機(jī)器人焊接系統(tǒng)及其焊接質(zhì)量檢測(cè)方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】機(jī)器人焊接系統(tǒng)及其焊接質(zhì)量檢測(cè)方法
[技術(shù)領(lǐng)域]
[0001] 本發(fā)明涉及焊接、切割領(lǐng)域，尤其涉及一種機(jī)器人焊接系統(tǒng)及其焊接質(zhì)量檢測(cè)方 法。
[【背景技術(shù)】]
[0002] 目前，焊接機(jī)器人在制造業(yè)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，特別是在汽車(chē)制造及其零配件生 產(chǎn)企業(yè)，已普遍采用焊接機(jī)器人進(jìn)行車(chē)身等零部件的焊接作業(yè)。并且，已有一部分企業(yè)采用 了精益生產(chǎn)方式，即通過(guò)計(jì)算機(jī)信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)焊接機(jī)器人生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行的監(jiān)控和管 理，提高焊接效率與精度。
[0003] 雖然采用機(jī)器人焊接能夠大大提高焊接精度和焊接質(zhì)量，但是焊接過(guò)程中時(shí)常會(huì) 出現(xiàn)焊接錯(cuò)誤問(wèn)題。宄其原因，主要有以下幾個(gè)方面。1、機(jī)器人程序編寫(xiě)過(guò)程中出現(xiàn)失誤， 例如某些參數(shù)設(shè)置不符合焊接工藝規(guī)范。2、工件裝配不到位，焊接有偏差。3、工件的表面 清潔度、坡口加工精度等因素具有不一致性。4、機(jī)器人焊槍干伸長(zhǎng)度、導(dǎo)電嘴磨損程度等不 一致。以上這些原因均會(huì)導(dǎo)致機(jī)器人焊接質(zhì)量的降低。
[0004] 針對(duì)上述問(wèn)題，目前，在焊接機(jī)器人按預(yù)設(shè)參數(shù)對(duì)工件施焊之后，需對(duì)焊縫質(zhì)量進(jìn) 行抽檢。抽檢通常使用的手段有射線(xiàn)探傷、強(qiáng)度試驗(yàn)、表面成型等。由于是抽檢，因此不容 易找到真正有焊接質(zhì)量問(wèn)題的工件，即存在漏檢現(xiàn)象。但是如果要對(duì)所有焊縫都進(jìn)行檢測(cè)， 則耗時(shí)耗力。
[0005] 此外，由于抽檢是在事后進(jìn)行，因此當(dāng)出現(xiàn)焊接錯(cuò)誤時(shí)（例如某些參數(shù)設(shè)置錯(cuò) 誤），無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)并予以解決，從而導(dǎo)致焊接質(zhì)量降低。
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[技術(shù)問(wèn)題]
[0006] 本發(fā)明旨在針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，提供一種機(jī)器人焊接系統(tǒng)及其焊接質(zhì)量檢測(cè) 方法。其能夠通過(guò)在焊接過(guò)程中自動(dòng)對(duì)工件進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)（預(yù)檢），從而有效降低后期抽檢 的漏檢率，提高檢測(cè)精度，保證焊接質(zhì)量。
[解決方案]
[0007] 本發(fā)明提供一種機(jī)器人焊接系統(tǒng)，所述機(jī)器人焊接系統(tǒng)包括信息處理裝置。所述 信息處理裝置包括：第一獲取單元，其用于獲取工件的標(biāo)識(shí)信息；第二獲取單元，其用于獲 取焊接所述工件時(shí)的焊接電流信息、焊接電壓信息和焊接速度信息；以及第一比較判斷單 元，其用于將所獲取的焊接電流信息、焊接電壓信息、焊接速度信息分別與預(yù)定的對(duì)應(yīng)所述 工件的標(biāo)識(shí)信息的焊接電流區(qū)間、焊接電壓區(qū)間、焊接速度區(qū)間進(jìn)行比較，以判斷所述工件 的焊接是否存在焊接質(zhì)量問(wèn)題。
