一種管樁端板多工位機(jī)器人智能焊接系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于智能制造領(lǐng)域，涉及一種管粧端板焊縫自動(dòng)檢測(cè)及位置識(shí)別的多工位機(jī)器人智能焊接系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，管粧端板制造大多采用連續(xù)乳制、卷曲螺旋成型、切割分片的大批量方式生產(chǎn)，切口的焊接任務(wù)非常繁重，由于端板型號(hào)眾多，焊接過程中面臨端板重量較大、焊縫寬度不均勻、形狀不夠規(guī)則和位置不固定等難題。
[0003]在現(xiàn)有技術(shù)中，管粧端板生產(chǎn)企業(yè)大多采用兩種焊接方法:
[0004]第一，手工焊接。這種焊接方法要求焊接人員具有很高的焊接技術(shù)。由于企業(yè)中的焊接人員焊接水平參差不齊，造成產(chǎn)品的焊接質(zhì)量不穩(wěn)定，生產(chǎn)效率較低。此外，焊接本身是一種高強(qiáng)度的勞動(dòng)，焊接產(chǎn)生的弧光和輻射對(duì)人體健康有很大的損害。
[0005]第二，專機(jī)焊接。這種焊接方法能在一定程度上減少焊接人員的工作量，但是，焊接專機(jī)對(duì)焊縫的精確度有很高的要求，焊接局限性很大。由于管粧端板焊縫寬度不均勻、形狀不夠規(guī)則和位置不固定，用焊接專機(jī)焊接的效果往往大打折扣。
[0006]目前，研究一種既能夠自動(dòng)檢測(cè)識(shí)別焊縫位置和寬度、又能實(shí)現(xiàn)高效率焊接的方法非常必要，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了管粧端板的智能高效焊接。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)上述存在的問題，本發(fā)明提供一種管粧端板多工位機(jī)器人智能焊接系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠用于管粧端板的智能焊接，也能用于其它具有相似結(jié)構(gòu)的環(huán)盤類零件的焊接，能夠自動(dòng)檢測(cè)識(shí)別焊縫位置和寬度，焊接質(zhì)量可靠，焊接效率高。
[0008]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0009]—種管粧端板多工位機(jī)器人智能焊接系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)、夾具系統(tǒng)、機(jī)器視覺系統(tǒng)、機(jī)器人系統(tǒng)、焊接系統(tǒng)和安全防護(hù)系統(tǒng)。
[0010]所述的控制系統(tǒng)包括五個(gè)機(jī)器人控制柜、一個(gè)PLC控制柜和人機(jī)界面；所述的機(jī)器人控制柜控制機(jī)器人本體運(yùn)動(dòng)，每個(gè)機(jī)器人都有一個(gè)機(jī)器人控制柜，焊接機(jī)器人控制柜執(zhí)行焊接程序，控制焊接機(jī)器人完成焊接任務(wù)；所述的PLC控制柜通過電纜與五個(gè)機(jī)器人控制柜通信；所述人機(jī)界面通過電纜與PLC控制柜、五個(gè)機(jī)器人控制柜通信，人機(jī)界面顯示產(chǎn)品信息和生產(chǎn)節(jié)拍，上面設(shè)置有啟動(dòng)按鈕、停止按鈕和焊接程序切換按鈕，是機(jī)器人焊接系統(tǒng)的運(yùn)行監(jiān)控和顯示平臺(tái)。
[0011]所述的夾具系統(tǒng)包括上料機(jī)器人夾具、兩個(gè)供料機(jī)器人夾具、兩個(gè)上料毛坯架和兩個(gè)成品架。所述的上料機(jī)器人夾具與機(jī)器人手腕部位連接，機(jī)器人手腕旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)上料機(jī)器人夾具轉(zhuǎn)動(dòng)，上料機(jī)器人夾具內(nèi)安裝焊縫檢測(cè)傳感器、測(cè)距傳感器和電永磁鐵，電永磁鐵通電產(chǎn)生磁力，用于夾緊管粧端板。所述的兩個(gè)供料機(jī)器人夾具內(nèi)安裝測(cè)距傳感器和和電永磁鐵，電永磁鐵通電產(chǎn)生磁力，用于夾緊管粧端板；所述的兩個(gè)成品架放置在兩個(gè)供料機(jī)器人手臂下方；所述的上料毛坯架有三種不同型號(hào)，不同型號(hào)的上料毛坯架對(duì)應(yīng)不同尺寸的管粧端板毛坯；所述的底座上安裝汽缸鎖緊裝置，將上料毛坯架固定在底座上。
