CN211219261U

CN211219261U - 一种视觉微点焊装置

Info

Publication number: CN211219261U
Application number: CN201921449302.1U
Authority: CN
Inventors: 朱文选; 顾金龙; 冯德就
Original assignee: Beijing Ruicheng Lianzhong Technology Co ltd
Current assignee: Beijing Ruicheng Lianzhong Technology Co ltd
Priority date: 2019-09-03
Filing date: 2019-09-03
Publication date: 2020-08-11
Anticipated expiration: 2029-09-03

Abstract

本实用新型旨在解决现有点焊装置无法在保证焊接成品合格率的同时快速地进行自动点焊操作的问题，提供一种视觉微点焊装置实现细小焊点的快速焊接及检测，所述视觉微点焊装置包括数字照相机、点焊机、工件移动平台、控制系统以及报警系统；所述数字照相机、所述点焊机、所述报警系统、所述工件移动平台，都与所述控制系统电连接。本实用新型的有益效果是，能够保证快速完成微点焊的同时，快速地将不合格的焊点从合格的焊点中分离出来，同时实现高质量和高效的微点焊焊接。

Description

一种视觉微点焊装置

技术领域

本实用新型涉及微点焊技术领域，具体而言，涉及一种视觉微点焊装置，用于细小铜线与焊盘的点焊焊接。

背景技术

在微点焊领域，焊盘、漆包线的焊接都是由手工完成，比如脚踏式点焊机，每次要目视焊点位置，手动完成点焊操作，需要身体的几个部位同时集中精力完成，对工人的协调性要求比较高；由于大部分工件焊盘和漆包线比较细，手工焊接误差比较大，工作效率很低，每次焊接的力也不好确定，且长时间工作，操作者容易疲劳，不单对工作质量不好保证，而且对眼睛方面损害很大。同时，由于焊点比较小，也难于检测是否焊接成功，造成成品率不高，进而影响产品的质量，造成使用该成品的设备质量更加没法保证。

本实用新型的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种能实现全自动点焊功能的装置，其具有工件点焊位置自动视觉定位、工件精密平动、自动微点焊焊接、自动排除不合格成品等功能。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种视觉微点焊装置，一方面可以快速进行微点焊，同时可以快速地将不合格的焊点从合格的焊点中分离出来，同时实现高质量和高效率的微点焊焊接。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：包括底盘、控制系统、数字照相机、点焊机、工件移动平台、以及人机交互系统；所述数字照相机、点焊机、工件移动平台、以及人机交互系统，都与所述控制系统电连接。所述数字照相机、点焊机、工件移动平台和控制系统都设置在底盘上。数字照相机包括工业摄像头、光源和光源控制器、升降台，所述工业摄像头和光源通过升降台与底盘连接且光源位于工业摄像头的正下方。光源控制器通过亮度传感器对环境亮度进行检测，当光线过弱时，自动打开光源进行补光。点焊机包括电源、点焊控制器、焊头以及大容量电容；电源为点焊机提供电流，当点焊控制器接收到控制系统发来的焊接指令时，给大容量电容快速放电，点焊机焊接时在焊头的微小焊接区域流过强大电流，电能转化为热能，焊接一瞬间把两种金属牢靠焊接在一起，形成一种不易氧化的金属合金，从而达到点焊的目的。工件移动平台包括X轴伺服电机、Y轴伺服电机、XY控制器、焊盘；其中XY控制器驱动X轴伺服电机、Y轴伺服电机，载着焊盘沿着X轴及Y轴水平移动；焊盘内载着1个或多个工件移动。控制系统是自动点焊装置的控制中心，包括可编程控制器PLC，以及焊头控制程序、焊接检测程序、报警程序。人机交互系统通过数据线和控制系统连接，可以接收操作员设置参数的指令对控制系统2进行设置。当焊点质量检测时检测到焊点的位置、大小、形状不符合规定时，产生质量不合格信号，并通过所述人机交互系统输出报警信号。所述焊点质量检测步骤中，所述焊点中心点与焊接前预期的焊点中心点偏离超过位置允许偏离的最大阈值认为焊接不合格；焊点尺寸大于焊点大小允许偏离的阈值上限或小于允许偏离的下限，判定为不合格；焊点瑕疵超过指定形状阈值的判定为不合格。其余判断为合格；所述质量不合格信号包括声音信号，所述质量不合格信号还包括光信号。

