一种用于管板焊接的视觉机器人系统技术方案

一种用于管板焊接的视觉机器人系统，属于机器人系统焊接领域。解决了人工示教工作强度大，同时又解决了因实际误差的存在导致焊接的精度低、焊接质量差的问题。焊枪固定在焊接机器人的机械臂上，用于对待焊接圆管与待焊接板之间的焊缝进行焊接；焊接机器人上设有视觉识别装置和测距传感器，该视觉识别装置用于采集待焊接圆管图像；测距传感器用于采集视觉识别装置采集面与待焊接板之间的垂直深度；中央控制系统根据采集的待焊接圆管图像和垂直深度进行处理，获得焊缝的焊接路径；再根据焊缝的焊接路径发出控制指令至多自由度机器人控制装置，多自由度机器人控制装置通过控制通过焊枪对焊缝进行焊接。本发明专利技术主要用于对管‑板焊缝进行焊接。

A vision robot system for tube sheet welding

A vision robot system for tube plate welding belongs to the field of robot system welding. It solves the problems of high intensity of manual teaching, low welding precision and poor welding quality caused by actual errors. The welding torch is fixed on the mechanical arm of the welding robot for welding the weld between the welded pipe and the plate to be welded; the welding robot is equipped with a vision recognition device and a distance measuring sensor, which is used to capture the image of the welded pipe; and the distance measuring sensor is used to collect the acquisition surface and the waiting surface of the vision recognition device. The vertical depth between the welded plates; the central control system obtains the welding path according to the collected image of the pipe to be welded and the vertical depth; and then sends out the control command to the multi-degree-of-freedom robot control device according to the welding path of the welded seam; the multi-degree-of-freedom robot control device controls the butt welding through the torch through the control. Seam welding. The invention is mainly used for welding the welding seam of the pipe plate.

