一种履带齿轮盘机器人自动堆焊及视觉检测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种履带齿轮盘机器人自动堆焊及视觉检测系统。包括固定料仓、搬运机器人系统、焊接机器人系统、智能控制系统、视觉检测系统和移动料仓；固定料仓设置在上料工位，焊接机器人系统放置在焊接工位，视觉检测系统设置在检测工位，移动料仓设置在下料工位，固定料仓用于上料，搬运机器人系统将履带齿轮盘从固定料仓先搬运到焊接机器人系统处进行焊接，再搬运到视觉检测系统处进行焊接质量的检测，最后搬运到移动料仓。本发明专利技术实现了履带齿轮盘的自动上料、双机器人协同焊接、焊接质量在线检测以及成品的分仓码垛等功能，设备自动化程度高，全程不需要人工干预，焊接质量一致性高。

Automatic welding and visual inspection system for caterpillar gear disk robot

The invention discloses an automatic welding and visual inspection system for a caterpillar gear disk robot. Including fixed bin, handling robot system, welding robot system, intelligent control system, visual inspection system and mobile Bin Bin; fixed set in the feeding station, the welding robot system is placed in the welding station, visual inspection system is arranged in the inspection station, mobile bin arranged in the discharging station, fixed bunker for material handling robot system the track gear wheel from the fixed bin first transported to the welding robot system for welding, and then transported to the visual detection system for detecting the welding quality, finally moving into mobile bin. The invention realizes the track gear disc automatic feeding, double robot welding and welding quality on-line detection and finished products warehouse stacking and other functions, high degree of automation equipment, the whole does not require manual intervention, the welding quality and high consistency.