本实用新型实施例的有益效果是：本实用新型解决了背景技术中存在的缺陷，实现了现全自动点焊功能，其通过视觉成像来定位工件需要点焊的位置，减少工人操作产生的失误；定位精度高，具有优良的运动性能和极低的运动噪声；本实用新型减少了因人为因素造成产品不良的现象，且焊点小，牢靠，焊点质量好。能够快速地对焊点的质量进行检测，从而大幅提高良品率。本实用新型结构紧凑，机器台面高度可根据用户需要进行调节，更符合工人操作过程，减轻工人的疲劳感，该机操作方便，性价比高，应用范围广，适合于电声行业各种蜂鸣器，耳机线等不同的工件的焊接。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，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实用新型的某些实施例，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为本实用新型实施例中的视觉微点焊装置的结构示意图；

图中：1为底盘、2为控制系统、3为数字照相机、4为点焊机、5为工件移动平台、6为人机交互系统。

图2为本实用新型实施例中的视觉微点焊装置的工作流程图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和表示出的本实用新型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实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”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，或者是该实用新型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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，本实用新型的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本实施例提供一种视觉微点焊装置。该装置包括底盘1、控制系统2、数字照相机3、点焊机4、工件移动平台5、以及人机交互系统6。所述数字照相机3、点焊机4、工件移动平台5、以及人机交互系统6，都与所述控制系统2电连接。

数字照相机3包括工业摄像头、光源和光源控制器、升降台，所述工业摄像头和光源通过升降台与底盘1连接且光源位于工业摄像头的正下方。光源控制器通过亮度传感器对环境亮度进行检测，当光线过弱时，自动打开光源进行补光。

点焊机4包括电源、点焊控制器、焊头以及大容量电容；电源为点焊机4提供电流，当点焊控制器接收到控制系统2发来的焊接指令时，给大容量电容快速放电，点焊机焊接时在焊头的微小焊接区域流过强大电流，电能转化为热能，焊接一瞬间把两种金属牢靠焊接在一起，形成一种不易氧化的金属合金，从而达到点焊的目的。

工件移动平台5包括X轴伺服电机、Y轴伺服电机、XY控制器、焊盘；其中XY控制器驱动X轴伺服电机、Y轴伺服电机，载着焊盘沿着X轴及Y轴水平移动；焊盘内载着1个或多个工件移动。

控制系统2是自动点焊装置的控制中心，包括可编程控制器PLC，以及焊头控制程序、焊接检测程序、报警程序。

人机交互系统6通过数据线和控制系统2连接，可以接收操作员设置参数的指令对控制系统2进行设置。当焊点质量检测时检测到焊点的位置、大小、形状不符合规定时，产生质量不合格信号，并通过所述人机交互系统6输出报警信号。

所述焊点质量检测步骤中，所述焊点中心点与焊接前预期的焊点中心点偏离超过位置允许偏离的最大阈值认为焊接不合格；焊点尺寸大于焊点大小允许偏离的阈值上限或小于允许偏离的下限，判定为不合格；焊点瑕疵超过指定形状阈值的判定为不合格。其余判断为合格；

所述质量不合格信号包括声音信号，所述质量不合格信号还包括光信号。

上述工件每次检测后其合格状态都会被存储到控制器中，进而实现焊盘内所有工件的流水操作。当所有工件都完成后，再从中将焊接质量不合格的工件挑出来。

图2是本实施例中的焊接及检测过程的流程图。焊接及检测过程包括以下步骤：

初始化步骤：在所述控制系统中设定所需要的参数；

拍摄焊接前图像：通过工件移动平台的移动，将工件移动到所述的数字照相机正下方，并进行拍照，并将其位置信息记录到所述控制系统中，同时分析出最佳焊点的位置，并将信息记录到所述控制系统中。具体步骤包括：

a)斑点检测的方法：通过颜色抽取铜丝的颜色，可以稳定的获得铜丝的位置，不受其他干扰的影响；

b)颜色二化处理：将选择的颜色处理为白色(255)，其他则为黑色(0)的彩色二值化处理，充分利用了彩色CCD的特性，可区别黑白CCD所难以做到的金色和银色的区分，并执行抽取。除了直观的鼠标点击方式的设定操作以外，还可通过数值指定进行个别设定。另外，抽取方法采用了分「色相」、「饱和度」、「明度」的HSV方式，可以根据照明亮度变化以及颜色不均匀等抽取状态的变化原因分别调整参数，实现更稳定的检测；

c)确定最佳焊点：根据铜丝位置和基盘的中心点，确定最佳焊点。

焊接步骤：通过工件移动平台的移动，根据控制系统里面存储的位置数据和焊点数据，将工件移动到所述的点焊机的正下方，并进行焊接；

拍摄焊接后图像：通过工件移动平台的移动，根据控制系统里面存储的位置数据和焊点数据，将工件移动到所述的数字照相机正下方，拍摄焊接后的图像，然后分析出真实焊点的中心位置，并将信息记录到所述控制系统中；