【技术实现步骤摘要】
一种用于管板焊接的视觉机器人系统
本专利技术属于机器人系统焊接领域。
技术介绍
目前，工业锅炉管板焊接大量采用人工焊接，由于圆管数量多，导致劳动强度大、且焊接质量的一致性不容易保证。而随着技术的进步，采用机器人代替人工焊接已经成为主流趋势，但是如果采用机器人焊接，一般采用人工操作机器人进行示教再现的方法，一方面由于锅炉的安装和定位误差导致示教编程的程序难以应用，而示教编程又大大增加了工作量；另一方面在焊接过程中由于工件的热变形而产生偏差，导致示教的程序失效，进而无法保证焊接质量。
技术实现思路
本专利技术为解决人工示教工作强度大，同时又解决了因实际误差的存在导致焊接的精度低焊接质量差的问题，本专利技术提供了一种用于管板焊接的视觉机器人系统。一种用于管板焊接的视觉机器人系统，包括中央控制系统、多自由度机器人控制装置、焊接机器人和焊枪；焊枪固定在焊接机器人的机械臂上，且用于对待焊接圆管与待焊接板之间的焊缝进行焊接；焊接机器人上设有视觉识别装置和测距传感器，该视觉识别装置用于采集待焊接圆管图像，并将其采集的待焊接圆管图像发送至中央控制系统；测距传感器用于采集视觉识别装置采集面与待焊接板之间的垂直深度；中央控制系统对接收的待焊接圆管图像进行处理，获得待焊接圆管的圆心位置三维坐标和直径；再根据待焊接圆管的圆心位置三维坐标、待焊接圆管直径及视觉识别装置采集面与待焊接板之间的垂直深度获得焊缝的焊接路径；再根据焊缝的焊接路径发出控制指令至多自由度机器人控制装置；多自由度机器人控制装置根据接收的控制指令发出驱动信号至焊接机器人，使焊接机器人根据接收的驱动信号进行多自由度动作，从而实现焊接机器人通过焊枪对焊缝进行焊接。优选的是，中央控制系统对接收的待焊接圆管图像进行处理的方式，具体采用视觉边缘提取处理算法实现。优选的是，所述根据待焊接圆管的圆心位置三维坐标、待焊接圆管直径及视觉识别装置采集面与待焊接板之间的垂直深度获得焊缝的焊接路径的具体过程为：根据待焊接圆管的圆心位置三维坐标和待焊接圆管直径，获得焊缝上任意一点的三维坐标，结合待焊接圆管的圆心位置三维坐标和焊缝上任意一点的三维坐标，从而得到焊枪的位姿，再根据焊枪的位姿和视觉识别装置采集面与板之间的垂直深度生成焊接路径。优选的是，所述的多自由度机器人控制装置为三自由度机器人控制装置或六自由度机器人控制装置。优选的是，所述焊枪通过法兰固定在焊接机器人的机械臂上。本专利技术带来的有益效果是，本专利技术根据每个待焊接圆管的真实图像信息，确定焊接路径，使其焊接的精度提高了30％以上，从而提高了焊接质量，同时无需人工示教编程操作，大大降低了工人的劳动强度。附图说明图1为本专利技术所述的一种用于管板焊接的视觉机器人系统的原理示意图。图2为一种用于管板焊接的视觉机器人系统在实际应用中的效果图。具体实施方式具体实施方式一：参见图1说明本实施方式，本实施方式所述的一种用于管板焊接的视觉机器人系统，包括中央控制系统1、多自由度机器人控制装置2、焊接机器人3和焊枪4；焊枪4固定在焊接机器人3的机械臂上，且用于对待焊接圆管与待焊接板之间的焊缝进行焊接；焊接机器人3上设有视觉识别装置和测距传感器，该视觉识别装置用于采集待焊接圆管图像，并将其采集的待焊接圆管图像发送至中央控制系统1；测距传感器用于采集视觉识别装置采集面与待焊接板之间的垂直深度；中央控制系统1对接收的待焊接圆管图像进行处理，获得待焊接圆管的圆心位置三维坐标和直径；再根据待焊接圆管的圆心位置三维坐标、待焊接圆管直径及视觉识别装置采集面与待焊接板之间的垂直深度获得焊缝的焊接路径；再根据焊缝的焊接路径发出控制指令至多自由度机器人控制装置2；多自由度机器人控制装置2根据接收的控制指令发出驱动信号至焊接机器人3，使焊接机器人3根据接收的驱动信号进行多自由度动作，从而实现焊接机器人3通过焊枪4对焊缝进行焊接。本实施方式，本专利技术根据每个待焊接圆管的真实图像信息，确定焊接路径，再根据待焊接圆管的焊接路径发出控制指令至多自由度机器人控制装置2；从而控制焊接机器人3的焊接轨迹，整个过程中，根据现场实际的待焊接位置的轨迹进行焊接，使其焊接的精度提高了30％以上，从而提高了焊接质量，同时无需人工示教编程操作，大大降低了工人的劳动强度。具体实施方式二：参见图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一所述的一种用于管板焊接的视觉机器人系统的区别在于，中央控制系统1对接收的待焊接圆管图像进行处理的方式，具体采用视觉边缘提取处理算法实现。具体实施方式三：参见图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式二所述的一种用于管板焊接的视觉机器人系统的区别在于，所述根据待焊接圆管的圆心位置三维坐标、待焊接圆管直径及视觉识别装置采集面与待焊接板之间的垂直深度获得焊缝的焊接路径的具体过程为：根据待焊接圆管的圆心位置三维坐标和待焊接圆管直径，获得焊缝上任意一点的三维坐标，结合待焊接圆管的圆心位置三维坐标和焊缝上任意一点的三维坐标，从而得到焊枪4的位姿，再根据焊枪4的位姿和视觉识别装置采集面与板之间的垂直深度生成焊接路径。本实施方式中，一种用于管板焊接的视觉机器人系统获得焊接路径的过程具体过程操作简单，便于实现。具体实施方式四：参见图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一所述的一种用于管板焊接的视觉机器人系统的区别在于，所述的多自由度机器人控制装置2为三自由度机器人控制装置或六自由度机器人控制装置。具体应用：焊接机器人3移动到工件管-板端面前100mm处，视觉识别装置用于采集待焊接圆管的图像，并将其采集的待焊接圆管的图像发送至中央控制系统1；中央控制系统1通过处理算法获得待焊接圆管的圆心位置坐标以及直径大小，根据待焊接圆管的圆心位置三维坐标、待焊接圆管直径及视觉识别装置采集面与待焊接板之间的垂直深度获得焊缝的焊接路径多自由度机器人控制装置2根据接收的控制指令发出驱动信号至焊接机器人3，使焊接机器人3根据接收的驱动信号进行多自由度动作，从而实现焊接机器人3通过焊枪4对待加工器件的焊接；针对所有的管-板焊缝依次重复上述操作，直至完成焊接，从而完成对整个项目的加工。图2为本专利技术所述一种用于管板焊接的视觉机器人系统在实际应用中的效果图，其中，焊接机器人3在待加工厂区进行焊接的工作。具体实施方式五：参见图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一所述的一种用于管板焊接的视觉机器人系统的区别在于，所述焊枪4通过法兰固定在焊接机器人3的机械臂上。本专利技术所述一种用于管板焊接的视觉机器人系统不局限于上述各实施方式所记载的具体结构，还可以是上述各实施方式所记载的技术特征的合理组合。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于管板焊接的视觉机器人系统，其特征在于，包括中央控制系统(1)、多自由度机器人控制装置(2)、焊接机器人(3)和焊枪(4)；焊枪(4)固定在焊接机器人(3)的机械臂上，且用于对待焊接圆管与待焊接板之间的焊缝进行焊接；焊接机器人(3)上设有视觉识别装置和测距传感器，该视觉识别装置用于采集待焊接圆管图像，并将其采集的待焊接圆管图像发送至中央控制系统(1)；测距传感器用于采集视觉识别装置采集面与待焊接板之间的垂直深度；中央控制系统(1)对接收的待焊接圆管图像进行处理，获得待焊接圆管的圆心位置三维坐标和直径；再根据待焊接圆管的圆心位置三维坐标、待焊接圆管直径及视觉识别装置采集面与待焊接板之间的垂直深度获得焊缝的焊接路径；再根据焊缝的焊接路径发出控制指令至多自由度机器人控制装置(2)；多自由度机器人控制装置(2)根据接收的控制指令发出驱动信号至焊接机器人(3)，使焊接机器人(3)根据接收的驱动信号进行多自由度动作，从而实现焊接机器人(3)通过焊枪(4)对焊缝进行焊接。

