CN220161550U - 一种多块板料拼缝自动调整的定位系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多块板料拼缝自动调整的定位系统，属于热成型激光拼焊技术领域。包括基座，还包括视觉装置框架、定位电磁铁和对位平台，所述基座上设有轨道，所述视觉装置框架支撑在所述轨道上，且所述视觉装置框架位于所述基座的上方，所述视觉装置框架能够沿轨道移动，若干所述定位电磁铁和对位平台设置在所述基座上。本实用新型在热成型激光填丝焊产线上实现了拼焊板料快速自动拼缝功能。

Description

一种多块板料拼缝自动调整的定位系统

技术领域

本实用新型涉及一种多块板料拼缝自动调整的定位系统，属于热成型激光拼焊技术领域。

背景技术

热成型钢激光填丝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。目前，热成型激光填丝焊产线多块板料封闭式环形产品(如图7所示)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，机械固定式的拼缝定位方式只适合板料拼焊缝间隙为0的或者小于0.15mm的板料焊接固定，并且因为板料外形尺寸公差存在一致性差的问题，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。

因此，需要一种多块板料拼缝自动调整的定位系统，来解决现有的机械固定式的拼缝定位方式存在的问题。

实用新型内容

本实用新型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。

本实用新型提供的技术方案如下：一种多块板料拼缝自动调整的定位系统，包括基座，还包括视觉装置框架、定位电磁铁和对位平台，所述基座上设有轨道，所述视觉装置框架支撑在所述轨道上，且所述视觉装置框架位于所述基座的上方，所述视觉装置框架能够沿轨道移动，若干所述定位电磁铁和对位平台设置在所述基座上。

进一步的，所述视觉装置框架上安装一台或多台相机。

进一步的，所述视觉装置框架上安装有发光源。

进一步的，所述对位平台包括抓持单元，所述抓持单元能够在X方向和Y方向上移动，且所述抓持单元能够在XY平面内旋转。

进一步的，所述对位平台还包括底座、安装在所述底座上方的支撑组件和驱动机构，所述驱动机构与所述支撑组件传动连接，所述抓持单元安装在所述支撑组件的顶部，所述抓持单元随所述驱动机构的动作而移动或旋转。

进一步的，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、Y向移动驱动机构和XY平面旋转驱动机构环绕所述支撑组件设置，所述X向移动驱动机构驱动所述支撑组件带动所述抓持单元沿X方向移动，Y向移动驱动机构驱动所述支撑组件带动所述抓持单元沿Y方向移动，所述XY平面旋转驱动单元驱动所述支撑组件带动所述抓持单元在XY平面内旋转。

进一步的，所述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。

进一步的，所述支撑组件从上而下依次包括转动盘、Y向移动盘和X向移动盘，所述转动盘、X向移动盘和Y向移动盘三者能够沿X方向同步移动，所述转动盘和Y向移动盘能够沿Y方向同步移动，所述转动盘能够绕中心轴线在XY平面内旋转。

进一步的，所述抓持单元包括支撑板和若干个磁石吸附气缸，若干个磁石吸附气缸安装在所述支撑板的上方，所述支撑组件的顶部与所述支撑板的底部连接在一起。

进一步的，所述磁石吸附气缸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。

进一步的，所述相机的识别精度≤3个像素。

本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、本实用新型在热成型激光填丝焊产线上实现了拼焊板料快速自动拼缝功能。

