制冷管路高頻感應自動化焊接系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及自動焊接技術領域，尤其涉及一種制冷管路高頻感應自動化焊接系統(tǒng)，包括高頻感應釬焊系統(tǒng)、機械手系統(tǒng)和機器視覺系統(tǒng)，所述高頻感應釬焊系統(tǒng)和機器視覺系統(tǒng)分別與機械手系統(tǒng)電連接，所述機械手系統(tǒng)包括機械手臂、驅(qū)動機構(gòu)和控制系統(tǒng)，所述機器視覺系統(tǒng)包括攝像機，所述攝像機設置于機械手臂上，所述高頻感應釬焊系統(tǒng)包括感應加熱焊頭，所述感應加熱焊頭設置于機械手臂上。該自動化焊接系統(tǒng)操作簡便，使用靈活，非常適用于焊點位置關系多變且復雜的制冷管路的焊接。
【專利說明】
制冷管路高頻感應自動化焊接系統(tǒng)
技術領域
[0001]本實用新型涉及自動焊接技術領域，尤其涉及一種制冷管路高頻感應自動化焊接系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)在制冷管路的焊接，完全靠人工操作，用火焰焊槍焊接，火焰釬焊，用可燃氣體與氧氣或壓縮空氣混合燃燒的火焰作為熱源進行焊接?；鹧婧附拥姆绞?，對焊接工人的要求較高，并且具有一定的危險性。高頻感應釬焊作為一種新興的焊接技術，已經(jīng)開始應用于制冷管路的焊接，相比傳統(tǒng)火焰焊接，具有明顯的優(yōu)勢:高效，節(jié)能，節(jié)材，安全等。隨著科學技術的發(fā)展，機械手代替人工操作已經(jīng)成為一種趨勢。并且高頻感應釬焊更易于實現(xiàn)自動化焊接。
[0003]現(xiàn)有技術中，已經(jīng)存在一些自動焊接系統(tǒng)，但是這些系統(tǒng)都不是采用高頻感應釬焊，而且明顯不適用于焊點位置關系多變且復雜的制冷管路的焊接。
[0004]中國實用新型專利(公告號:CN202639650 U)公開了一種有自動測距和視覺定位功能的激光焊接設備，該焊接設備的攝像裝置拍攝實時圖像傳送給數(shù)據(jù)處理裝置，測距傳感器采集當前激光焊接頭位置傳送給數(shù)據(jù)處理裝置，數(shù)據(jù)處理裝置為設定有多種焊接軌跡的數(shù)據(jù)處理裝置，數(shù)據(jù)處理裝置結(jié)合實時圖像和當前激光焊接頭位置自動調(diào)用適合的焊接軌跡的程序，并根據(jù)選定的焊接軌跡控制激光焊接頭的移動，從而完成焊接。該焊接設備的激光焊接頭只能沿數(shù)據(jù)處理裝置中設定的焊接軌跡進行移動，也就是說每次設定程序只能針對一種焊件，要是焊接另外一種焊點位置不同的焊件時，只能是重新設定程序，該焊接設備因為不能對焊點進行識別，使用過程繁瑣，使用起來不靈活，不適用于焊點位置關系多變且復雜的制冷管路的焊接。
[0005]中國實用新型專利(公開號:CN104128703 A)公開了一種自動化焊接系統(tǒng)及焊接方法，主要是通過圖像采集裝置傳送的部件圖像信息，并將部件圖像信息與控制器中預先設置好的部件角度進行比對、判斷，當部件圖像信息與預先設置好的部件角度比對不相符時，則由柔性夾持結(jié)構(gòu)對部件的角度進行調(diào)整，使得部件調(diào)整后的角度與控制器中預先設置好的部件角度相符，然后由柔性夾持結(jié)構(gòu)將部件送入部件焊接系統(tǒng)，再由超聲波焊接器進行焊接。但是該焊接系統(tǒng)采用超聲波焊接器，并且該超聲波焊接器的位置是固定的，圖像采集裝置也不能對焊點進行識別，因此該自動化焊接系統(tǒng)使用起來不靈活，明顯不適用于制冷管路的焊接。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述技術問題，本實用新型提供一種制冷管路高頻感應自動化焊接系統(tǒng)，該自動化焊接系統(tǒng)操作簡便，使用靈活，非常適用于焊點位置關系多變且復雜的制冷管路的焊接。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術方案:制冷管路高頻感應自動化焊接系統(tǒng)，包括高頻感應釬焊系統(tǒng)、機械手系統(tǒng)和機器視覺系統(tǒng)，所述高頻感應釬焊系統(tǒng)和機器視覺系統(tǒng)分別與機械手系統(tǒng)電連接，所述機械手系統(tǒng)包括機械手臂、驅(qū)動機構(gòu)和控制系統(tǒng)，所述機器視覺系統(tǒng)包括攝像機，所述攝像機設置于機械手臂上，所述高頻感應釬焊系統(tǒng)包括感應加熱焊頭，所述感應加熱焊頭設置于機械手臂上。