数据分析步骤：所述控制系统对接收到的焊接前焊点的中心位置、焊接后的焊点中心位置、焊点形状、焊点大小进行综合计算和比对，并根据分析结果判断所述焊点的质量是否合格；若焊点中心点与焊接前预期的焊点中心点偏离超过位置允许偏离的最大阈值认为焊接不合格；焊点尺寸大于焊点大小允许偏离的阈值上限或小于允许偏离的下限，判定为不合格；焊点瑕疵超过指定形状阈值的判定为不合格。其余判断为合格。其中瑕疵的检测方法为：对检测范围内任意的大小、段进行分割并检测平均浓度，以及根据指定方向移动，从浓度变化检测出缺陷。该处理可忽略背景、照明变动等的影响，稳定检测出缺陷。不仅只对缺陷部分进行波形显示，还将检测对象整体的缺陷强度与范围实现可视化，并可将各瑕疵分组，通过检测的个数、大小、面积的总和等各种结果执行判定。

分析结果输出步骤：若所述数据分析步骤判定所述焊点质量合格，则通过所述报警系统输出质量合格信号；若所述数据分析步骤判定所述焊点质量不合格，则通过所述报警系统输出质量不合格信号。

上述质量合格信号、质量不合格信号以及报警信号彼此不相同，以便操作者辨识。质量合格信号可包括光信号，如在报警系统中设置发光二极管，并发出绿光作为质量合格信号。为提醒操作者出现质量不合格的焊点，报警系统中可设置更加具有警示效果的声音信号发生装置，如扬声器，并在发现质量不合格的焊点时，发出声音信号作为警报。质量不合格信号还可包括发光的光信号，以区分质量合格信号的绿光信号。报警信号也包括声音信号。

综上所述，本实施例中的视觉微点焊装置能够实现既快速又高质量的焊接。

Claims

1.一种视觉微点焊装置，其特征在于：视觉微点焊装置包括底盘1、控制系统2、数字照相机3、点焊机4、工件移动平台5、以及人机交互系统6；所述数字照相机3、点焊机4、工件移动平台5、以及人机交互系统6，都与所述控制系统2电连接；数字照相机3包括工业摄像头、光源和光源控制器、升降台，所述工业摄像头和光源通过升降台与底盘1连接且光源位于工业摄像头的正下方；光源控制器通过亮度传感器对环境亮度进行检测，当光线过弱时，自动打开光源进行补光；点焊机4包括电源、点焊控制器、焊头以及大容量电容；电源为点焊机4提供电流，当点焊控制器接收到控制系统2发来的焊接指令时，给大容量电容快速放电，点焊机焊接时在焊头的微小焊接区域流过强大电流，电能转化为热能，焊接一瞬间把两种金属牢靠焊接在一起，形成一种不易氧化的金属合金，从而达到点焊的目的；工件移动平台5包括X轴伺服电机、Y轴伺服电机、XY控制器、焊盘；其中XY控制器驱动X轴伺服电机、Y轴伺服电机，载着焊盘沿着X轴及Y轴水平移动；焊盘内载着1个或多个工件移动。

2.根据权利要求1所述的一种视觉微点焊装置，其特征在于：控制系统2是自动点焊装置的控制中心，包括可编程控制器PLC，以及焊头控制程序、焊接检测程序、报警程序。

3.根据权利要求1所述的一种视觉微点焊装置，其特征在于：人机交互系统6通过数据线和控制系统2连接，可以接收操作员设置参数的指令对控制系统2进行设置；当焊点质量检测时检测到焊点的位置、大小、形状不符合规定时，产生质量不合格信号，并通过所述人机交互系统6输出报警信号。

4.根据权利要求3所述的一种视觉微点焊装置，其特征在于：所述焊点质量检测步骤中，所述焊点中心点与焊接前预期的焊点中心点偏离超过位置允许偏离的最大阈值认为焊接不合格；焊点尺寸大于焊点大小允许偏离的阈值上限或小于允许偏离的下限，判定为不合格；焊点瑕疵超过指定形状阈值的判定为不合格；其余判断为合格。

5.根据权利要求3所述的一种视觉微点焊装置，其特征在于：所述质量不合格信号包括声音信号，所述质量不合格信号还包括光信号。