專利名稱：一種嵌入式多設(shè)備實(shí)時(shí)控制的焊接機(jī)器人系統(tǒng)及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及焊接機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種嵌入式多設(shè)備實(shí)時(shí)控制的焊接機(jī)器人系統(tǒng)及控制方法。
背景技術(shù)：
在焊接領(lǐng)域中，對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的焊件，特別是焊縫不規(guī)則的情況下(諸如拋物線， S曲線，圓柱相慣線)，常采用示教編程方式，通過(guò)對(duì)焊接機(jī)器人的示教、再現(xiàn)，完成焊接過(guò)程的軌跡控制。但在焊接過(guò)程中，焊件常因受熱變形導(dǎo)致焊槍與焊件產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。焊槍相對(duì)于焊件表面的垂直上下運(yùn)動(dòng)常表現(xiàn)為熄弧和焊接不穩(wěn)定現(xiàn)象；焊槍相對(duì)于焊件表面的水平運(yùn)動(dòng)常表現(xiàn)為焊槍嚴(yán)重偏離焊縫。究其原因，是焊接過(guò)程中工件的受熱變形造成了焊槍與焊縫的相對(duì)位置的不確定性。解決的辦法是在焊接機(jī)器人示教的基礎(chǔ)上，對(duì)焊接過(guò)程中焊槍的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行實(shí)時(shí)糾偏。此外焊接是個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，焊接過(guò)程中需要根據(jù)焊接狀況實(shí)時(shí)調(diào)整焊接電壓，焊接電流以及焊接速度等參數(shù)，并能在遇到異常情況下及時(shí)停止焊接作業(yè)。因此，需要一套操作方便，在焊接過(guò)程能夠?qū)崟r(shí)控制焊接軌跡和調(diào)整焊接參數(shù)，并能同時(shí)控制弧焊電源，送絲機(jī)等多臺(tái)設(shè)備的焊接裝置。中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)“控制焊接機(jī)器人的方法和裝置”，申請(qǐng)?zhí)枮?8125934. 0，該發(fā)明的主要特點(diǎn)是在焊接過(guò)程中，通過(guò)溫度傳感器獲得焊件的溫度，與預(yù)定的參考溫度對(duì)比， 從而在不停止焊接作業(yè)的情況下，調(diào)整焊接電壓、焊接電流與焊接速度值。其控制方法的不足之處主要在于①不能在焊接過(guò)程中的進(jìn)行實(shí)時(shí)糾偏。對(duì)焊接過(guò)程中由于某種原因產(chǎn)生的焊槍偏離焊縫問題，僅采用溫度傳感器并不能檢測(cè)出來(lái)，也就無(wú)法使控制器控制焊槍相對(duì)焊縫的左右運(yùn)動(dòng)。②不能動(dòng)態(tài)調(diào)整焊槍高度。當(dāng)焊接過(guò)程中由于焊接受熱變形造成焊槍離焊件的距離過(guò)高或過(guò)低時(shí)，會(huì)導(dǎo)致容易熄弧或電弧不穩(wěn)定現(xiàn)象。僅僅通過(guò)調(diào)整焊接電壓、 焊接電流與焊接速度無(wú)法從本質(zhì)上改善焊接質(zhì)量。已有的發(fā)明專利申請(qǐng)“焊接機(jī)器人系統(tǒng)”，申請(qǐng)?zhí)枮?9111556. 2，其應(yīng)用領(lǐng)域也是焊接機(jī)器人控制。該發(fā)明的主要特點(diǎn)在于焊接過(guò)程中通過(guò)主PC機(jī)控制焊接機(jī)器人移動(dòng)路徑的焊接機(jī)器人系統(tǒng)。其PC機(jī)在焊接過(guò)程中通過(guò)視覺傳感器獲得路徑偏差，發(fā)送命令控制焊槍的修正移動(dòng)。該系統(tǒng)的不足之處主要在于①同樣存在不能在焊接過(guò)程中動(dòng)態(tài)調(diào)整焊槍高度的問題。②焊接過(guò)程中不能調(diào)整焊接電壓、焊接電流、焊接速度的焊接參數(shù)。③系統(tǒng)用到視覺傳感器和PC機(jī)，提高了系統(tǒng)的成本。④使用PC機(jī)擴(kuò)展麻煩，不方便同時(shí)控制多臺(tái)焊接設(shè)備(如弧焊電源、送絲機(jī)等)。已有的發(fā)明專利申請(qǐng)“用于焊接機(jī)器人的人機(jī)交互方法和實(shí)施裝置”，申請(qǐng)?zhí)枮?201110023122. 9，其應(yīng)用領(lǐng)域也是焊接機(jī)器人控制。該發(fā)明的主要特點(diǎn)在于借助人機(jī)交互界面，將控制信息傳輸給焊接機(jī)器人控制器，由焊接機(jī)器人控制器完成焊前設(shè)定，焊時(shí)調(diào)整等操作。該裝置的不足之處主要在①人機(jī)交互見面主窗口下設(shè)置多個(gè)子窗口，子窗口各有其功能，例如焊槍的移動(dòng)控制功能和焊接參數(shù)的調(diào)整功能分屬不同的子窗口。焊接過(guò)程中，需要頻繁切換子窗口進(jìn)行發(fā)送不同的控制信息，操作不方便。②焊接過(guò)程根據(jù)焊接狀況控制焊槍移動(dòng)和改變焊接參數(shù)，一般要求實(shí)時(shí)性較高，采用此種控制方法難以滿足要求。