【技术特征摘要】
1.一种用于管板焊接的视觉机器人系统，其特征在于，包括中央控制系统(1)、多自由度机器人控制装置(2)、焊接机器人(3)和焊枪(4)；焊枪(4)固定在焊接机器人(3)的机械臂上，且用于对待焊接圆管与待焊接板之间的焊缝进行焊接；焊接机器人(3)上设有视觉识别装置和测距传感器，该视觉识别装置用于采集待焊接圆管图像，并将其采集的待焊接圆管图像发送至中央控制系统(1)；测距传感器用于采集视觉识别装置采集面与待焊接板之间的垂直深度；中央控制系统(1)对接收的待焊接圆管图像进行处理，获得待焊接圆管的圆心位置三维坐标和直径；再根据待焊接圆管的圆心位置三维坐标、待焊接圆管直径及视觉识别装置采集面与待焊接板之间的垂直深度获得焊缝的焊接路径；再根据焊缝的焊接路径发出控制指令至多自由度机器人控制装置(2)；多自由度机器人控制装置(2)根据接收的控制指令发出驱动信号至焊接机器人(3)，使焊接机器人(3)根据接收的驱动信号进行多自由度动作，从而实现焊接机器人(3)通过焊枪(4)对焊缝进行焊接...

【专利技术属性】
技术研发人员：任文博，王子阳，徐哲，王小朋，李海超，
申请(专利权)人：哈尔滨阿尔特机器人技术有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23