[0008] 本發(fā)明提供一種機(jī)器人焊接質(zhì)量預(yù)檢方法，所述機(jī)器人焊接質(zhì)量預(yù)檢方法包括： 第一獲取步驟：獲取工件的標(biāo)識(shí)信息；第二獲取步驟：獲取焊接所述工件時(shí)的焊接電流信 息、焊接電壓信息和焊接速度信息；以及比較判斷步驟：將獲取的焊接電流信息、焊接電壓 信息、焊接速度信息分別與預(yù)定的對(duì)應(yīng)所述工件的標(biāo)識(shí)信息的焊接電流區(qū)間、焊接電壓區(qū) 間、焊接速度區(qū)間進(jìn)行比較，以判斷所述工件的焊接是否存在焊接質(zhì)量問(wèn)題。
[發(fā)明有益效果]
[0009] 本發(fā)明通過(guò)上述技術(shù)方案，能夠有效降低機(jī)器人焊接后期抽檢的漏檢率，提高檢 測(cè)精度，保證焊接質(zhì)量。
[【附圖說(shuō)明】]
[0010] 圖1是第一實(shí)施例的機(jī)器人焊接系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是第一實(shí)施例的機(jī)器人焊接系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是第一實(shí)施例的機(jī)器人焊接系統(tǒng)的焊接質(zhì)量檢測(cè)方法的工作流程圖； 圖4是第一實(shí)施例的與工件相關(guān)的預(yù)檢規(guī)則的表； 圖5是通過(guò)圖4的預(yù)檢規(guī)則進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)時(shí)使用的異常點(diǎn)閾值表； 圖6是第二實(shí)施例的機(jī)器人焊接系統(tǒng)的焊接質(zhì)量檢測(cè)方法的工作流程圖； 圖7是第二實(shí)施例的與工件相關(guān)的預(yù)檢規(guī)則的表；以及 圖8是通過(guò)圖7的預(yù)檢規(guī)則進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)時(shí)使用的異常點(diǎn)閾值表。
[【具體實(shí)施方式】]
[0011] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行說(shuō)明。
[0012] 本發(fā)明的核心思想是在焊接過(guò)程中，對(duì)焊接質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，從而有效提高質(zhì) 量檢測(cè)的效率和精度，保證焊接質(zhì)量。
[第一實(shí)施例]
[0013] 圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例的機(jī)器人焊接系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014] 如圖1所示，第一實(shí)施例的機(jī)器人焊接系統(tǒng)包括機(jī)器人本體（以下，也稱(chēng)為機(jī)械 手）、變位機(jī)、機(jī)器人控制器、焊接設(shè)備以及遠(yuǎn)距離控制工作站（以下，也稱(chēng)為信息處理裝 置）。機(jī)械手是焊接機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它由驅(qū)動(dòng)器、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、連桿、關(guān)節(jié)以及內(nèi)部傳感器 (編碼盤(pán)）等組成。
[0015] 在本實(shí)施例中，機(jī)械手優(yōu)選具有六個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)式機(jī)器人。在機(jī)構(gòu)尺寸相同 情況下其工作空間最大，并且能以較高的位置精度和最優(yōu)的路徑到達(dá)指定位置，因而在焊 接領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是，本發(fā)明不限于此，機(jī)械手也可以為其他類(lèi)型的機(jī)器人。
