝调整定位装置1包括工作台板11、视觉装置框架12、定位电磁铁13和对位平台14，所述视觉装置框架12和工作台板11均安装在所述地轨2上，且所述视觉装置框架12能够移动到所述工作台板11的上方，若干所述定位电磁铁13和对位平台14设置在所述工作台板11上。所述定位电磁铁13和对位平台14的数量与板料的数量相适配，每块板料的下方均设有一台对位平台14，相邻两块板料形成的拼缝的两侧均设有一台定位电磁铁13。

在本实施例中，所述对位平台14为三向对位平台，能够使吸附在所述对位平台14上的板料在X方向和Y方向移动，以及在XY平面内旋转，X、Y方向参照图5。所述定位电磁铁13设置在板料之间的拼缝处，能够在拼缝调节完成后，吸附固定板料，保证焊接过程中缝隙稳定性。每条焊缝位置两侧分别使用定位电磁铁13吸附固定板料，保证焊接过程中缝隙稳定性。

所述视觉装置框架12通过伺服电机驱动移动，视觉装置框架12为轻质铝型材框架结构，减少整体框架重量保证框架稳定性。

所述视觉装置框架12上安装多台相机121和发光源。在本实施例中，相机121采用CCD相机，CCD是电荷耦合器件（charge coupled device）的简称，相机121视场范围可以满足热成型激光拼焊板料拼缝间隙0mm-5mm要求，相机121的识别精度≤3个像素，板边的识别精度≤0.024mm。通过CCD相机、工业镜头及光源对板料的特征位置进行拍照取像，通过图像处理，采集图像数据进行图像处理，并进行位置运算来判断板料的实际位置，并通过与之前设定的基准位置进行对比算出板料的实际偏移量。

如图5-图9所示，所述对位平台14包括底座16，还包括安装在底座16上的抓持单元15、驱动传动组件17和驱动机构，所述抓持单元15包括支撑板151和若干个磁石吸附气缸152，所述支撑板151的底部与所述驱动传动组件17的顶部连接在一起，若干个磁石吸附气缸152安装在所述支撑板151的上方，所述驱动机构驱动所述驱动传动组件17动作从而带动所述抓持单元15移动或旋转，所述驱动传动组件17为将驱动力传递到抓持单元15的中间环节，所述抓持单元15能够在X方向和Y方向上移动，且所述抓持单元15能够在XY平面内旋转。

所述驱动传动组件17包括从上而下依次设置的转动盘171、转盘支撑174、Y向移动盘173和X向移动盘172，所述X向移动盘172安装在所述底座16的滑槽内，所述X向移动盘172在滑槽内能够沿X轴方向移动，但在Y轴方向限位，所述X向移动盘172的顶部和Y向移动盘173的底部之间通过滑槽连接在一起，Y向移动盘173能够沿Y轴方向移动，所述转盘支撑174周向限位安装在所述Y向移动盘173上方，所述转动盘171转动安装在所述转盘支撑174上，所述转动盘171一侧设有推臂1711，所述转盘支撑174上设有朝一侧开口的U型架1741，所述U型架1741的底部开设限位槽1742，所述推臂1711插设在所述限位槽1742内。当X向移动盘172沿X方向移动时，所述转动盘171、转盘支撑174、Y向移动盘173及抓持单元15也同步沿X方向移动，而当Y向移动盘173沿Y方向移动时，X向移动盘172不动，所述转动盘171、转盘支撑174及抓持单元15同步沿Y方向移动，由于所述限位槽1742的限位作用，所述转动盘171能够绕中心轴线在XY平面内限位旋转。

所述驱动机构包括X向移动驱动机构18、Y向移动驱动机构19和XY平面旋转驱动机构20，所述X向移动驱动机构18、Y向移动驱动机构19和XY平面旋转驱动机构20环绕所述驱动传动组件17设置，所述X向移动驱动机构18驱动所述驱动传动组件17带动所述抓持单元15沿X方向移动，Y向移动驱动机构19驱动所述驱动传动组件17带动所述抓持单元15沿Y方向移动，所述XY平面旋转驱动机构20驱动所述驱动传动组件17带动所述抓持单元15在XY平面内旋转。

