一种无需编程结构件激光快速寻位焊接系统及焊接方法技术方案

本发明专利技术公开了一种无需编程结构件激光快速寻位焊接系统以及焊接方法，包括工业平板电脑、嵌入式数控系统、焊接机器人、激光视觉传感器。首先将三维几何模型导入工业平板电脑中，之后在工业平板电脑上的人机对话界面上设定三维几何模型上所需的焊缝，并通过数控系统自动转换生成焊接程序，之后采用激光视觉传感器对结构件上的焊缝进行精确扫描定位，进而对焊接程序中的程序坐标进行精确修正，将修正好的焊接程序通过网络通讯协议发送至机器人执行焊接过程。本发明专利技术的结构件激光自动寻位焊接方法能实现结构件无需编程条件下的自动焊接过程，大幅度提高了焊接过程的自动化程度，避免了传统机器人激光焊接过程中存在的繁杂的人工编程过程。

Laser rapid positioning welding system and welding method without program structure part

The invention discloses a laser rapid positioning welding system and a welding method without the need of a structural component, which comprises an industrial tablet computer, an embedded numerical control system, a welding robot and a laser vision sensor. First, the three-dimensional geometric model into the industrial panel computer, after the industrial panel computer man-machine interface to set the weld required three-dimensional geometric model of the CNC system, and through the automatic generative welding procedure, after using the precise positioning of the weld scanning structure on the laser vision sensor, then the accurate correction of the program the coordinates of welding procedure, welding procedure modified through the network communication protocol is sent to the robot welding process. The structure of the invention of laser automatic welding method can realize structure without programming under the condition of the automatic welding process, greatly improve the degree of automation of the welding process, to avoid the process in the presence of complex manual programming process of traditional laser welding robot.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术专利属于机器人焊接
，特别涉及一种结构件激光快速寻位焊接系统及焊接方法。
技术介绍
目前，工业焊接机器人的编程方式主要有两种：传统在线示教模式和离线编程技术。传统示教模式在焊接一个新的工件时，需要在机器人停止工作的情况下，在线示教进行新程序的编写，最后焊接机器人依照新的焊接程序进行焊接。示教编程存在示教精度低、编程时间长和安全性不够等问题。离线编程技术通过在虚拟的环境下操作和控制机器人，最终生成机器人程序，离线编程技术具有以下优点：减少机器人不工作的时间，提高机器人的利用率与生产效率；提高编程者工作的安全性；之前编写的机器人工作程序可以反复调用等，大大简化了生产过程中的编程步骤。工业机器人离线编程技术虽然能够极大地提高焊接生产效率。但是离线编程技术仍然需要首先在计算机上建立机器人的仿真模型、搭建仿真环境，然后在计算机上的仿真环境内依据给定的焊接任务对机器人进行姿态规划，最后输出机器人的运动轨迹。虽然其相对于传统示教模式有了极大的进步，但是仍然需要较为繁杂的人工编程过程，降低了结构件焊接的工作效率。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有激光寻位焊接
存在的需要繁杂的人工编程过程的缺陷，提高结构件焊接过程的焊接效率，降低人工编程工作量。为了解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种无需编程结构件激光快速寻位焊接系统，包括嵌入式数控系统(2)、焊接机器人(1)、激光视觉传感器(3)、工业平板电脑(4)、以太网(5)；通过外插USB或者以太网的形式将所需焊接结构件的三维几何模型导入工业平板电脑(4)中；通过工业平板电脑(4)上的人机对话界面首先选择焊缝为直线模式或者是圆弧模式，随后系统将在三维几何模型上自动生成该焊缝的轨迹；通过工业平板电脑(4)自动生成针对该设定焊缝轨迹的焊接焊接程序，包括电流程序曲线、焊枪旋转程序曲线、送丝程序曲线、送气程序曲线；通过以太网(5)将焊接程序发送至嵌入式数控系统；通过激光视觉传感器(3)对所要焊接的平面或曲面进行扫描，得到平面或曲面间的相交线，也即焊缝的轨迹，进而实现焊缝位置的精确定位；将激光视觉传感器(3)扫描确定的焊缝轨迹发送至嵌入式数控系统(2)，对比扫描获得的焊缝轨迹与自动生成的焊缝轨迹之间的误差值，若两者轨迹偏差距离不超过阈值，则不修正焊接程序；若两者轨迹偏差距离超过阈值，则修正焊接程序；通过嵌入式数控系统(2)将没有修正的焊接程序或者修正后的焊接程序转换成机器人语言；通过以太网(5)将机器人语言发送至焊接机器人(1)执行。