當(dāng)按下觸摸屏?xí)r，需要摸屏控制器從觸摸點(diǎn)檢測(cè)裝置上接收觸摸信息，并將它轉(zhuǎn)換成觸點(diǎn)坐標(biāo)，通過(guò)串口發(fā)送命令，再由焊接機(jī)器人控制器接收命令從而判斷哪個(gè)控件被按下，最終才發(fā)出控制焊接機(jī)器人的命令，這個(gè)過(guò)程需要花費(fèi)比較大的時(shí)間開銷，不適合參數(shù)修改頻繁或焊接作業(yè)實(shí)時(shí)性要求較高的場(chǎng)合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供為一種嵌入式多設(shè)備實(shí)時(shí)控制的焊接機(jī)器人系統(tǒng)及控制方法，其最大特點(diǎn)在于該系統(tǒng)以手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器為控制核心，手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器與機(jī)器人控制柜、二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、送絲機(jī)和弧焊電源電連接，具有糾偏焊接軌跡、調(diào)整焊接參數(shù)、顯示焊接參數(shù)、實(shí)時(shí)控制送絲機(jī)的啟停和弧焊電源的開斷的功能。能夠?qū)崿F(xiàn)焊接前焊接機(jī)器人的焊接路徑示教、焊接參數(shù)設(shè)定與焊接過(guò)程中焊槍位置的實(shí)時(shí)控制、焊接參數(shù)的實(shí)時(shí)調(diào)整相結(jié)合，具體技術(shù)方案如下。一種嵌入式多設(shè)備實(shí)時(shí)控制的焊接機(jī)器人系統(tǒng)，包括焊接機(jī)器人、機(jī)器人控制柜、機(jī)器人示教盒、手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器、二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、送絲機(jī)及弧焊電源，其中，二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)安裝于焊接機(jī)器人的末端，二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)安裝有焊槍；手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器分別與二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、機(jī)器人控制柜、送絲機(jī)和弧焊電源電連接；機(jī)器人示教盒與機(jī)器人控制柜相連，用于對(duì)焊接機(jī)器人進(jìn)行示教；手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器用于控制送絲機(jī)的啟停和弧焊電源的開斷，控制二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)帶動(dòng)焊槍運(yùn)動(dòng)，發(fā)送命令給機(jī)器人控制柜并由機(jī)器人控制柜控制焊接機(jī)器人運(yùn)動(dòng)，在焊接過(guò)程中實(shí)時(shí)調(diào)整弧焊電源輸出的電壓和電流。上述的嵌入式多設(shè)備實(shí)時(shí)控制的焊接機(jī)器人系統(tǒng)中，所述機(jī)器人控制柜包含用于接收手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器發(fā)送的命令并控制焊接機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的CPU和用于存儲(chǔ)焊接過(guò)程中焊接機(jī)器人的位置和速度信息的RAM。上述的嵌入式多設(shè)備實(shí)時(shí)控制的焊接機(jī)器人系統(tǒng)中，所述手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器包括單片機(jī)和分別與所述單片機(jī)連接的電源及復(fù)位電路、時(shí)鐘振蕩電路、電磁繼電器模塊、 RS-232接口、獨(dú)立按鍵模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、液晶顯示模塊，其中，電磁繼電器模塊與送絲機(jī)和弧焊電源連接，用于控制送絲機(jī)的啟停和弧焊電源的開斷；RS_232 接口與機(jī)器人控制柜連接，用于實(shí)現(xiàn)手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器與機(jī)器人控制柜之間的串行通信；手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器上還設(shè)有用于調(diào)節(jié)弧焊電源電壓電流的旋鈕；A/D轉(zhuǎn)換模塊與弧焊電源通過(guò)所述旋鈕連接，用于檢測(cè)弧焊電源輸出的電壓電流；步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路與二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上的步進(jìn)電機(jī)連接，用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)；液晶顯示模塊用于顯示焊接參數(shù)；所述獨(dú)立按鍵模塊包括有用于糾偏焊接軌跡、調(diào)整焊接參數(shù)、啟停送絲機(jī)、開斷弧焊電源的各個(gè)按鍵。上述的嵌入式多設(shè)備實(shí)時(shí)控制的焊接機(jī)器人系統(tǒng)中，二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)包括X平臺(tái)和 Y平臺(tái)，均由步進(jìn)電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)滾珠絲桿驅(qū)動(dòng)；γ平臺(tái)安裝于X平臺(tái)上，所述焊槍安裝在Y平臺(tái)上。上述的嵌入式多設(shè)備實(shí)時(shí)控制的焊接機(jī)器人系統(tǒng)的控制方法，包括焊接機(jī)器人的焊接路徑示教與焊接過(guò)程中焊槍位置的實(shí)時(shí)控制和焊接參數(shù)的實(shí)時(shí)調(diào)整，具體包括如下步驟