2、本实用新型在热成型激光填丝焊产线上使用视觉装置实现了焊缝拼合间隙检测的功能且具有拼合间隙自动补偿调整功能。

3、本使用新型实现了热成型激光拼焊板料拼缝间隙0-5mm柔性调整；

4、本使用新型实现了热成型激光拼焊板料拼缝间隙闭环控制，保证拼缝间隙公差±0.05mm以内；

5、本实用新型兼容性强，可以实现多块板料封闭式环形产品板料自动拼缝功能，减少人工调整量，保证调整精度。

附图说明

图1为本实用新型的定位系统立体结构示意图；

图2为本实用新型的对位平台的立体结构示意图；

图3为本实用新型的对位平台的正视图；

图4为本实用新型的对位平台的俯视图；

图5为本实用新型的对位平台的爆炸图；

图6为本实用新型的对位平台的底部视角进行观察的爆炸图；

图7为多块板料封闭式环形产品的结构示意图；

图8为本实用新型的多块板料安装在定位系统上的立体结构示意图；

图9为本实用新型的视觉装置框架移动至对位平台上方的结构示意图；

图中，1、基座；101、轨道；2、视觉装置框架；201、相机；3、定位电磁铁；4、对位平台；5、抓持单元；501、支撑板；502、磁石吸附气缸；6、底座；7、支撑组件；701、转动盘；7011、推臂；702、X向移动盘；703、Y向移动盘；8、X向移动驱动机构；801、第一伺服马达；802、X向移动滚珠丝杠副；8021、第一丝杠；8022、第一螺母；9、Y向移动驱动机构；901、第二伺服马达；902、Y向移动滚珠丝杠副；9021、第二丝杠；9022、第二螺母；10、XY平面旋转驱动机构；1001、第三伺服马达；1002、XY平面旋转滚珠丝杠副；10021、第三丝杠；10022、第三螺母；11、转盘支撑；1101、U型架；12、板料。

具体实施方式

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

如图1所示，一种多块板料拼缝自动调整的定位系统，包括基座1，还包括视觉装置框架2、定位电磁铁3和对位平台4，所述基座1上设有轨道101，所述视觉装置框架2支撑在所述轨道101上，且所述视觉装置框架2位于所述基座1的上方，所述视觉装置框架2能够沿轨道101移动，若干所述定位电磁铁3和对位平台4设置在所述基座1上。

在本实施例中，所述对位平台4为三向对位平台4，能够使吸附在所述对位平台4上的板料12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1。所述定位电磁铁3设置在板料12之间的拼缝处，能够在拼缝调节完成后，吸附固定板料12，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3吸附固定板料12，保证焊接过程中缝隙稳定性。

所述视觉装置框架2通过伺服电机驱动移动，视觉装置框架2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2上安装多台相机201和发光源。在本实施例中，相机201采用CCD相机201，CCD是电荷耦合器件(charge coupled device)的简称，相机201视场范围可以满足热成型激光拼焊板料12拼缝间隙0-5mm要求，且相机201优选为千万级以上像素相机201，识别精度≤3个像素，板边的识别精度≤0.024mm。通过CCD相机201、工业镜头及光源对板料12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12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12的实际偏移量。

如图2所示，所述对位平台4包括抓持单元5，所述抓持单元5能够在X方向和Y方向上移动，且所述抓持单元5能够在XY平面内旋转。更具体的，所述对位平台4还包括底座6、安装在所述底座6上方的驱动机构和支撑组件7，且所述驱动机构均与所述支撑组件7传动连接，所述抓持单元5安装在所述支撑组件7的顶部，所述抓持单元5随所述驱动机构的动作而移动或旋转。

如图5和6所示，所述支撑组件7从上而下依次包括转动盘701、Y向移动盘703和X向移动盘702，所述转动盘701、X向移动盘702和Y向移动盘703三者能够沿X方向同步移动，所述转动盘701和Y向移动盘703能够沿Y方向同步移动，所述转动盘701能够绕中心轴线在XY平面内旋转。更具体的，所述X向移动盘702安装在所述底座6顶部的滑槽内，所述X向移动盘702在底座6的滑槽内能够沿X轴方向移动，但在Y轴方向限位，所述X向移动盘702的顶部和Y向移动盘703的底部之间通过滑槽连接在一起，Y向移动盘703能够沿Y轴方向移动，所述Y向移动盘703上方设有转盘支撑11，所述转动盘701转动安装在所述转盘支撑11上，当X向移动盘702沿X方向移动时，所述转动盘701、转盘支撑11、Y向移动盘703及抓持单元5也同步沿X方向移动，而当Y向移动盘703沿Y方向移动时，X向移动盘702不动，所述转动盘701、转盘支撑11及抓持单元5同步沿Y方向移动。