所述X向移动驱动机构18、Y向移动驱动机构19和XY平面旋转驱动机构20均包括伺服马达和安装在所述伺服马达上的滚珠丝杠副，所述滚珠丝杠副将所述伺服马达的旋转运动转换成直线运动。

更具体的，所述X向移动驱动机构18包括第一伺服马达181和X向移动滚珠丝杠副182，所述X向移动滚珠丝杠副182包括第一丝杠1821和安装在所述第一丝杠1821上的第一螺母1822，所述第一丝杠1821的一端与所述第一伺服马达181的输出轴连接，所述第一丝杠1821的另一端与所述X向移动盘172连接，所述第一螺母1822与所述底座16连接。抓持单元15在X轴方向上移动的过程如下：启动所述第一伺服马达181，所述第一伺服马达181的输出轴旋转带动所述第一丝杠1821旋转，而由于所述第一螺母1822与所述底座16连接在一起，此时所述第一螺母1822固定不动，所述第一丝杠1821推动所述X向移动盘172沿X方向移动，带动所述抓持单元15上的板料在X方向上同步移动。

所述Y向移动驱动机构19包括第二伺服马达191和Y向移动滚珠丝杠副192，所述Y向移动滚珠丝杠副192包括第二丝杠1921和安装在所述第二丝杠1921上的第二螺母1922，所述第二丝杠1921的一端与所述第二伺服马达191的输出轴连接，所述第二丝杠1921的另一端与所述Y向移动盘173连接，所述第二螺母1922与X向移动盘172连接。抓持单元15在Y轴方向上移动的过程如下：启动所述第二伺服马达191，所述第二伺服马达191的输出轴旋转带动所述第二丝杠1921旋转，由于所述第二螺母1922与所述底座16在Y方向上限位配合，即所述X向移动盘172在Y方向不动，此时所述第二螺母1922固定不动，所述第二丝杠1921推动所述Y向移动盘173沿Y方向移动，带动所述抓持单元15上方的板料在Y方向上同步移动。

所述XY平面旋转驱动机构20包括第三伺服马达201和XY平面旋转滚珠丝杠副202，所述XY平面旋转滚珠丝杠副202，包括第三丝杠2021和安装在所述第三丝杠2021上的第三螺母2022，所述第三丝杠2021的一端与所述第三伺服马达201的输出轴连接，所述第三丝杠2021的另一端与固接在所述转动盘171上的推臂1711铰接，所述转盘支撑174上设有朝一侧开口的U型架1741，所述U型架1741的底部开设限位槽1742，所述推臂1711插设在所述限位槽1742内，所述第三螺母2022的端部固定在所述U型架1741的横臂上。抓持单元15在XY平面上旋转的方法如下：启动所述第三伺服马达201，由于所述第三螺母2022与所述U型架1741固定连接，当所述第三伺服马达201的输出轴旋转时，沿Y方向伸出，推动所述推臂1711在所述限位槽1742内限位转动，所述推臂1711带着所述转动盘171旋转，所述抓持单元15在XY平面内同步旋转。

所述抓持单元15包括支撑板151和若干个磁石吸附气缸152，若干个磁石吸附气缸152安装在所述支撑板151的上方，所述驱动传动组件17的顶部与所述支撑板151的底部连接在一起。所述磁石吸附气缸152包括缸体和设置在缸体内的磁石活塞，所述磁石活塞将所述缸体分隔成为上腔和下腔，所述缸体上设有上气孔和下气孔，所述上气孔连通所述上腔，所述下气孔连通所述下腔。所述磁石活塞能够在所述缸体内上下移动，当通过所述下气孔向下腔内充气时，磁石活塞会向上移动，气缸的上端将获得磁吸力，从而能够将板料牢固的吸附，实现吸附功能；而当通过所述上气孔向上腔内充气时，磁石活塞会向下移动，气缸的上端将失去磁吸力，失去吸附板料的功能。