5焊接前，通過(guò)機(jī)器人示教盒進(jìn)行焊接機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡示教，使用手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器設(shè)定焊接參數(shù)；
使用手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器開啟弧焊電源與送絲機(jī)，焊接作業(yè)開始；
在焊接過(guò)程中觀察現(xiàn)場(chǎng)的焊接狀況，當(dāng)焊槍偏離焊縫、焊槍到焊件的距離過(guò)大或過(guò)小時(shí)，通過(guò)手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器控制焊接機(jī)器人或二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)帶動(dòng)焊槍相對(duì)焊件水平或垂直移動(dòng)，進(jìn)行糾偏；當(dāng)電弧電壓、焊接電流、焊接速度過(guò)大或過(guò)小時(shí)，通過(guò)手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器實(shí)時(shí)調(diào)整焊接電壓電流，并通過(guò)控制焊接機(jī)器人來(lái)控制焊接速度，實(shí)現(xiàn)焊接能量輸入的控制；
當(dāng)焊接出現(xiàn)異?；蚝附幼鳂I(yè)完成時(shí)，通過(guò)手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器關(guān)閉送絲機(jī)和弧焊電源。上述控制方法中，手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器通過(guò)RS-232接口發(fā)送控制命令，在焊接過(guò)程中控制焊接機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)；手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器發(fā)送指令，由機(jī)器人控制柜通過(guò)內(nèi)部機(jī)器人指令獲取機(jī)器人控制柜RAM中焊接機(jī)器人當(dāng)前的位置及速度參數(shù)，再向RS-232發(fā)送當(dāng)前的位置及速度參數(shù)，手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器收到數(shù)據(jù)后通過(guò)液晶顯示模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)顯不O上述控制方法中，通過(guò)手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器控制二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)X平臺(tái)和Y平臺(tái)，在焊接過(guò)程中帶動(dòng)焊槍進(jìn)行X、Y軸方向的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制。
上述控制方法中，焊接前，通過(guò)機(jī)器人示教盒對(duì)焊接機(jī)器人進(jìn)行示教，并用手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器設(shè)置焊接電壓和焊接電流參數(shù)以及開啟弧焊電源和送絲機(jī)。在焊接過(guò)程中，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的焊接狀況，通過(guò)手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器發(fā)送命令修正焊接機(jī)器人的移動(dòng)路徑，進(jìn)行實(shí)時(shí)糾偏和調(diào)整焊槍高度，避免焊接過(guò)程中由于焊件受熱發(fā)生變形導(dǎo)致的焊槍嚴(yán)重偏離焊縫和焊接不穩(wěn)定等問題。同時(shí)可以通過(guò)手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器實(shí)時(shí)調(diào)整焊接速度，焊接電壓，焊接電流等參數(shù)，進(jìn)一步提高焊接質(zhì)量。當(dāng)遇到異常情況或者需要焊接作業(yè)停止時(shí)， 可直接按下手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器上面的按鍵及時(shí)停止焊接作業(yè)，保證安全。在焊接機(jī)器人末端與焊槍之間安裝二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，可使手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器在焊接過(guò)程中直接控制二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)從而帶動(dòng)焊槍進(jìn)行糾偏控制，不必通過(guò)串口通信發(fā)送命令間接由機(jī)器人控制柜控制焊接機(jī)器人，適應(yīng)實(shí)時(shí)性要求更高的場(chǎng)合。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果1、手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器能實(shí)時(shí)糾偏焊接軌跡和調(diào)整焊槍高度。