所述的焊接系统，所述嵌入式数控系统(2)和焊接机器人(1)、激光视觉传感器(3)、工业平板电脑(4)之间均通过以太网(5)互相连接。所述的焊接系统，所述阈值范围为0.5-2mm。所述的焊接系统，所述工业平板电脑(4)配备了USB和以太网(5)两种数据连接形式。一种无需编程结构件激光快速寻位焊接方法，包括以下步骤：通过外插USB或者以太网的形式将所需焊接结构件的三维几何模型导入工业平板电脑(4)中；通过工业平板电脑(4)上的人机对话界面首先选择焊缝为直线模式或者是圆弧模式，随后系统将在三维几何模型上自动生成该焊缝的轨迹；通过工业平板电脑(4)自动生成针对该设定焊缝轨迹的焊接焊接程序，包括电流程序曲线、焊枪旋转程序曲线、送丝程序曲线、送气程序曲线；通过以太网(5)将焊接程序发送至嵌入式数控系统；通过激光视觉传感器(3)对所要焊接工件的平面或曲面进行扫描，得到平面或曲面间的相交线，也即焊缝的轨迹，进而实现焊缝位置的精确定位；将激光视觉传感器(3)扫描确定的焊缝轨迹发送至嵌入式数控系统(2)，对比扫描获得的焊缝轨迹与自动生成的焊缝轨迹之间的误差值，若两者轨迹偏差距离不超过阈值，则不修正焊接程序；若两者轨迹偏差距离超过阈值，则修正焊接程序；通过嵌入式数控系统(2)将没有修正的焊接程序或者修正后的焊接程序转换成机器人语言；通过以太网(5)将机器人语言发送至焊接机器人(1)执行。有益效果：1、本专利技术为结构件焊接提供了一种激光快速寻位焊接系统以及激光寻位自动焊接方法；2、本专利技术有效地解决了目前结构件机器人焊接领域存在的需要繁杂的人工编程过程的缺陷，对于提高结构件焊接效率、降低人工编程工作量具有重要意义；3、本专利技术方法简单可行，生产效率高，在结构件焊接领域具有重要的工程应用价值和明显的经济效益。附图说明图1为结构件激光快速寻位焊接系统示意图。图2为结构件激光快速寻位焊接方法流程图。图3为结构件例1及直线焊缝示意图。图4为结构件例2及曲线焊缝示意图。图5为结构件例3及多条直线焊缝示意图。图中，1焊接机器人、2嵌入式数控系统、3激光视觉传感器、4工业平板电脑、5以太网；11直线焊缝一，12圆弧焊缝，13直线焊缝二，14直线焊缝三，15直线焊缝四。具体实施方式以下结合具体实施例，对本专利技术进行详细说明。实施例1第一步，通过外插USB或者以太网的形式将如图3所示焊接结构件的三维几何模型导入工业平板电脑中；第二步，首先在工业平板电脑上的人机对话界面上选择直线焊缝模式，其次在三维几何模型上选定该直线焊缝的两个端点，随后系统将自动生成该直线焊缝的轨迹；第三步，通过工业平板电脑自动生成针对该直线焊缝的焊接电流程序曲线、焊枪旋转程序曲线、送丝程序曲线、送气程序曲线；第四步，通过以太网将以上四种焊接程序代码发送至嵌入式数控系统；第五步，通过激光视觉传感器对所要焊接的两个平面进行扫描，得到这两个平面的相交直线，也即直线焊缝的轨迹，进而实现焊缝位置的精确定位；第六步，将激光视觉传感器扫描确定的直线焊缝坐标发送至嵌入式数控系统，对比扫描获得的直线焊缝轨迹与步骤二中自动生成的轨迹的误差值，若两者轨迹偏差距离不超过1mm，则不修改焊接程序；若两者轨迹偏差距离超过1mm，则修改焊接程序；第七步，通过数控系统将没有修正的焊接程序(即两者轨迹偏差距离不超过1mm的情况)或者修正后的焊接程序(即两者轨迹偏差距离超过1mm的情况)转换成机器人语言；第八步，通过以太网将机器人语言发送至焊接机器人执行。实施例2第一步，通过外插USB或者以太网的形式将如图4所示焊接结构件的三维几何模型导入工业平板电脑中；第二步，首先在工业平板电脑上的人机对话界面上选择圆弧焊缝模式，其次在三维几何模型上选定该圆弧焊缝的两个端点，随后系统将自动生成该圆弧焊缝的轨迹；第三步，通过工业平板电脑自动生成针对该圆弧焊缝的焊接电流程序曲线、焊枪旋转程序曲线、送丝程序曲线、送气程序曲线；第四步，通过以太网将以上四种焊接程序代码发送至嵌入式数控系统；第五步，通过激光视觉传感器对所要焊接的一个平面和一个曲面进行扫描，得到这一个平面和一个曲面的相交曲线，也即圆弧焊缝的轨迹，进而实现焊缝位置的精确定位；第六步，将激光视觉传感器扫描确定的圆弧焊缝坐标发送至嵌入式数控系统，对比扫描获得的圆弧焊缝轨迹与步骤二中自动生成的轨迹的误差值，若两者轨迹偏差距离不超过1mm，则不修改焊接程序；若两者轨迹偏差距离超过1mm，则修改焊接程序；第七步，通过数控系统将没有修正的焊接程序或者修正后的焊接程序转换成机器人语言；第八步，通过以太网将机器人语言发送至焊接机器人执行。实施例3第一步，通过外插USB或者以太网的形式将如图5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无需编程结构件激光快速寻位焊接系统，其特征在于：包括嵌入式数控系统(2)、焊接机器人(1)、激光视觉传感器(3)、工业平板电脑(4)、以太网(5)；通过外插USB或者以太网的形式将所需焊接结构件的三维几何模型导入工业平板电脑(4)中；通过工业平板电脑(4)上的人机对话界面首先选择焊缝为直线模式或者是圆弧模式，随后系统将在三维几何模型上自动生成该焊缝的轨迹；通过工业平板电脑(4)自动生成针对该设定焊缝轨迹的焊接焊接程序，包括电流程序曲线、焊枪旋转程序曲线、送丝程序曲线、送气程序曲线；通过以太网(5)将焊接程序发送至嵌入式数控系统；通过激光视觉传感器(3)对所要焊接的工件平面或曲面进行扫描，得到平面或曲面间的相交线，也即焊缝的轨迹，进而实现焊缝位置的精确定位；将激光视觉传感器(3)扫描确定的焊缝轨迹发送至嵌入式数控系统(2)，对比扫描获得的焊缝轨迹与自动生成的焊缝轨迹之间的误差值，若两者轨迹偏差距离不超过阈值，则不修正焊接程序；若两者轨迹偏差距离超过阈值，则修正焊接程序；通过嵌入式数控系统(2)将没有修正的焊接程序或者修正后的焊接程序转换成机器人语言；通过以太网(5)将机器人语言发送至焊接机器人(1)执行。...