[0012]所述的機(jī)器視覺系統(tǒng)包括(XD傳感器、輔助光源和工控機(jī)。所述的工控機(jī)位于PLC控制柜內(nèi)，工控機(jī)內(nèi)安裝有數(shù)據(jù)采集卡和圖像處理軟件，圖像處理軟件對(duì)圖像信息進(jìn)行圖像預(yù)處理和特征提取。在輔助光源的照射下，所述的CCD圖像傳感器對(duì)管粧端板拍照獲取焊縫圖像，數(shù)據(jù)采集卡將焊縫圖像傳輸給圖像處理軟件，圖像處理軟件對(duì)焊縫圖像進(jìn)行圖像預(yù)處理和特征提取，得到焊縫圖像特征點(diǎn)，圖像處理軟件由圖像特征點(diǎn)估算焊縫寬度和焊縫中心線坐標(biāo)，得到焊縫數(shù)據(jù)信息，并將焊縫數(shù)據(jù)信息傳送至焊接機(jī)器人控制柜。焊接機(jī)器人控制柜根據(jù)控制算法得出焊縫數(shù)據(jù)信息與機(jī)器人關(guān)節(jié)變量之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。焊縫寬度X為或2<X< 3mm兩個(gè)區(qū)間，焊接機(jī)器人控制柜在兩個(gè)焊縫寬度區(qū)間調(diào)用不同焊接程序，焊接機(jī)器人執(zhí)行不同動(dòng)作指令；所述的動(dòng)作指令為焊槍10的焊接速度和移動(dòng)軌跡。供料機(jī)器人移動(dòng)至焊接機(jī)器人后，PLC控制柜向焊接機(jī)器人控制柜發(fā)送開始焊接指令，焊接機(jī)器人控制柜執(zhí)行焊接程序，控制焊接機(jī)器人9完成焊接任務(wù)得到成品。
[0013]所述的機(jī)器人系統(tǒng)包括兩個(gè)供料機(jī)器人、兩個(gè)焊接機(jī)器人和一個(gè)上料機(jī)器人，五個(gè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)及組成基本一致，技術(shù)參數(shù)有差別；所述的上料機(jī)器人位于中轉(zhuǎn)工位臺(tái)后方，上料機(jī)器人兩側(cè)各有一上料毛坯架，上料機(jī)器人通過焊縫檢測(cè)傳感器檢測(cè)焊縫位置，夾緊管粧端板毛坯后將其搬運(yùn)至中轉(zhuǎn)工位臺(tái)；所述的兩個(gè)供料機(jī)器人背向放置于中轉(zhuǎn)工位臺(tái)前方兩側(cè)，將中轉(zhuǎn)工位臺(tái)上的管粧端板毛坯搬運(yùn)至CCD傳感器前下方拍照后移至焊接機(jī)器人；所述的兩個(gè)焊接機(jī)器人并排放置在兩個(gè)供料機(jī)器人中間偏前位置，焊接機(jī)器人收到動(dòng)作指令后改變焊槍的位姿和移動(dòng)軌跡，在焊接電源輸出的焊接電壓和焊接電流作用下，通過焊槍起弧執(zhí)行焊接任務(wù)，焊接完成后，供料機(jī)器人將成品搬運(yùn)至成品架，另一供料機(jī)器人重復(fù)上述供料機(jī)器人的動(dòng)作，依次進(jìn)行焊接。
[0014]所述的焊接系統(tǒng)與焊接機(jī)器人控制柜連接，包括焊槍、焊接電源、氣瓶和清槍器；所述的焊槍安裝于焊接機(jī)器人手腕部位；所述的焊接電源與焊接機(jī)器人控制柜通信，輸出焊接電壓和電流；所述的氣瓶為焊槍提供C02氣源，焊接采用C02保護(hù)焊；所述的清槍器每隔一段時(shí)間剪切焊槍內(nèi)焊絲末端的殘?jiān)?，并?duì)焊槍進(jìn)行噴硅油操作以起到潤(rùn)滑的作用，
[0015]所述的安全防護(hù)系統(tǒng)包括外圍護(hù)欄、安全門、防碰撞傳感器和安全光柵。
[0016]管粧端板多工位機(jī)器人智能焊接系統(tǒng)的工作過程為:
[0017]1)操作人員將裝有管粧端板毛坯的上料毛坯架用天車或叉車吊運(yùn)至底座，并用汽缸鎖緊裝置鎖緊。
[0018]2)上料機(jī)器人移動(dòng)至上料毛坯架上方，通過上料機(jī)器人夾具內(nèi)的測(cè)距傳感器測(cè)量機(jī)器人手腕與上料毛坯架最上端端板毛坯的距離，然后上料機(jī)器人夾具向下移動(dòng)相同距離接觸到端板毛坯；上料機(jī)器人旋轉(zhuǎn)手腕，由焊縫檢測(cè)傳感器檢測(cè)焊縫位置，焊縫檢測(cè)傳感器檢測(cè)到焊縫后向上料機(jī)器人發(fā)送信號(hào)，上料機(jī)器人停止旋轉(zhuǎn)同時(shí)存儲(chǔ)焊縫位置信息，然后電永磁鐵通電產(chǎn)生磁力，夾取一塊管粧端板毛坯，將其送至中轉(zhuǎn)工位臺(tái)。
