【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于自动化焊接
,涉及一种自动化焊接加工集成设备,特别涉及一种基于结构光视觉的非标件自动化焊接加工系统。
技术介绍
目前,现代企业生产制造中除标准件之外,还存在大量的的非标准件,特别是钢结构产品的生产中,非标准件较多,非标件的制造加工精度和质量直接影响着最终产品的质量。钢结构非标准件加工中,为保障构件强度,各部件之间多采用焊接连接方式,焊接加工在钢结构制造中具有重要的地位。由于钢结构构件具有厚度大、结构复杂,非标准件多的特点,对焊接加工的强度、精度和工艺性要求很高,加工难度较大,对工人的技术要求较高。目前,大型钢结构加工仍以人工焊接为主,辅之以一定的专用焊接设备加工,自动化程度较低。人工焊接存在着工人劳动强度大、工作环境艰苦、生产效率低、人工成本高等诸多不足;而专用焊接机设备昂贵,只能加工固定位置的焊缝,位置调节困难,远不能满足实际加工的需要。为了解决目前存在的问题,国内很多汽车、船舶、工程机械等生产企业借鉴现代制造业的生产加工方法,在生产线中引入焊接机器人系统,极大地提高了焊接质量、降低焊接成本。然而目前大多数焊接机器人仍采用示教在线编程方式,虽然在线示教在点焊、搬运和喷漆等简单无路径要求的任务上得到广泛应用。但这些编程技术存在以下两方面的问题: (1)示教精度不稳定,影响焊接质量;(2)编程时间长,焊接效率低。在非标件的加工中,由于焊接位置的不确定,示教编程的劣势更加明显,为了保证轨迹的精度,操作人员需要示教很多点以保证焊接机器人运行平滑,总焊接时间长,且无法确保精度的稳定性。因此,针对非标件的特点,建立起符合工业现场需求,满足非标件 ...
【技术保护点】
一种基于结构光视觉的非标件自动化焊接加工系统,其特征在于,包括:焊缝视觉检测系统,用于焊缝识别、位置检测、进程监视以及向通信与控制系统进行图像传输;焊接执行系统,用于执行焊接动作,包括六自动度工业机器人(1)、安装在六自动度工业机器人(1)主驱动臂端部的焊接机(6)及安装在六自动度工业机器人(1)末端执行器上的焊枪(8),六自动度工业机器人(1)带动焊枪(8)作空间位置和姿态调整,焊接机(6)通过焊枪(8)对非标工件(14)进行焊接加工;通信与控制系统,用于实现通信及过程控制,包括工控机(11)、机器人控制器(2)、焊机控制器(7)和通信线缆(9),其中,工控机(11)为主控制设备,用于完成焊接过程显示、图像处理、数据运算、指令发送功能;机器人控制器(2)与六自动度工业机器人(1)本体、工控机(11)通过通信线缆二(9‑2)连接,接收来自工控机(11)的指令信号,控制六自动度工业机器人(1)的关节运动以调节焊枪(8)的位姿;焊机控制器(7)与焊接机(6)、工控机(11)通过通信线缆三(9‑3)连接,接受来自工控机(11)的指令信号,控制焊接参数。
【技术特征摘要】
1.一种基于结构光视觉的非标件自动化焊接加工系统,其特征在于,包括:焊缝视觉检测系统,用于焊缝识别、位置检测、进程监视以及向通信与控制系统进行图像传输;焊接执行系统,用于执行焊接动作,包括六自动度工业机器人(1)、安装在六自动度工业机器人(1)主驱动臂端部的焊接机(6)及安装在六自动度工业机器人(1)末端执行器上的焊枪(8),六自动度工业机器人(1)带动焊枪(8)作空间位置和姿态调整,焊接机(6)通过焊枪(8)对非标工件(14)进行焊接加工;通信与控制系统,用于实现通信及过程控制,包括工控机(11)、机器人控制器(2)、焊机控制器(7)和通信线缆(9),其中,工控机(11)为主控制设备,用于完成焊接过程显示、图像处理、数据运算、指令发送功能;机器人控制器(2)与六自动度工业机器人(1)本体、工控机(11)通过通信线缆二(9-2)连接,接收来自工控机(11)的指令信号,控制六自动度工业机器人(1)的关节运动以调节焊枪(8)的位姿;焊机控制器(7)与焊接机(6)、工控机(11)通过通信线缆三(9-3)连接,接受来自工控机(11)的指令信号,控制焊接参数。2.根据权利要求1所述基于结构光视觉的非标件自动化焊接加工系统,其特征在于,所述焊缝视觉检测系统包括线结构光传感器(3)、监控CCD 摄像机(4)和图像采集卡(5),其中线结构光传感器(3)固定安装在工业机器人(1)的末端执行器上且与焊枪(8)保持相对固定位置不变,构成机器人手眼,用于焊缝识别和位置检测;监控CCD摄像机(4)用于监视焊接加工进程,图像采集卡(5)安装在工控机(11)的主板上,通过通信线缆一(9-1)实现监控CCD摄像机(4)和结构光视觉传感器(3)与工控机(11)之间的图像传输与通信。3.根据权利要求2所述基于结构光视觉的非标件自动化焊接加工系统,其特征在于,所述线结构光传感器(3)包括激光二级管投射器(3-1)、光阑(3-2)、CCD摄像机(3-3)、透镜(3-4)以及过滤片(3-5),其中激光二级管投射器(1)用于向焊缝(15)投射线结构光,形成反映焊缝表面轮廓的激光条纹(16),光阑(2)用于调节控制光束的强弱,CCD摄像机(3-3)用于采集带有激光条纹(16)的焊缝图像,在CCD摄像机(3-3)前加装透镜(3-4)和过滤片(3-5),透镜(3-4)用于图像聚焦,在CCD像面上形成清晰图像,过滤片(3-5)用于过滤焊接过程中产生的大量弧光、飞溅、烟尘进入镜头,降低图像噪声。4.根据权利要求1所述基于结构光视觉的非标件自动化焊接加工系统,其特征在于,所述非标工件(14)由非标件工装夹具装置(10)夹装固定,所述非标件工装夹具装置(10)由3个柔性多伸缩杆夹持器(10-2)和1套可快速释放夹紧作动器(10-1),所述可快速释放夹紧作动器(10-1)安装在其中一个柔性多伸缩杆夹持器(10-2)上,用于非标工件(14)的夹紧,另外两个柔性多伸缩杆夹持器(10-2)用于非标工件(14)的定位。5.根据权利要求4所述基于结构光视觉的非标件自动化焊接加工系统,其特征在于,所述柔性多伸缩杆夹持器(10-2)包括电机和一个四伸缩杆机构,所述四伸缩杆机构由四个结构相同的单伸缩杆机构组成,每个单伸缩杆机构均包括伸缩杆、运动机构和动力传输机构,所述四个单伸缩杆机构呈两行两列分布,其中一列的两个单伸缩杆机构中的伸缩杆与电机连接由电机直接驱动,另一列的两个单伸缩杆机构中的伸缩杆由电机通过动力传送圆轴驱动,使得各伸缩杆能够沿各自的X、Y轴方向独立运动,共控制8个不...
【专利技术属性】
技术研发人员:田啟良,洪磊,嵇保健,朱美玉,樊云博,蔡刚洪,
申请(专利权)人:南京中建化工设备制造有限公司,中国建筑股份有限公司,中建安装工程有限公司,南京工业大学,
类型:发明
国别省市:江苏;32
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