如图2～6所示，所述驱动机构包括X向移动驱动机构8、Y向移动驱动机构9和XY平面旋转驱动机构10，所述X向移动驱动机构8、Y向移动驱动机构9和XY平面旋转驱动机构10环绕所述支撑组件7设置，所述X向移动驱动机构8驱动所述支撑组件7带动所述抓持单元5沿X方向移动，Y向移动驱动机构9驱动所述支撑组件7带动所述抓持单元5沿Y方向移动，所述XY平面旋转驱动单元驱动所述支撑组件7带动所述抓持单元5在XY平面内旋转。

所述X向移动驱动机构8、Y向移动驱动机构9和XY平面旋转驱动机构10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8包括第一伺服马达801和X向移动滚珠丝杠副802，所述X向移动滚珠丝杠副802包括第一丝杠8021和安装在所述第一丝杠8021上的第一螺母8022，所述第一丝杠8021的一端与所述第一伺服马达801的输出轴连接，所述第一丝杠8021的另一端与所述X向移动盘702连接，所述第一螺母8022与所述底座6连接。抓持单元5在X轴方向上移动的过程如下：启动所述第一伺服马达801，所述第一伺服马达801的输出轴旋转带动所述第一丝杠8021旋转，而由于所述第一螺母8022与所述底座6连接在一起，此时所述第一螺母8022固定不动，所述第一丝杠8021推动所述X向移动盘702沿X方向移动，带动所述抓持单元5上的板料12在X方向上同步移动。

所述Y向移动驱动机构9包括第二伺服马达901和Y向移动滚珠丝杠副902，所述Y向移动滚珠丝杠副902包括第二丝杠9021和安装在所述第二丝杠9021上的第二螺母9022，所述第二丝杠9021的一端与所述第二伺服马达901的输出轴连接，所述第二丝杠9021的另一端与所述Y向移动盘703连接，所述第二螺母9022与X向移动盘702连接。抓持单元5在Y轴方向上移动的过程如下：启动所述第二伺服马达901，所述第二伺服马达901的输出轴旋转带动所述第二丝杠9021旋转，由于所述第二螺母9022与所述底座6在Y方向上限位配合，即所述X向移动盘702在Y方向不动，此时所述第二螺母9022固定不动，所述第二丝杠9021推动所述Y向移动盘703沿Y方向移动，带动所述抓持单元5上方的板料12在Y方向上同步移动。

所述XY平面旋转驱动机构10包括第三伺服马达1001和XY平面旋转滚珠丝杠副1002，所述XY平面旋转滚珠丝杠副1002，包括第三丝杠10021和安装在所述第三丝杠10021上的第三螺母10022，所述第三丝杠10021的一端与所述第三伺服马达1001的输出轴连接，所述第三丝杠10021的另一端与固接在所述转动盘701上的推臂7011铰接，所述转盘支撑11上设有朝一侧开口的U型架1101，所述U型架1101的底部开设限位槽，所述推臂7011插设在所述限位槽内，所述第三螺母10022的端部固定在所述U型架1101的横臂上。抓持单元5在XY平面上旋转的方法如下：启动所述第三伺服马达1001，由于所述第三螺母10022与所述U型架1101固定连接，当所述第三伺服马达1001的输出轴旋转时，沿Y方向伸出，推动所述推臂701带着所述转动盘701旋转，所述抓持单元5在XY平面内同步旋转。

所述抓持单元5包括支撑板501和若干个磁石吸附气缸502，若干个磁石吸附气缸502安装在所述支撑板501的上方，所述支撑组件7的顶部与所述支撑板501的底部连接在一起。所述磁石吸附气缸502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12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12的功能。

如图7和8所示，利用本实用新型的定位系统对多块板料12拼缝自动调整的工作方法如下：

步骤一，每块板料12下面配备一套三向对位平台4，根据板料12数量配备相应数量的三向对位平台4，且三向对位平台4具备独立快换功能，将拼焊板料12分别放置在对应的对位平台4上，利用对位平台4上的磁石吸附气缸502将拼焊板料12固定；

步骤二，伺服电机驱动视觉装置框架2移动至拍照位置，相机201拍照，完成拼缝位置拼焊板料12特征图像数据采样，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12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12的实际偏移量；