如图10-图12所示，所述翻面机51包括检测平台511和翻转组件512，所述翻转组件512包括支撑座5121、转轴5122、平台支架5123、限位支架5124和若干吸盘5125，所述转轴5122的两端通过轴承座安装在所述支撑座5121上，所述平台支架5123的一端固定在所述转轴5122上，所述平台支架5123上方设有若干吸盘5125，所述平台支架5123的另一端能够活动搭接在所述限位支架5124上。本实施例对所述翻转组件512的数量不进行限定，可以在所述检测平台511的一侧设置所述翻转组件512，也可以在所述检测平台511的两侧均设有所述翻转组件512，当在所述检测平台511的两侧均设置所述翻转组件512时，其中一侧的翻转组件512用于将门环9翻转至背面朝上，另一侧的翻转组件512则可以将门环9翻转至正面朝上。所述平台支架5123由多根纵横交错布置的翻转梁构成。所述检测平台511上设有安装横梁5126，焊缝检测设备52安装在所述安装横梁5126上，所述检测平台511上设有轨道，所述安装横梁5126能够沿所述轨道移动，所述焊缝检测设备52能够沿所述安装横梁5126移动，所述焊缝检测设备52能够对翻转至检测平台511上方的门环9的焊缝进行全面的检测。所述翻面机51在初始位置，所述平台支架5123的一端是搭接在限位支架5124上方的，当所述下料机器人7将焊接好的门环9从拼缝调整定位装置1移动至所述翻面机51的平台支架5123上，所述平台支架5123上的吸盘5125将门环9牢固的吸附住，所述转轴5122旋转带动所述平台支架5123翻转至检测平台511的上方，吸盘5125将门环9释放至检测平台511上，平台支架5123返回至初始位置，所述焊缝检测设备52在门环9上方移动并对门环9上的焊缝进行检测，所述焊缝检测设备52可以准确地检测门环9背面的焊缝状态，包括错边、凹凸度、咬边、焊缝斜坡角度、穿孔、超出厚度及焊缝宽度等问题。

在本实施例中，所述平台支架由多根平行布置的翻转梁构成，所述翻转梁的一端均固定在所述转轴上。

本发明的全自动门环拼焊生产线的生产方法如下：

S1、所述上料机器人31抓取板料后移动至视觉引导模块32处拍照并传送至控制系统，所述控制系统获取照片后控制上料机器人31调整下料方位将板料准确的放至预定位台33上，所述上料机器人31依次将多块板料放置在预定位台33上，多块所述板料首尾相抵，形成环形的预拼装门环9；

S2、所述端拾器35将所述预拼装门环9从所述预定位台33上整体抓起后移送至所述拼缝调整定位装置1上；

S3、通过所述拼缝调整定位装置1将相邻板料之间的拼接缝调整到0.1mm～0.5mm，调整后将板料夹持固定住；

S4、所述拼缝调整定位装置1沿地轨2移动并将位置固定好的板料移动至焊接区4内；

S5、调整所述焊接区4内焊接设备的焊接轨迹，并通过焊接设备的低强度激光在位置固定好的板料上初步打出理论焊接轨迹；

S6、比较理论焊接轨迹与实际焊缝的偏差，偏差小于阈值，进行焊接，如果大于阈值，则转S5；

S7、检测正面焊缝，如果焊缝合格则转至S8，如果正面焊缝不合格，则由所述下料机器人7将不合格的门环9移送至不合格品区域；

S8、所述下料机器人7将焊接好的门环9从所述拼缝调整定位装置1上转移至所述翻面机51上，所述翻面机51将焊接好的门环9翻面后，所述焊缝检测设备52对背面的焊缝进行检测；

S9、所述下料机器人7将检测后合格的门环9移送至合格品区域，所述合格品区域内设置下料台车61用于输送合格的产品，将检测后不合格的门环9移送至不合格品区域。

在步骤S1中，相邻板料之间的拼接缝为1mm～5mm。

在步骤S3中，利用拼缝调整定位装置1对多块板料拼缝自动调整的工作方法如下：

S31、每块板料下面配备一套对位平台14，利用对位平台14上的磁石吸附气缸152将拼焊板料固定；

S32、视觉装置框架12移动至工作台板11上方，到达拍照位置后相机121拍照，完成拼缝位置拼焊板料特征图像数据采样，视觉控制系统对采集的图像数据进行图像处理，并进行位置运算来判断板料的实际位置，通过与之前设定的基准位置进行对比算出板料的实际偏移量；