2、手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器能實(shí)時(shí)調(diào)整焊接電壓、焊接電流、焊接速度，實(shí)現(xiàn)焊接能量輸入的控制。3、以手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器為控制核心的焊接機(jī)器人系統(tǒng)擴(kuò)展容易，方便實(shí)時(shí)控制多臺(tái)焊接設(shè)備(如弧焊電源、送絲機(jī)、焊接機(jī)器人)。4、 二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)安裝于焊接機(jī)器人的末端，二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)安裝焊槍，手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器能直接控制二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)從而帶動(dòng)焊槍進(jìn)行糾偏控制和焊槍高度調(diào)整，實(shí)時(shí)性高。5、所采用的手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器采用按鍵式，操作容易，成本低。


圖I是本發(fā)明的嵌入式多設(shè)備實(shí)時(shí)控制焊接機(jī)器人系統(tǒng)示意圖。圖2是本發(fā)明的手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器原理框圖。
圖3是本發(fā)明的二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)二維圖。圖4是本發(fā)明的工作流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。 實(shí)施例I
如圖I所示，該嵌入式多設(shè)備實(shí)時(shí)控制焊接機(jī)器人系統(tǒng)主要包括焊接機(jī)器人7、機(jī)器人控制柜4、機(jī)器人示教盒3、手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器2、二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)I、送絲機(jī)6及弧焊電源
5。其中，系統(tǒng)以手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器2為核心，與弧焊電源5、送絲機(jī)6、二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)I、 機(jī)器人控制柜4均有電線連接。機(jī)器人控制柜4為焊接機(jī)器人7的運(yùn)動(dòng)控制核心，擁有自己的CPU，可接收命令控制焊接機(jī)器人7的運(yùn)動(dòng)。焊接過(guò)程中焊接機(jī)器人7的位置和速度信息存儲(chǔ)于機(jī)器人控制柜 4的RAM中。機(jī)器人示教盒3與機(jī)器人控制柜4相連，用于操作人員對(duì)焊接機(jī)器人7進(jìn)行示教。 示教程序由機(jī)器人控制柜4的CPU解釋并操作焊接機(jī)器人7運(yùn)動(dòng)。如圖2所示，手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器以單片機(jī)為核心，外圍電路及模塊包括電源及復(fù)位電路、時(shí)鐘振蕩電路、電磁繼電器模塊、RS-232接口、獨(dú)立按鍵模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、液晶顯不1旲塊。電源及復(fù)位電路、時(shí)鐘振蕩電路與單片機(jī)一起構(gòu)成單片機(jī)最小系統(tǒng)。電磁繼電器模塊用于啟動(dòng)和停止弧焊電源5與送絲機(jī)6，僅通過(guò)手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器2上的按鍵就能同時(shí)控制多個(gè)焊接設(shè)備，操作方便，安全可靠，當(dāng)焊接過(guò)程中發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)，可及時(shí)關(guān)閉弧焊電源停止焊接。RS-232接口實(shí)現(xiàn)手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器2與機(jī)器人控制柜4之間的串行通信。一方面，手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器2通過(guò)RS-232發(fā)送控制命令，機(jī)器人控制柜4的CPU接收到數(shù)據(jù)后，控制焊接機(jī)器人7運(yùn)動(dòng)。滿足焊接過(guò)程中的實(shí)時(shí)糾偏運(yùn)動(dòng)和焊槍高度調(diào)整。另一方面，手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器2發(fā)送指令，由機(jī)器人控制柜4通過(guò)內(nèi)部機(jī)器人指令獲取機(jī)器人控制柜4的RAM中焊接機(jī)器人7當(dāng)前的位置及速度等參數(shù)，再向RS-232發(fā)送數(shù)據(jù)，手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器2收到數(shù)據(jù)后通過(guò)液晶顯示模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。