【技术特征摘要】
1.一种无需编程结构件激光快速寻位焊接系统，其特征在于：包括嵌入式数控系统(2)、焊接机器人(1)、激光视觉传感器(3)、工业平板电脑(4)、以太网(5)；通过外插USB或者以太网的形式将所需焊接结构件的三维几何模型导入工业平板电脑(4)中；通过工业平板电脑(4)上的人机对话界面首先选择焊缝为直线模式或者是圆弧模式，随后系统将在三维几何模型上自动生成该焊缝的轨迹；通过工业平板电脑(4)自动生成针对该设定焊缝轨迹的焊接焊接程序，包括电流程序曲线、焊枪旋转程序曲线、送丝程序曲线、送气程序曲线；通过以太网(5)将焊接程序发送至嵌入式数控系统；通过激光视觉传感器(3)对所要焊接的工件平面或曲面进行扫描，得到平面或曲面间的相交线，也即焊缝的轨迹，进而实现焊缝位置的精确定位；将激光视觉传感器(3)扫描确定的焊缝轨迹发送至嵌入式数控系统(2)，对比扫描获得的焊缝轨迹与自动生成的焊缝轨迹之间的误差值，若两者轨迹偏差距离不超过阈值，则不修正焊接程序；若两者轨迹偏差距离超过阈值，则修正焊接程序；通过嵌入式数控系统(2)将没有修正的焊接程序或者修正后的焊接程序转换成机器人语言；通过以太网(5)将机器人语言发送至焊接机器人(1)执行。2.根据权利要求1所述的焊接系统，其特征在于：所述嵌入式数控系统(2)和焊接机器人(1)、激光视觉传感器(3)、工业平板电脑(4)之...

【专利技术属性】
技术研发人员：周曙君，陈继炤，王伟建，马燕楠，郭训忠，
申请(专利权)人：南京合信智能装备有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32