[0008]所述高頻感應釬焊系統(tǒng)，用于實現(xiàn)制冷管路高頻感應釬焊;所述攝像機，用于采集制冷管路的焊點圖像，并將采集到的圖像信息傳遞給機械手系統(tǒng)的控制系統(tǒng);所述控制系統(tǒng)，用于接收攝像機采集到的圖像信息，并對圖像信息進行處理從而確定焊點位置;根據(jù)焊點位置和機械手臂設定位置計算出機械手臂的移動路徑，并轉(zhuǎn)化為對驅(qū)動機構(gòu)的運行指令，能夠使得驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動機械手臂達到焊點位置，并將該指令傳送給驅(qū)動機構(gòu);焊接完畢后，對驅(qū)動機構(gòu)發(fā)出運行指令，能夠使得驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動機械手臂到達指定位置;所述驅(qū)動機構(gòu)，用于接收控制系統(tǒng)的指令，根據(jù)指令驅(qū)動機械手臂運動;所述機械手臂，用于根據(jù)驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動，達到指定位置。
[0009]本實用新型的制冷管路高頻感應自動化焊接系統(tǒng)，通過機器視覺系統(tǒng)的攝像機采集制冷管路的圖像信息，通過機械手系統(tǒng)的控制系統(tǒng)對采集到的圖像信息進行處理，從而自動識別制冷管路的焊點信息，自動定位焊點位置，并能夠根據(jù)機械手的設定位置和焊點位置自動計算出移動路徑，從而控制機械手臂帶動感應加熱焊頭達到焊點位置從而完成該焊點的焊接，焊接完畢后，控制系統(tǒng)控制機械手臂回到指定位置，繼續(xù)重復上一過程，直到完成全部焊點的焊接。
[0010]制冷管路比較復雜，焊點位置復雜多變，控制系統(tǒng)通過對攝像機拍攝的制冷管路的圖像信息，能夠方便快速準確的確定焊點的位置，并計算出機械手臂的移動路徑，從而控制機械手臂將焊頭移動到指定的焊點位置，完成自動焊接，從而代人工的操作，整個系統(tǒng)的焊接過程實現(xiàn)了無人化操作。
[0011]優(yōu)選地，所述高頻感應釬焊系統(tǒng)還包括高頻感應加熱電源和高頻能量放大器;所述高頻感應加熱電源，用于輸出低電壓高電流;所述高頻能量放大器，用于將高頻感應加熱電源輸出的電流進一步放大，并將電流輸送給感應加熱焊頭;感應加熱焊頭，用于在焊點周圍產(chǎn)生高頻磁場。
[0012]本實用新型的高頻感應釬焊系統(tǒng)產(chǎn)生低電壓高電力，一般產(chǎn)生的電壓的范圍為30-50V，電流的范圍為350-400A。高頻感應釬焊相比與傳統(tǒng)的火焰釬焊具有安全可靠，節(jié)能環(huán)保，操作簡單，效率高，成本低等優(yōu)點。
[0013]優(yōu)選地，所述高頻能量放大器設置于機械手臂上。
[0014]同時將高頻能量放大器和感應加熱焊頭置于機械手臂上，縮短了高頻能量放大器和感應加熱焊頭之間的導線，從而減少了大電流經(jīng)過導線的能量損耗。
[0015]優(yōu)選地，所述控制系統(tǒng)與高頻感應加熱電源電連接。
[0016]機械手系統(tǒng)的控制系統(tǒng)和高頻感應釬焊系統(tǒng)的高頻感應加熱電源相連，當機械手到達焊點位置時，控制系統(tǒng)直接發(fā)送信息給高頻加熱電源，高頻加熱電源啟動，完成焊接，焊接完成后，高頻加熱電源發(fā)送信號給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)控制機械手臂回到設定位置。
[0017]優(yōu)選地，所述的機械手臂為六軸機械手。
[0018]六軸機械手能模仿人手和臂的某些動作，能夠精確引導焊頭到達焊點的位置。
[0019]優(yōu)選地，所述攝像機采用高清攝像頭。
[0020]本實用新型的制冷管路高頻感應自動化焊接系統(tǒng)采用高頻感應釬焊，與傳統(tǒng)的火焰焊接相比具有無明火操作，安全可靠;焊接過程中不產(chǎn)生污染廢氣，節(jié)能環(huán)保;焊接時間大大縮短，效率高;對工人技術要求較低，一般10-20分鐘簡單培訓即可上崗操作，操作簡單;單個焊點成本低等優(yōu)點。該自動化焊接系統(tǒng)采用自動化焊接，與人工焊接相比具有節(jié)省人工，解放人力；每次焊接焊接參數(shù)一致，保證焊接一致性，焊接質(zhì)量高；可連續(xù)工作不休息，工作持續(xù)性好;成本低;數(shù)據(jù)輸出準確，便于分析焊接質(zhì)量等優(yōu)點。