獨(dú)立按鍵模塊除了控制弧焊電源5與送絲機(jī)6的啟停外，主要用于焊接過(guò)程中發(fā)送修正命令控制焊接機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行實(shí)時(shí)糾偏、調(diào)整焊槍高度和焊接速度。手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器2的CPU通過(guò)定時(shí)查詢方式獲取各個(gè)獨(dú)立按鍵的狀態(tài)，判斷將對(duì)焊接機(jī)器人7 發(fā)出何種命令，包括“焊槍上移”、“焊槍下移”、“快速上移”、“快速下移” “焊槍左移”、“焊槍右移”、“快速左移”、“快速右移”、“加速”、“減速” “二倍加速”、“二倍減速”。A/D轉(zhuǎn)換模塊與手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器2上的變阻器旋鈕相連。變阻器與弧焊電壓的內(nèi)部電路連接，用于調(diào)整焊接電壓電流值。當(dāng)通過(guò)旋鈕調(diào)整焊接電壓和焊接電流時(shí)，手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器2的CPU通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換模塊獲得與旋鈕位置對(duì)應(yīng)的電壓電流值，然后由液晶顯示屏顯示當(dāng)前電壓電流值。實(shí)施例2
在實(shí)施例I中，焊接過(guò)程中的實(shí)時(shí)糾偏功能和焊槍高度的調(diào)整是手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器2通過(guò)RS-232接口與機(jī)器人控制柜4進(jìn)行串行通信實(shí)現(xiàn)的。這個(gè)過(guò)程包括手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器2上按鍵按下、手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器2的CPU檢測(cè)按鍵按下并進(jìn)行判斷、手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器2通過(guò)串口發(fā)送命令數(shù)據(jù)、機(jī)器人控制柜4的CPU響應(yīng)中斷，機(jī)器人控制柜4接收數(shù)據(jù)并處理數(shù)據(jù)、機(jī)器人控制柜4發(fā)出驅(qū)動(dòng)命令控制焊接機(jī)器人7動(dòng)作。這個(gè)過(guò)程花費(fèi)了較多的時(shí)間開銷。本實(shí)施例在實(shí)施例I的基礎(chǔ)上，增加二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)I。如圖3 所示，該二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)I包括X平臺(tái)d和Y平臺(tái)e,均由步進(jìn)電機(jī)a通過(guò)傳動(dòng)絲桿b帶動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)。二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的X平臺(tái)d安裝于焊接機(jī)器人c末端，Y平臺(tái)e安裝于X平臺(tái)d上， 并在Y平臺(tái)上面安裝焊槍f?？赏ㄟ^(guò)手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器控制二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上的步進(jìn)電機(jī)a驅(qū)動(dòng)X平臺(tái)d和Y平臺(tái)e，在焊接過(guò)程中直接帶動(dòng)焊槍f進(jìn)行X、Y軸方向的調(diào)整，從而進(jìn)行焊接軌跡糾偏，調(diào)整焊槍到工件的距離，適用于實(shí)時(shí)性要求較高的場(chǎng)合。另外，在手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器2的編程中也不用涉及到焊接機(jī)器人運(yùn)動(dòng)函數(shù)的調(diào)用，實(shí)現(xiàn)更為簡(jiǎn)單方便。 如圖3所示，焊接前，根據(jù)焊縫的具體情況，通過(guò)機(jī)器人示教盒3對(duì)焊接機(jī)器人7 進(jìn)行示教，通過(guò)手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器2設(shè)置焊接電壓和焊接電流參數(shù)。焊接過(guò)程中，技術(shù)人員觀察焊接情況。一般情況下，焊件都會(huì)受熱產(chǎn)生變形，特別是薄板焊件。此時(shí)焊接技術(shù)人員使用手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器2進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，例如當(dāng)焊槍軌跡偏離焊縫時(shí)，可按下手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器2上的“焊槍左移”、“焊槍右移”按鍵進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，若偏離較大時(shí)，可按下“快速左移”、“快速右移”按鍵。當(dāng)由于工件的變形導(dǎo)致焊槍與焊件的垂直距離產(chǎn)生變化時(shí)，可按下“焊槍上移”、“焊槍下移”按鍵進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，同樣具有“快速上移”、“快速下移”按鍵。當(dāng)焊槍經(jīng)過(guò)圓弧或不規(guī)則曲線時(shí)，又可以通過(guò)“加速”、“減速” “二倍加速”、“二倍減速”按鍵控制焊接速度，保證焊接質(zhì)量。當(dāng)觀察到焊件坡口填不滿或坡口堆積時(shí)，可操作手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器2上的電壓電流旋鈕進(jìn)行電壓電流的調(diào)整。當(dāng)焊接出現(xiàn)異常時(shí)， 通過(guò)手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器2上的按鍵及時(shí)關(guān)閉弧焊電源5和送絲機(jī)6，停止焊接操作，保證安全。