[0019]3)供料機(jī)器人移動(dòng)至中轉(zhuǎn)工位臺(tái)，緩慢夾緊兩塊端板毛坯，搬運(yùn)至(XD傳感器拍照后移至焊接機(jī)器人；焊接機(jī)器人收到動(dòng)作指令后，在焊接電源輸出的焊接電壓和焊接電流作用下，通過焊槍起弧開始執(zhí)行焊接任務(wù)。
[0020]4)焊接完成后，供料機(jī)器人將成品搬運(yùn)至成品架，通過測(cè)距傳感器測(cè)量手腕和上料毛坯架最上端端板毛坯的距離，然后向下移動(dòng)相同的距離接觸到端板毛坯，此時(shí)電永磁鐵斷電松開管粧端板。
[0021]另一供料機(jī)器人重復(fù)上述供料機(jī)器人的動(dòng)作，依次進(jìn)行焊接。
[0022]采用本技術(shù)方案，能夠充分利用機(jī)器人資源，提高焊接效率，很大程度上減少了勞動(dòng)強(qiáng)度，而且能夠解決端板毛坯焊縫位置不固定、寬度不均勻影響焊接效果的問題，實(shí)現(xiàn)管粧端板的智能化焊接。
[0023]本發(fā)明的有益效果是:該多工位機(jī)器人智能焊接系統(tǒng)設(shè)置多工位供料，充分利用了焊接機(jī)器人資源，提高了焊接效率；通過焊縫檢測(cè)傳感器和機(jī)器視覺系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確識(shí)別焊縫位置和寬度，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)識(shí)別焊縫信息的智能化；設(shè)置上料機(jī)器人自動(dòng)上料，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了上料、供料和焊接全過程的高度自動(dòng)化。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)圖；
[0025]圖2為本發(fā)明的俯視圖；
[0026]圖3為本發(fā)明的機(jī)器人結(jié)構(gòu)圖；
[0027]圖中:1成品架，2機(jī)器人控制柜，3CXD傳感器，4上料毛坯架，5底座，6人機(jī)界面，7PLC控制柜，8氣瓶，9焊接機(jī)器人，10焊槍，11清槍器，12電永磁鐵，13測(cè)距傳感器，14管粧端板毛坯，15焊接電源，16焊縫檢測(cè)傳感器，17供料機(jī)器人，18上料機(jī)器人，19連接電纜，20中轉(zhuǎn)工位臺(tái)，21機(jī)器人手腕，22機(jī)器人手臂。
【具體實(shí)施方式】
[0028]附圖是本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】，下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步解釋:
[0029]—種管粧端板多工位機(jī)器人智能焊接系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)、夾具系統(tǒng)、機(jī)器視覺系統(tǒng)、機(jī)器人系統(tǒng)、焊接系統(tǒng)和安全防護(hù)系統(tǒng)。
[0030]控制系統(tǒng)包括五個(gè)機(jī)器人控制柜2、一個(gè)PLC控制柜7和人機(jī)界面6 ;所述的PLC控制柜7通過電纜19與五個(gè)機(jī)器人控制柜通信；所述人機(jī)界面6通過電纜19與PLC控制柜、五個(gè)機(jī)器人控制柜通信。
[0031]夾具系統(tǒng)包括上料機(jī)器人夾具、兩個(gè)供料機(jī)器人夾具、兩個(gè)上料毛坯架4和兩個(gè)成品架1。上料機(jī)器人夾具與機(jī)器人手腕21部位連接，機(jī)器人手腕21旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)上料機(jī)器人夾具轉(zhuǎn)動(dòng)，上料機(jī)器人夾具內(nèi)安裝焊縫檢測(cè)傳感器16、測(cè)距傳感器13和電永磁鐵12，電永磁鐵12通電產(chǎn)生磁力，用于夾緊管粧端板。兩個(gè)供料機(jī)器人夾具內(nèi)安裝測(cè)距傳感器13和和電永磁鐵12，電永磁鐵通電產(chǎn)生磁力，用于夾緊管粧端板；所述的兩個(gè)成品架1放置在兩個(gè)供料機(jī)器人17手臂下方；所述的上料毛坯架4有三種不同型號(hào)，不同型號(hào)的上料毛坯架4對(duì)應(yīng)不同尺寸的管粧端板毛坯14 ;