【附圖說明】
[0021 ]圖1為本實用新型的模塊示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合【具體實施方式】詳細介紹本實用新型的內(nèi)容:
[0023]制冷管路高頻感應自動化焊接系統(tǒng)，包括高頻感應釬焊系統(tǒng)、機械手系統(tǒng)和機器視覺系統(tǒng)，所述高頻感應釬焊系統(tǒng)和機器視覺系統(tǒng)分別與機械手系統(tǒng)電連接，所述機械手系統(tǒng)包括機械手臂、驅(qū)動機構(gòu)和控制系統(tǒng)，所述機器視覺系統(tǒng)包括攝像機，所述攝像機設置于機械手臂上，所述高頻感應釬焊系統(tǒng)包括感應加熱焊頭，所述感應加熱焊頭設置于機械手臂上。
[0024]所述高頻感應釬焊系統(tǒng)，用于實現(xiàn)制冷管路高頻感應釬焊;所述攝像機，用于采集制冷管路的焊點圖像，并將采集到的圖像信息傳遞給機械手系統(tǒng)的控制系統(tǒng);所述控制系統(tǒng)，用于接收攝像機采集到的圖像信息，并對圖像信息進行處理從而確定焊點位置;根據(jù)焊點位置和機械手臂設定位置計算出機械手臂的移動路徑，并轉(zhuǎn)化為對驅(qū)動機構(gòu)的運行指令，能夠使得驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動機械手臂達到焊點位置，并將該指令傳送給驅(qū)動機構(gòu);焊接完畢后，對驅(qū)動機構(gòu)發(fā)出運行指令，能夠使得驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動機械手臂到達指定位置;所述驅(qū)動機構(gòu)，用于接收控制系統(tǒng)的指令，根據(jù)指令驅(qū)動機械手臂運動;所述機械手臂，用于根據(jù)驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動，達到指定位置。
[0025]其中，所述高頻感應釬焊系統(tǒng)還包括高頻感應加熱電源和高頻能量放大器;所述高頻感應加熱電源，用于輸出低電壓高電流;所述高頻能量放大器，用于將高頻感應加熱電源輸出的電流進一步放大，并將電流輸送給感應加熱焊頭;感應加熱焊頭，用于在焊點周圍產(chǎn)生高頻磁場。
[0026]其中，所述高頻能量放大器設置于機械手臂上。
[0027]其中，所述控制系統(tǒng)與高頻感應加熱電源電連接。
[0028]其中，所述的機械手臂為六軸機械手。
[0029]其中，所述攝像機采用高清攝像頭。
[0030]本實用新型的制冷管路高頻感應自動化焊接系統(tǒng)，采用高頻感應釬焊完成焊接。高頻感應釬焊的工作原理是利用高頻感應加熱電源輸出低電壓高電流，作用在焊點上，焊點表面產(chǎn)生高頻電子移動，形成渦流，所有的電子移動產(chǎn)生熱量(集膚效應和鄰近效應)，使焊點本體表面溫度上升到焊接溫度，熔化焊環(huán)，達到焊點密封的效果。
[0031]本實用新型的自動化焊接系統(tǒng)主要由高頻感應釬焊系統(tǒng)、機械手系統(tǒng)和機器視覺系統(tǒng)三部分組成。高頻感應釬焊系統(tǒng)主要包括高頻感應加熱電源、高頻能量放大器和感應加熱焊頭;機械手系統(tǒng)主要包括機械手臂、驅(qū)動機構(gòu)和控制系統(tǒng)，機器視覺系統(tǒng)主要包括攝像機。其中攝像機、高頻能量放大器和感應加熱焊頭均設置在機械手臂上。控制系統(tǒng)是機械手系統(tǒng)的核心部件，主要完成運算工作，并根據(jù)運算結(jié)果發(fā)出指令。驅(qū)動機構(gòu)能夠驅(qū)動機械手臂完成各種轉(zhuǎn)動(擺動)、移動或復合運動來實現(xiàn)指定的動作，改變機械手臂的位置和姿勢，帶動感應加熱焊頭到達焊點所在位置。
[0032]本系統(tǒng)的機械手臂采用六軸機械手，機械手臂的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨立運動方式，稱為機械手的自由度。為了準確找準焊點位置，本系統(tǒng)的機械手臂采用6個自由度。控制系統(tǒng)是通過對機械手臂每個自由度的電機的控制，來完成特定動作。