權(quán)利要求
1.一種嵌入式多設(shè)備實(shí)時(shí)控制的焊接機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于包括焊接機(jī)器人、機(jī)器人控制柜、機(jī)器人示教盒、手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器、二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、送絲機(jī)及弧焊電源，其中，二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)安裝于焊接機(jī)器人的末端，二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)安裝有焊槍；手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器分別與二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、機(jī)器人控制柜、送絲機(jī)和弧焊電源電連接；機(jī)器人示教盒與機(jī)器人控制柜相連，用于對(duì)焊接機(jī)器人進(jìn)行示教；手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器用于控制送絲機(jī)的啟停和弧焊電源的開斷，控制二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)帶動(dòng)焊槍運(yùn)動(dòng)，發(fā)送命令給機(jī)器人控制柜并由機(jī)器人控制柜控制焊接機(jī)器人運(yùn)動(dòng)，在焊接過(guò)程中實(shí)時(shí)調(diào)整弧焊電源輸出的電壓和電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的嵌入式多設(shè)備實(shí)時(shí)控制的焊接機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于所述機(jī)器人控制柜包含用于接收手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器發(fā)送的命令并控制焊接機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的 CPU和用于存儲(chǔ)焊接過(guò)程中焊接機(jī)器人的位置和速度信息的RAM。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的嵌入式多設(shè)備實(shí)時(shí)控制的焊接機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于所述手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器包括單片機(jī)和分別與所述單片機(jī)連接的電源及復(fù)位電路、時(shí)鐘振蕩電路、電磁繼電器模塊、RS-232接口、獨(dú)立按鍵模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、 液晶顯示模塊，其中，電磁繼電器模塊與送絲機(jī)和弧焊電源連接，用于控制送絲機(jī)的啟停和弧焊電源的開斷；RS-232接口與機(jī)器人控制柜連接，用于實(shí)現(xiàn)手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器與機(jī)器人控制柜之間的串行通信；手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器上還設(shè)有用于調(diào)節(jié)弧焊電源電壓電流的旋鈕；A/D轉(zhuǎn)換模塊與弧焊電源通過(guò)所述旋鈕連接，用于檢測(cè)弧焊電源輸出的電壓電流； 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路與二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上的步進(jìn)電機(jī)連接，用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)；液晶顯示模塊用于顯示焊接參數(shù)；所述獨(dú)立按鍵模塊包括有用于糾偏焊接軌跡、調(diào)整焊接參數(shù)、啟停送絲機(jī)、開斷弧焊電源的各個(gè)按鍵。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的嵌入式多設(shè)備實(shí)時(shí)控制的焊接機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)包括X平臺(tái)和Y平臺(tái)，均由步進(jìn)電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)滾珠絲桿驅(qū)動(dòng)；Y平臺(tái)安裝于X平臺(tái)上，所述焊槍安裝在Y平臺(tái)上。