[0016] 變位機(jī)作為機(jī)器人焊接生產(chǎn)線(xiàn)及焊接柔性加工單元的重要組成部分，其作用是將 被焊工件旋轉(zhuǎn)（平移）到最佳的焊接位置。在焊接作業(yè)前和焊接過(guò)程中，變位機(jī)通過(guò)夾具 來(lái)裝卡和定位被焊工件。
[0017] 機(jī)器人控制器對(duì)整個(gè)機(jī)器人焊接系統(tǒng)進(jìn)行控制。這些控制包括：與焊接設(shè)備進(jìn)行 焊接參數(shù)的通信，與變位機(jī)和機(jī)器人進(jìn)行位置通信，以及控制變位機(jī)和機(jī)器人的操作。
[0018] 焊接設(shè)備（具體來(lái)說(shuō)，為焊接電源）是機(jī)器人焊接系統(tǒng)完成焊接作業(yè)的核心部分， 其包括焊槍?zhuān)ɑ『笝C(jī)器人）、焊接控制器以及水、電、氣等輔助部分等。焊接設(shè)備（具體來(lái) 說(shuō)，是焊接電源）能夠與機(jī)器人控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)的雙向通信。
[0019] 信息處理裝置用于實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人控制器的遠(yuǎn)距離控制和通信。例如，可以根據(jù)需 要從機(jī)器人控制器獲取焊接信息。焊接信息包括：機(jī)器人焊槍的行走速度信息（以下，也稱(chēng) 為焊接速度信息）、焊接電壓信息、焊接電流信息等。信息處理裝置通常為計(jì)算機(jī)，但是本發(fā) 明不限于此，可以為手機(jī)、PAD等，其與機(jī)器人控制器之間可以通過(guò)有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)方式通信。
[0020] 以上，對(duì)機(jī)器人焊接系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行了描述。在本發(fā)明中，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接質(zhì) 量的檢測(cè)，該機(jī)器人焊接系統(tǒng)還包括：工件信息獲取設(shè)備（未示出）。工件信息獲取設(shè)備可 以為條碼掃描器、RFID射頻卡識(shí)別器、操作臺(tái)鍵盤(pán)或者手機(jī)等。所述工件標(biāo)識(shí)信息獲取設(shè) 備能夠與所述機(jī)器人控制器或者信息處理裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，從而直接或者間接（經(jīng)由機(jī) 器人控制器）將讀取或輸入的工件標(biāo)識(shí)信息發(fā)送到信息處理裝置。
[0021] 此外，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接質(zhì)量的檢測(cè)，本發(fā)明的機(jī)器人焊接系統(tǒng)還包括焊接信息檢 測(cè)設(shè)備（未示出），例如用于檢測(cè)焊接電流的電流互感器等傳感器。在本實(shí)施例中，焊接信 息包括焊接電流信息、焊接電壓信息以及焊接速度信息。需要注意的是，目前的機(jī)器人焊接 系統(tǒng)已經(jīng)配備上述焊接信息檢測(cè)單元，因此，無(wú)需增設(shè)額外的硬件。
[0022] 需要注意的是，本發(fā)明機(jī)器人焊接系統(tǒng)的硬件部分均可采用現(xiàn)有市面上通用的設(shè) 備，因此不再對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0023] 下面參照?qǐng)D2描述，第一實(shí)施例的機(jī)器人焊接系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)。如圖2所示，本發(fā) 明的機(jī)器人焊接系統(tǒng)包括信息處理裝置，所述信息處理裝置包括第一獲取單元，其用于獲 取工件的標(biāo)識(shí)信息；第二獲取單元，其用于獲取焊接所述工件時(shí)的焊接電流信息、焊接電壓 信息和焊接速度信息；以及第一比較判斷單元，其用于將所獲取的焊接電流信息、焊接電壓 信息、焊接速度信息分別與預(yù)定的對(duì)應(yīng)所述工件的標(biāo)識(shí)信息的焊接電流區(qū)間、焊接電壓區(qū) 間、焊接速度區(qū)間進(jìn)行比較，以判斷所述工件的焊接是否存在焊接質(zhì)量問(wèn)題。