S33、伺服控制系统根据视觉控制系统输出的偏移量数据，向对位平台14的伺服马达输出伺服脉冲信号；

S34、对位平台14根据伺服控制系统输出的伺服脉冲信号，带动对应的拼焊板料向目标位置移动，实现拼焊板料自动拼缝，达到目标模型数据拼缝间隙要求；

S35、相机121再次拍照，完成拼缝位置板料特征图像数据采样；

S36、通过图像处理，采集图像数据进行图像处理，并进行位置运算来判断板料的实际位置，对比目标产品基准位置数据，如满足目标要求，完成拼缝动作；如不满足目标要求再次执行S33，直到满足目标要求；

S37、完成拼缝后，对应焊缝位置的定位电磁铁13吸附固定板料；

S38、伺服电机驱动视觉装置框架12移动至上料位置。

本发明实现了门环的自动化批量生产，同时配备了焊接质量检测功能和板料拼缝间隙的闭环控制功能，该生产线不仅显著提高了生产效率，同时也有利于产品质量的提升和成本的降低。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种全自动门环生产方法，其特征在于，包括全自动门环拼焊生产线，所述全自动门环拼焊生产线包括地轨（2），还包括设置在所述地轨（2）周围的上料区（3）、焊接区（4）、背面焊缝检测区（5）、下料区（6）和下料机器人（7），所述地轨（2）上设有能够沿所述地轨（2）移动的拼缝调整定位装置（1），所述上料区（3）内设有上料机器人（31）、视觉引导模块（32）、预定位台（33）、桁架（34）和安装在所述桁架（34）上能够沿所述桁架（34）往复移动的端拾器（35），所述上料机器人（31）用于抓取板料并移送至预定位台（33）上，所述视觉引导模块（32）用于引导上料机器人（31）调整下料方位，所述端拾器（35）用于将预拼装在一起的多块板料从所述预定位台（33）上整体抓起后移送至所述拼缝调整定位装置（1）上，所述拼缝调整定位装置（1）用于对多块板料的位置进行调整和固定；所述焊接区（4）内设有焊接设备，所述背面焊缝检测区（5）内设有翻面机（51）和焊缝检测设备（52），所述下料机器人（7）在所述背面焊缝检测区（5）和下料区（6）内活动；

所述焊接设备包括机架，所述机架上安装激光焊接头、与激光焊接头配合的激光器、焊缝跟踪系统、用于检测焊缝状态的正面焊缝检测单元、与激光焊接头配合的送丝机、焊接夹具、双面气体保护系统和废气回收系统；

所述拼缝调整定位装置（1）包括工作台板（11）、视觉装置框架（12）、定位电磁铁（13）和对位平台（14），所述视觉装置框架（12）上安装相机（121）和发光源，所述工作台板（11）和所述视觉装置框架（12）均以能够沿所述地轨（2）移动的方式安装在所述地轨（2）上，且所述视觉装置框架（12）能够移动到所述工作台板（11）上方，若干所述定位电磁铁（13）和对位平台（14）设置在所述工作台板（11）上，所述对位平台（14）实现板料在X方向和Y方向上移动调整和在XY平面内旋转调整，所述定位电磁铁（13）用于吸附固定板料；

所述对位平台（14）包括底座（16），还包括安装在底座（16）上的抓持单元（15）、驱动传动组件（17）和驱动机构，所述抓持单元（15）包括支撑板（151）和若干个磁石吸附气缸（152），所述支撑板（151）的底部与所述驱动传动组件（17）的顶部连接在一起，若干个磁石吸附气缸（152）安装在所述支撑板（151）的上方，所述驱动机构驱动所述驱动传动组件（17）动作从而带动所述抓持单元（15）移动或旋转；所述驱动机构包括X向移动驱动机构（18）、Y向移动驱动机构（19）和XY平面旋转驱动机构（20），所述X向移动驱动机构（18）、Y向移动驱动机构（19）和XY平面旋转驱动机构（20）均包括伺服马达和安装在所述伺服马达上的滚珠丝杠副；