5.權(quán)利要求Γ4任一項(xiàng)所述嵌入式多設(shè)備實(shí)時(shí)控制的焊接機(jī)器人系統(tǒng)的控制方法，其特征在于包括焊接機(jī)器人的焊接路徑示教與焊接過(guò)程中焊槍位置的實(shí)時(shí)控制和焊接參數(shù)的實(shí)時(shí)調(diào)整，具體包括如下步驟焊接前，通過(guò)機(jī)器人示教盒進(jìn)行焊接機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡示教，使用手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器設(shè)定焊接參數(shù)；使用手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器開啟弧焊電源與送絲機(jī)，焊接作業(yè)開始；在焊接過(guò)程中觀察現(xiàn)場(chǎng)的焊接狀況，當(dāng)焊槍偏離焊縫、焊槍到焊件的距離過(guò)大或過(guò)小時(shí)，通過(guò)手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器控制焊接機(jī)器人或二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)帶動(dòng)焊槍相對(duì)焊件水平或垂直移動(dòng)，進(jìn)行糾偏；當(dāng)電弧電壓、焊接電流、焊接速度過(guò)大或過(guò)小時(shí)，通過(guò)手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器實(shí)時(shí)調(diào)整焊接電壓電流，并通過(guò)控制焊接機(jī)器人來(lái)控制焊接速度，實(shí)現(xiàn)焊接能量輸入的控制；當(dāng)焊接出現(xiàn)異?；蚝附幼鳂I(yè)完成時(shí)，通過(guò)手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器關(guān)閉送絲機(jī)和弧焊電源。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述控制方法，其特征在于手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器通過(guò)RS-232接口發(fā)送控制命令，在焊接過(guò)程中控制焊接機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)；手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器發(fā)送指令，由機(jī)器人控制柜通過(guò)內(nèi)部機(jī)器人指令獲取機(jī)器人控制柜RAM中焊接機(jī)器人當(dāng)前的位置及速度參數(shù)，再向RS-232發(fā)送當(dāng)前的位置及速度參數(shù)，手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器收到數(shù)據(jù)后通過(guò)液晶顯示模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述控制方法，其特征在于通過(guò)手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器控制二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)X平臺(tái)和Y平臺(tái)，在焊接過(guò)程中帶動(dòng)焊槍進(jìn)行Χ、γ軸方向的調(diào)整， 實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制。
全文摘要
本發(fā)明提供一種嵌入式多設(shè)備實(shí)時(shí)控制的焊接機(jī)器人系統(tǒng)及控制方法，系統(tǒng)包括焊接機(jī)器人、機(jī)器人控制柜、機(jī)器人示教盒、手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器、二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、送絲機(jī)及弧焊電源，該系統(tǒng)以手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器為控制核心，手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器與機(jī)器人控制柜、二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、送絲機(jī)和弧焊電源電連接。所述控制方法利用手持嵌入式實(shí)時(shí)控制器，實(shí)現(xiàn)糾偏焊接軌跡、調(diào)整焊接參數(shù)、顯示焊接參數(shù)、實(shí)時(shí)控制送絲機(jī)的啟停和弧焊電源的開斷的功能。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)焊接前焊接機(jī)器人的焊接路徑示教、焊接參數(shù)設(shè)定與焊接過(guò)程中焊槍位置的實(shí)時(shí)控制、焊接參數(shù)的實(shí)時(shí)調(diào)整相結(jié)合。
文檔編號(hào)B23K9/095GK102601493SQ20121008786
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月29日
發(fā)明者段錦程, 石永華, 鄭澤培 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)