【技术实现步骤摘要】
一种履带齿轮盘机器人自动堆焊及视觉检测系统
本专利技术涉及一种自动堆焊及质量检测系统，尤其涉及一种履带齿轮盘机器人自动堆焊及视觉检测系统，是用于齿轮盘自动焊接加工及焊后质量检测的全自动机器人集成装备。
技术介绍
履带齿轮盘是大型履带式工程车辆的关键零件，一般作为履带式行走系的驱动轮使用。履带齿轮盘的加工质量(加工精度、耐磨损性)直接影响车辆的运动性能。为提高齿轮盘的耐磨性，通常需要在齿形的啮合处堆焊上一层耐磨金属材料。目前，企业主要采用熔化极气体保护焊工艺对齿轮盘的齿形表面实施堆焊。常用的加工方式有两种，一种是人工手动堆焊，另一种是由焊接机器人和变位机组成的焊接工作站实施自动堆焊。手动堆焊时，工人要将齿轮盘装夹到专用夹具上，手持焊枪对工件实施焊接操作；自动堆焊时，工人要先将工件装夹到变位机上，再操作示教器由机器人和变位机对工件实施协同堆焊作业。堆焊作业结束后，必须等工件冷却下来才能将其从专用夹具或变位机上取下。由于堆焊精度较低，堆焊好的齿轮盘还需由工人对其进行打磨，以确保最终齿形满足图纸要求。可见，目前的齿轮盘齿形堆焊方式还存在以下缺陷：1、对于人工手动焊接方式，工件焊接质量不稳定，受人为因素影响大，工人工作环境恶劣，工作强度大；2、对于基于焊接工作站的自动堆焊方式，虽实现了一定程度的自动化，但仍需人工上下料，设备利用率低，产品堆焊质量有一定程度的提高，但仍需打磨；3、最终产品质量依赖人工打磨技巧，受人为因素影响大，而打磨工序工作环境恶劣，招工困难且人力成本高。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提供了一种履带齿轮盘机器人自动堆焊及视觉检测系统，可以实现履带齿轮盘的自动上料、双机器人协同焊接、焊接质量在线检测以及成品的分仓码垛。本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术包括固定料仓、搬运机器人系统、焊接机器人系统、智能控制系统、视觉检测系统和移动料仓；固定料仓、焊接机器人系统、智能控制系统、视觉检测系统和移动料仓均放置在搬运机器人系统的周围；固定料仓设置在上料工位，焊接机器人系统放置在焊接工位，视觉检测系统设置在检测工位，移动料仓设置在下料工位，智能控制系统分别与焊接机器人系统、智能控制系统、视觉检测系统和搬运机器人系统连接，控制系统运行。固定料仓用于上料，搬运机器人系统将履带齿轮盘从固定料仓先搬运到焊接机器人系统处进行焊接，再搬运到视觉检测系统处进行焊接质量的检测，最后搬运到移动料仓。所述的固定料仓设置在上料工位，包括气动控制柜、固定料仓架、夹紧气缸、夹紧块、夹紧气缸座、定位气缸、工件检测开关和定位销；固定料仓架上安装有主要由夹紧气缸、夹紧块、夹紧气缸座、定位气缸、工件检测开关和定位销组成的工件定位组件，气动控制柜固定设置在固定料仓架上，气动控制柜分别连接夹紧气缸和定位气缸；工件检测开关安装在固定料仓架上的侧部，用于检测固定料仓架上履带齿轮盘的有无；夹紧气缸通过夹紧气缸座安装于固定料仓架上的一侧，夹紧气缸的气缸杆端连接夹紧块，夹紧块装夹到履带齿轮盘的齿面上；定位气缸安装在固定料仓架另一侧，定位气缸的气缸杆端连接用于套装在履带齿轮盘上工艺孔中的定位销，定位销与履带齿轮盘上的工艺孔配合。所述的搬运机器人系统包括搬运机器人、搬运机器人控制柜、安装法兰、三爪气缸和夹爪；搬运机器人末端安装有安装法兰，安装法兰末端安装有三爪气缸，三爪气缸的气缸杆端连接有三个用于履带齿轮盘装夹的夹爪；搬运机器人控制柜放置在搬运机器人侧方，搬运机器人控制柜连接搬运机器人并控制运动。所述的焊接机器人系统设置在焊接工位，包括清枪器、焊接机器人、焊枪、激光寻位传感器、焊接电源、送丝机和焊接机器人控制柜；焊接机器人末端设置有焊枪和激光寻位传感器，焊接电源、送丝机、清枪器和焊接机器人控制柜均放置在焊接机器人侧方，焊接机器人控制柜连接焊接机器人并控制运动；送丝机通过管道与焊枪连接。所述的视觉检测系统设置在检测工位，包括遮光罩、检测系统支架、滑台座、滚珠丝杠副、滑台、工业相机、镜头、背光源以及图像处理软件；图像处理软件设置于智能控制系统上；滑台座水平固定在检测系统支架，滑台通过滚珠丝杠副安装于滑台座上，使得滑台在滑台座上水平移动；镜头和工业相机均安装在滑台上，镜头和工业相机连接，镜头前方设置有背光源，背光源与检测系统支架固定连接，镜头和背光源之间区域为履带齿轮盘的焊接质量检测区域；遮光罩设置在检测系统支架外周围使得罩内部形成黑箱，并在焊接质量检测区域下方留有工件进入的开口。所述的移动料仓包括传感器支架、料仓检测开关、滑动挡板、料仓底座和垫块；料仓底座顶面沿周向间隔均布有用于衬垫在履带齿轮盘工件底面的垫块，垫块外周围设置有用于限位履带齿轮盘工件下料位置的滑动挡板，两个对射的料仓检测开关通过传感器支架安装在料仓底座的两侧方。所述的智能控制系统设置有人机界面，用于实现履带齿轮盘机器人自动堆焊及视觉检测系统的总控。所述的夹爪末端设置有用于连接履带齿轮盘内孔壁的弹簧钢片。所述的移动料仓至少设置两个，一个移动料仓用于放置检测合格的齿轮盘，另一个移动料仓用于放置检测不合格的齿轮盘。本专利技术集成先进焊接工艺、机器人协同焊接技术、智能视觉检测技术、基于PC的软PLC控制技术等新技术，针对齿轮盘的焊接加工以及视觉检测环节，研制高效、高精度、智能化、柔性化的履带齿轮盘机器人自动堆焊及视觉检测系统。本专利技术能实现齿轮盘的自动上料、双机器人协同焊接、焊接质量检测以及成品的分仓码垛，系统高度集成化、智能化。本专利技术能够应用田口方法与灰度关联分析法研究不同堆焊参数(焊接电流、焊接电压、焊接速度、送丝速度、保护气流量、弧长等)对异种金属多层堆焊质量的影响，优化工件焊接加工的工艺参数及路径，实现堆焊加工近净成形，提高了零件焊接加工的生产效率、表面质量和精度。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术实现了履带齿轮盘的自动上料、双机器人协同焊接、焊接质量在线检测以及成品的分仓码垛等功能，设备自动化程度高，全程不需要人工干预，焊接质量一致性高。2、本专利技术配备激光寻位系统和双机器人协同控制系统，焊接精度高，加工柔性好。焊接过程中先对工件进行激光扫描，根据检测的信息智能修正机器人运动路径，然后焊接机器人和搬运机器人协同动作，完成工件堆焊操作。3、本专利技术配备视觉检测系统，对焊后齿形实施质量检测，智能化程度高，能保存历史检测数据，也能根据齿形检测结果对工件进行分仓码垛，若检测结果异常系统立即报警，待人工处理。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为固定料仓的结构示意图；图3为搬运机器人系统的示意图；图4为焊接机器人系统的示意图；图5为视觉检测系统的示意图；图6为移动料仓的结构示意图；图中，固定料仓100、气动控制柜101、固定料仓架102、夹紧气缸103、夹紧块104、夹紧气缸座105、定位气缸106、工件检测开关107、定位销108；搬运机器人系统200、搬运机器人201、搬运机器人控制柜202、安装法兰203、三爪气缸204、夹爪205、弹簧钢片206；焊接机器人系统300、清枪器301、焊接机器人302、焊枪303、激光寻位传感器304、焊接电源305、送丝机306、焊接机器人控制柜307；智能控制系统400；视觉检测系统500、遮光罩501、检测系统支架502、滑台座503、滚珠丝杠副5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种履带齿轮盘机器人自动堆焊及视觉检测系统，其特征在于：包括固定料仓(100)、搬运机器人系统(200)、焊接机器人系统(300)、智能控制系统(400)、视觉检测系统(500)和移动料仓(600)；固定料仓(100)、焊接机器人系统(300)、智能控制系统(400)、视觉检测系统(500)和移动料仓(600)均放置在搬运机器人系统(200)的周围；固定料仓(100)设置在上料工位，焊接机器人系统(300)放置在焊接工位，视觉检测系统(500)设置在检测工位，移动料仓(600)设置在下料工位，智能控制系统(400)分别与焊接机器人系统(300)、智能控制系统(400)、视觉检测系统(500)和搬运机器人系统(200)连接。