步骤三，伺服控制系统根据视觉控制系统输出的偏移量数据，给对位平台4的伺服电机输出伺服脉冲信号；

步骤四，对位平台4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12向目标位置移动，实现拼焊板料12自动拼缝，达到目标模型数据拼缝间隙要求；

步骤五，相机201再次拍照，完成拼缝位置板料12特征图像数据采样；

步骤六，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12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步骤三指步骤五，直到满足目标要求。

步骤七，完成拼缝后，对应焊缝位置的定位电磁铁3吸附固定板料12；

步骤八，伺服电机驱动视觉装置框架2移动至上料位置。

本实用新型在热成型激光填丝焊产线上实现了拼焊板料12快速自动拼缝功能。

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

Claims (10)

1.一种多块板料拼缝自动调整的定位系统，包括基座(1)，其特征在于，还包括视觉装置框架(2)、定位电磁铁(3)和对位平台(4)，所述基座(1)上设有轨道(101)，所述视觉装置框架(2)支撑在所述轨道(101)上，且所述视觉装置框架(2)位于所述基座(1)的上方，所述视觉装置框架(2)能够沿轨道(101)移动，若干所述定位电磁铁(3)和对位平台(4)设置在所述基座(1)上。

2.根据权利要求1所述的多块板料拼缝自动调整的定位系统，其特征在于，所述视觉装置框架(2)上安装一台或多台相机(201)。

3.根据权利要求2所述的多块板料拼缝自动调整的定位系统，其特征在于，所述视觉装置框架(2)上安装有发光源。

4.根据权利要求1所述的多块板料拼缝自动调整的定位系统，其特征在于，所述对位平台(4)包括抓持单元(5)，所述抓持单元(5)能够在X方向和Y方向上移动，且所述抓持单元(5)能够在XY平面内旋转。

5.根据权利要求4所述的多块板料拼缝自动调整的定位系统，其特征在于，所述对位平台(4)还包括底座(6)、安装在所述底座(6)上方的支撑组件(7)和驱动机构，所述驱动机构与所述支撑组件(7)传动连接，所述抓持单元(5)安装在所述支撑组件(7)的顶部，所述抓持单元(5)随所述驱动机构的动作而移动或旋转。

6.根据权利要求5所述的多块板料拼缝自动调整的定位系统，其特征在于，所述驱动机构包括X向移动驱动机构(8)、Y向移动驱动机构(9)和XY平面旋转驱动机构(10)，所述X向移动驱动机构(8)、Y向移动驱动机构(9)和XY平面旋转驱动机构(10)环绕所述支撑组件(7)设置，所述X向移动驱动机构(8)驱动所述支撑组件(7)带动所述抓持单元(5)沿X方向移动，Y向移动驱动机构(9)驱动所述支撑组件(7)带动所述抓持单元(5)沿Y方向移动，所述XY平面旋转驱动单元驱动所述支撑组件(7)带动所述抓持单元(5)在XY平面内旋转。

7.根据权利要求6所述的多块板料拼缝自动调整的定位系统，其特征在于，所述X向移动驱动机构(8)、Y向移动驱动机构(9)和XY平面旋转驱动机构(10)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。

8.根据权利要求5所述的多块板料拼缝自动调整的定位系统，其特征在于，所述支撑组件(7)从上而下依次包括转动盘(701)、Y向移动盘(703)和X向移动盘(702)，所述转动盘(701)、X向移动盘(702)和Y向移动盘(703)三者能够沿X方向同步移动，所述转动盘(701)和Y向移动盘(703)能够沿Y方向同步移动，所述转动盘(701)能够绕中心轴线在XY平面内旋转。

9.根据权利要求5～8任意一项所述的多块板料拼缝自动调整的定位系统，其特征在于，所述抓持单元(5)包括支撑板(501)和若干个磁石吸附气缸(502)，若干个磁石吸附气缸(502)安装在所述支撑板(501)的上方，所述支撑组件(7)的顶部与所述支撑板(501)的底部连接在一起。

10.根据权利要求9所述的多块板料拼缝自动调整的定位系统，其特征在于，所述磁石吸附气缸(502)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。