[0024] 以下，參照?qǐng)D3至圖5描述本發(fā)明的機(jī)器人焊接系統(tǒng)的焊接質(zhì)量檢測(cè)方法。本發(fā) 明的焊接質(zhì)量檢測(cè)方法可以通過(guò)信息處理裝置運(yùn)行與圖2所示的軟件結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的程序 模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0025] 如圖3所示，首先，在步驟S300 (第一獲取步驟）中，獲取工件的標(biāo)識(shí)信息（第一 獲取單元）。具體來(lái)說(shuō)，接收工件信息獲取設(shè)備（例如掃碼器、讀卡器）等獲取的工件標(biāo)識(shí) 信息。接著，在步驟S301(第二獲取步驟）中，獲取焊接信息（第二獲取單元）。具體來(lái)說(shuō)， 接收焊接信息獲取設(shè)備（各種傳感器等）獲取的焊接電流信息、焊接電壓信息以及焊接速 度信息。
[0026] 之后，在步驟S302(第一判斷比較步驟）中，將獲取的焊接電流信息、焊接電壓信 息以及焊接速度信息與預(yù)檢規(guī)則進(jìn)行比較，以判斷所述焊接信息是否符合所述預(yù)檢規(guī)則 (第一比較判斷單元）。具體來(lái)說(shuō)，確認(rèn)獲取的焊接信息是否在圖4所示的預(yù)檢規(guī)則范圍 內(nèi)。所述預(yù)檢規(guī)則是預(yù)定的與工件相關(guān)的檢測(cè)規(guī)范（即，與工件的標(biāo)識(shí)信息相對(duì)應(yīng)的檢測(cè) 規(guī)范）。
[0027] 下面對(duì)圖4進(jìn)行詳細(xì)描述。圖4是示出第一實(shí)施例的與工件相關(guān)的預(yù)檢規(guī)則的表。 由于通常工件由多條焊縫構(gòu)成，因此將每條焊縫按照機(jī)器人預(yù)設(shè)的運(yùn)行程序進(jìn)行編號(hào)。另 外，在厚板焊接的情況下，同一條焊縫需分層焊接，因此，每層焊道具有層間編號(hào)。
[0028] 在圖4所示的例子中，工件編碼為G001的工件共有3條焊縫，機(jī)器人按照預(yù)先編 寫(xiě)的執(zhí)行程序?qū)υ摴ぜ?條焊縫依次進(jìn)行焊接。其中，假定第2號(hào)焊縫坡口較厚，需要連 續(xù)焊接2層，因此，第2條焊縫可再分為第1層與第2層，并設(shè)置了相應(yīng)的預(yù)檢規(guī)則。
[0029] 如圖4所示，本實(shí)施例的預(yù)檢規(guī)則包括預(yù)定的焊接電流區(qū)間、焊接電壓區(qū)間、焊接 速度區(qū)間。
[0030] 具體來(lái)說(shuō)，步驟S302中，信息處理裝置將獲取的焊接電流值（焊接電流信息）與 圖4所示的預(yù)檢規(guī)則中所規(guī)定的焊接電流區(qū)間（預(yù)定的焊接電流區(qū)間）進(jìn)行比較，以確定 其是否在焊接電流區(qū)間內(nèi)。信息處理裝置還將獲取的焊接電壓值（焊接電壓信息）與圖4 所示的預(yù)檢規(guī)則中所規(guī)定的焊接電壓區(qū)間（預(yù)定的焊接電壓區(qū)間）進(jìn)行比較，以確定其是 否在焊接電壓區(qū)間內(nèi)。此外，信息處理裝置還將獲取的焊接速度值（焊接速度信息）與圖4 所示的預(yù)檢規(guī)則中所規(guī)定的焊接速度區(qū)間（預(yù)定的焊接速度區(qū)間）進(jìn)行比較，以確定其是 否在焊接速度區(qū)間內(nèi)。
[0031] 需要注意的是，在步驟S302的比較判斷中，將采樣的焊接電流值不在規(guī)定的焊接 電流區(qū)間的