【技术特征摘要】
1.一种履带齿轮盘机器人自动堆焊及视觉检测系统，其特征在于：包括固定料仓(100)、搬运机器人系统(200)、焊接机器人系统(300)、智能控制系统(400)、视觉检测系统(500)和移动料仓(600)；固定料仓(100)、焊接机器人系统(300)、智能控制系统(400)、视觉检测系统(500)和移动料仓(600)均放置在搬运机器人系统(200)的周围；固定料仓(100)设置在上料工位，焊接机器人系统(300)放置在焊接工位，视觉检测系统(500)设置在检测工位，移动料仓(600)设置在下料工位，智能控制系统(400)分别与焊接机器人系统(300)、智能控制系统(400)、视觉检测系统(500)和搬运机器人系统(200)连接。2.根据权利要求1所述的一种履带齿轮盘机器人自动堆焊及视觉检测系统，其特征在于：所述的固定料仓(100)包括气动控制柜(101)、固定料仓架(102)、夹紧气缸(103)、夹紧块(104)、夹紧气缸座(105)、定位气缸(106)、工件检测开关(107)和定位销(108)；固定料仓架(102)上安装有主要由夹紧气缸(103)、夹紧块(104)、夹紧气缸座(105)、定位气缸(106)、工件检测开关(107)和定位销(108)组成的工件定位组件，气动控制柜(101)固定设置在固定料仓架(102)上，气动控制柜(101)分别连接夹紧气缸(103)和定位气缸(106)；工件检测开关(107)安装在固定料仓架(102)上的侧部，用于检测固定料仓架(102)上履带齿轮盘的有无；夹紧气缸(103)通过夹紧气缸座(105)安装于固定料仓架(102)上的一侧，夹紧气缸(103)的气缸杆端连接夹紧块(104)，夹紧块(104)装夹到履带齿轮盘的齿面上；定位气缸(106)安装在固定料仓架(102)另一侧，定位气缸(106)的气缸杆端连接用于套装在履带齿轮盘上工艺孔中的定位销(108)，定位销(108)与履带齿轮盘上的工艺孔配合。3.根据权利要求1所述的一种履带齿轮盘机器人自动堆焊及视觉检测系统，其特征在于：所述的搬运机器人系统(200)包括搬运机器人(201)、搬运机器人控制柜(202)、安装法兰(203)、三爪气缸(204)和夹爪(205)；搬运机器人(201)末端安装有安装法兰(203)，安装法兰(204)末端安装有三爪气缸(204)，三爪气缸(204)的气缸杆端连接有三个用于履带齿轮盘装夹的夹爪(205)；搬运机器人控制柜(202)放置在搬运机器人(201)侧方，搬运机器人控制柜(202)连接搬运机器人(201)并控制运动。4.根据权利要求1所述的一种履带齿轮盘机器人...

【专利技术属性】
技术研发人员：王郑拓，徐月同，卢江，马景涛，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33