利用所述的全自动门环拼焊生产线生产门环的方法如下：

S1、所述上料机器人（31）抓取板料后移动至视觉引导模块（32）处拍照并传送至控制系统，所述控制系统获取照片后控制上料机器人（31）调整下料方位将板料准确的放至预定位台（33）上，所述上料机器人（31）依次将多块板料放置在预定位台（33）上，多块所述板料首尾相抵，形成环形的预拼装门环（9）；

S2、所述端拾器（35）将所述预拼装门环（9）从所述预定位台（33）上整体抓起后移送至所述拼缝调整定位装置（1）上；

S3、通过所述拼缝调整定位装置（1）将相邻板料之间的拼接缝调整到0.1mm～0.5mm，调整后将板料夹持固定住；

S4、所述拼缝调整定位装置（1）沿地轨（2）移动将位置固定好的板料移动至焊接区（4）内；

S5、调整所述焊接区（4）内焊接设备的焊接轨迹，并通过焊接设备的低强度激光在板料上初步打出理论焊接轨迹；

S6、比较理论焊接轨迹与实际焊缝的偏差，偏差小于阈值，进行焊接，如果大于阈值，则转S5；

S7、检测正面焊缝，如果焊缝合格则转至S8，如果正面焊缝不合格，则由所述下料机器人（7）将不合格的门环（9）移送至不合格品区域；

S8、所述下料机器人（7）将焊接好的门环（9）从所述拼缝调整定位装置（1）上转移至所述翻面机（51）上，所述翻面机（51）将焊接好的门环（9）翻面后，所述焊缝检测设备（52）对背面的焊缝进行检测；

S9、所述下料机器人（7）将检测后合格的门环（9）移送至合格品区域，将检测后不合格的门环（9）移送至不合格品区域；

在步骤S3中，利用拼缝调整定位装置（1）对多块板料拼缝自动调整的工作方法如下：

S31、每块板料下面配备一套对位平台（14），利用对位平台（14）上的磁石吸附气缸（152）将拼焊板料固定；

S32、视觉装置框架（12）移动至工作台板（11）上方，到达拍照位置后相机（121）拍照，完成拼缝位置拼焊板料特征图像数据采样，视觉控制系统对采集的图像数据进行图像处理，并进行位置运算来判断板料的实际位置，通过与之前设定的基准位置进行对比算出板料的实际偏移量；

S33、伺服控制系统根据视觉控制系统输出的偏移量数据，向对位平台（14）的伺服马达输出伺服脉冲信号；

S34、对位平台（14）根据伺服控制系统输出的伺服脉冲信号，带动对应的拼焊板料向目标位置移动，实现拼焊板料自动拼缝，达到目标模型数据拼缝间隙要求；

S35、相机（121）再次拍照，完成拼缝位置板料特征图像数据采样；

S36、通过图像处理，采集图像数据进行图像处理，并进行位置运算来判断板料的实际位置，对比目标产品基准位置数据，如满足目标要求，完成拼缝动作；如不满足目标要求再次执行S33，直到满足目标要求；

S37、完成拼缝后，对应焊缝位置的定位电磁铁（13）吸附固定板料；

S38、伺服电机驱动视觉装置框架（12）移动至上料位置。

2.根据权利要求1所述的全自动门环生产方法，其特征在于，在步骤S1中，相邻板料之间的拼接缝为1mm～5mm。

3.根据权利要求1所述的全自动门环生产方法，其特征在于，还包括上料台车（8），所述上料区（3）的地面上设有台车轨道（81），所述上料台车（8）滑动安装在所述台车轨道（81）上。

4.根据权利要求1所述的全自动门环生产方法，其特征在于，包括两条地轨（2），两条所述地轨（2）上均设有一台拼缝调整定位装置（1），每台所述拼缝调整定位装置（1）的一侧均配设有所述上料区（3）。