[0033]工作時，攝像機采集制冷管路的圖像信息，并將該信息傳送給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)收到圖像信息并對其進行處理，識別焊點的位置?？刂葡到y(tǒng)主要根據(jù)像素分布、亮度和顏色等信息，將圖像信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，并對數(shù)字信號進行各種運算來抽取目標的特征，從而根據(jù)運算結(jié)果得到焊點的確定位置。然后控制系統(tǒng)再根據(jù)機械手臂的指定位置和焊點位置計算出移動路徑，并將其轉(zhuǎn)化為對驅(qū)動機構(gòu)的運行指令，即對電機的控制信號，電機根據(jù)控制信號運轉(zhuǎn)，帶動機械手臂完成指定的動作，帶動感應加熱焊頭到達焊點。此時控制系統(tǒng)會向高頻感應加熱電源發(fā)出信號，高頻感應加熱電源收到信號后啟動，完成焊接，焊接完成后，高頻感應加熱電源發(fā)送信號給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)收到信號后控制機械手臂達到指定位置。該過程形成一個穩(wěn)定的閉環(huán)控制，完成一個焊點的焊接。該過程重復進行，直到完成所有焊點的焊接。
【主權(quán)項】
1.制冷管路高頻感應自動化焊接系統(tǒng)，其特征在于:包括高頻感應釬焊系統(tǒng)、機械手系統(tǒng)和機器視覺系統(tǒng)，所述高頻感應釬焊系統(tǒng)和機器視覺系統(tǒng)分別與機械手系統(tǒng)電連接，所述機械手系統(tǒng)包括機械手臂、驅(qū)動機構(gòu)和控制系統(tǒng)，所述機器視覺系統(tǒng)包括攝像機，所述攝像機設置于機械手臂上，所述高頻感應釬焊系統(tǒng)包括感應加熱焊頭，所述感應加熱焊頭設置于機械手臂上； 所述高頻感應釬焊系統(tǒng)，用于實現(xiàn)制冷管路高頻感應釬焊； 所述攝像機，用于采集制冷管路的焊點圖像，并將采集到的圖像信息傳遞給機械手系統(tǒng)的控制系統(tǒng)； 所述控制系統(tǒng)，用于接收攝像機采集到的圖像信息，并對圖像信息進行處理從而確定焊點位置;根據(jù)焊點位置和機械手臂設定位置計算出機械手臂的移動路徑，并轉(zhuǎn)化為對驅(qū)動機構(gòu)的運行指令，能夠使得驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動機械手臂達到焊點位置，并將該指令傳送給驅(qū)動機構(gòu);焊接完畢后，對驅(qū)動機構(gòu)發(fā)出運行指令，能夠使得驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動機械手臂到達指定位置； 所述驅(qū)動機構(gòu)，用于接收控制系統(tǒng)的指令，根據(jù)指令驅(qū)動機械手臂運動； 所述機械手臂，用于根據(jù)驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動，達到指定位置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷管路高頻感應自動化焊接系統(tǒng)，其特征在于:所述高頻感應釬焊系統(tǒng)還包括高頻感應加熱電源和高頻能量放大器； 所述高頻感應加熱電源，用于輸出低電壓高電流； 所述高頻能量放大器，用于將高頻感應加熱電源輸出的電流進一步放大，并將電流輸送給感應加熱焊頭； 感應加熱焊頭，用于在焊點周圍產(chǎn)生高頻磁場。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制冷管路高頻感應自動化焊接系統(tǒng)，其特征在于:所述高頻能量放大器設置于機械手臂上。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制冷管路高頻感應自動化焊接系統(tǒng)，其特征在于:所述控制系統(tǒng)與高頻感應加熱電源電連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷管路高頻感應自動化焊接系統(tǒng)，其特征在于:所述的機械手臂為六軸機械手。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷管路高頻感應自動化焊接系統(tǒng)，其特征在于:所述攝像機采用高清攝像頭。
【文檔編號】B23K101/10GK205551719SQ201620139005
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年2月24日
【發(fā)明人】遲存健, 王俊杰, 孫龍波, 蔣輝, 牟旭亮
【申請人】青島同日機械電子有限公司