5.根据权利要求1所述的全自动门环生产方法，其特征在于，所述焊接区（4）内设有焊接机房（41），所述焊接机房（41）内设有支撑横梁和安装在所述支撑横梁上的焊接设备，所述支撑横梁能够在水平面内移动，所述焊接设备能够沿所述支撑横梁的延伸方向移动，所述焊接设备具有多个自由度。

6.根据权利要求1所述的全自动门环生产方法，其特征在于，所述驱动传动组件（17）包括从上而下依次设置的转动盘（171）、转盘支撑（174）、Y向移动盘（173）和X向移动盘（172），所述X向移动盘（172）安装在所述底座（16）的滑槽内，所述X向移动盘（172）在滑槽内能够沿X轴方向移动，但在Y轴方向限位，所述X向移动盘（172）的顶部和Y向移动盘（173）的底部之间通过滑槽连接在一起，Y向移动盘（173）能够沿Y轴方向移动，所述转盘支撑（174）在周向限位安装在所述Y向移动盘（173）上方，所述转动盘（171）转动安装在所述转盘支撑（174）上，且所述转动盘（171）一侧设有推臂（1711），所述转盘支撑（174）上设有朝一侧开口的U型架（1741），所述U型架（1741）的底部开设限位槽（1742），所述推臂（1711）插设在所述限位槽（1742）内。

7.根据权利要求6所述的全自动门环生产方法，其特征在于，所述X向移动驱动机构（18）包括第一伺服马达（181）和X向移动滚珠丝杠副（182），所述X向移动滚珠丝杠副（182）包括第一丝杠（1821）和安装在所述第一丝杠（1821）上的第一螺母（1822），所述第一丝杠（1821）的一端与所述第一伺服马达（181）的输出轴连接，所述第一丝杠（1821）的另一端与所述X向移动盘（172）连接，所述第一螺母（1822）与所述底座（16）连接；所述Y向移动驱动机构（19）包括第二伺服马达（191）和Y向移动滚珠丝杠副（192），所述Y向移动滚珠丝杠副（192）包括第二丝杠（1921）和安装在所述第二丝杠（1921）上的第二螺母（1922），所述第二丝杠（1921）的一端与所述第二伺服马达（191）的输出轴连接，所述第二丝杠（1921）的另一端与所述Y向移动盘（173）连接，所述第二螺母（1922）与X向移动盘（172）连接；所述XY平面旋转驱动机构（20）包括第三伺服马达（201）和XY平面旋转滚珠丝杠副（202），所述XY平面旋转滚珠丝杠副（202）包括第三丝杠（2021）和安装在所述第三丝杠（2021）上的第三螺母（2022），所述第三丝杠（2021）的一端与所述第三伺服马达（201）的输出轴连接，所述第三丝杠（2021）的另一端与固接在所述转动盘（171）上的推臂（1711）铰接，所述第三螺母（2022）的端部固定在所述U型架（1741）的横臂上。

8.根据权利要求1所述的全自动门环生产方法，其特征在于，所述翻面机（51）包括检测平台（511）和翻转组件（512），所述检测平台（511）的一侧或两侧均设有所述翻转组件（512），所述翻转组件（512）包括支撑座（5121）、转轴（5122）、平台支架（5123）、限位支架（5124）和若干吸盘（5125），所述转轴（5122）的两端通过轴承座安装在所述支撑座（5121）上，所述平台支架（5123）的一端固定在所述转轴（5122）上，所述平台支架（5123）上方设有若干吸盘（5125），所述平台支架（5123）的另一端能够活动搭接在所述限位支架（5124）上。

9.根据权利要求8所述的全自动门环生产方法，其特征在于，所述检测平台（511）上设有安装横梁（5126），所述安装横梁（5126）上安装所述焊缝检测设备（52），所述检测平台（511）上设有轨道，所述安装横梁（5126）能够沿所述轨道移动，所述焊缝检测设备（52）能够沿所述安装横梁（5126）移动。