人机协作机器人激光焊接及检测系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种人机协作机器人激光焊接及检测系统，系统包含激光焊接单元、协作型机器人单元及光学扫描检测单元；其中，以机器人为中心，激光焊接单元安装在机器人左前方，三维扫描检测单元安装在机器人右前方，各单元均位于机器人工作范围内；协作机器人单元左后方安装有工件存放台，在光学扫描检测单元右后方放置有成品存放箱。本实用新型专利技术采用人机协作型机器人，操作者和机器人可以共用一台激光焊接机，将激光焊接和工件的扫描检测结合在一个工位，节省了设备、人工和场地投入，提高了生产效率。

Laser welding and testing system for human-machine cooperation robot

The utility model provides a man-machine cooperative robot laser welding and testing system, which comprises a laser welding unit, a cooperative robot unit and an optical scanning and testing unit. The robot-centered laser welding unit is installed in the left front of the robot, and a three-dimensional scanning and testing unit is installed in the right front of the robot. Each unit is located in the working range of the robot, and a workpiece storage table is installed at the left rear of the cooperative robot unit, and a finished product storage box is placed at the right rear of the optical scanning detection unit. The utility model adopts a man-machine cooperative robot, and the operator and the robot can share a laser welding machine, which combines laser welding with scanning and testing of the workpiece in a workstation, thus saving the input of equipment, labor and site, and improving the production efficiency.

【技术实现步骤摘要】
人机协作机器人激光焊接及检测系统
本技术属于自动化焊接及检测领域，尤其涉及一种人机协作机器人激光焊接及检测系统。
技术介绍
在激光自动化焊接领域内，常见的焊接方式是机器人与激光焊接机的配合应用，或是机器人与检测设备的配合应用，而且一般使用工业机器人，使用时必须设有防护隔离装置，当工业机器人工作时禁止操作者进入其工作区域。这样激光焊接机就只能用于自动化作业，无法用于部分工件需要手工辅助焊接的场合。此外，在进行自动化检测时需在检测室中配备另一台机器人，从而导致设备、人员投入多，占用场地多。
技术实现思路
针对上述情况，本技术的目的在于提供一种人机协作机器人激光焊接及检测系统，旨在解决操作者和机器人可共用一台激光焊接机，而且焊接机器人可协助进行工件检测的问题。为实现上述目的，本技术所采取的技术方案是：提供一种人机协作机器人激光焊接及检测系统；系统包含激光焊接单元、协作型机器人单元及光学扫描检测单元三个单元；其中，以机器人为中心，激光焊接单元安装在机器人左前方，光学扫描检测单元安装在机器人右前方，各单元均位于机器人手臂工作行程内；协作型机器人单元左后方安装有工件存放台，操作者将加工后的工件放置在工件存放台上等待机器人抓取；在光学扫描检测单元右后方放置有成品存放箱，用于区分放置合格与不合格品。所述激光焊接单元与协作型机器人单元间使用通信电缆进行串口连接，通过系统控制模块进行工作模式信号、系统动作顺序、工作状态信号、报警监测信号的传递，从而在机器人单元配合下完成工件焊接。光学扫描检测单元与协作型机器人单元同样通过通信电缆进行串口连接，通过系统控制模块进行系统动作顺序、工作状态信号、报警监测信号、检测判定信号的传递，从而在协作型机器人单元的配合下完成焊接部位的扫描检测。所述激光焊接单元，由激光单元、冷却单元及电控单元组成；其中，激光单元、冷却单元分别与电控单元进行连接；冷却单元用于维持激光器温度恒定，电控单元是整台设备的电力供给和电气控制部分；系统设有手动和自动两种工作模式，可通过电控单元中控制面板进行模式切换。所述协作型机器人单元，由机器人与控制单元组成；机器人采用人机协作型六轴机器人并配有夹爪，配置有力传感器和嵌入式安全系统，无需设置安全防护措施，操作者可以与机器人友好协同作业。所述光学扫描检测单元，由图形扫描模块、数据处理模块及控制系统组成；所述数据处理模块指三维测量比对软件；所述图形扫描模块包括三维光学扫描仪及其用于固定、照明的扫描辅助装置。工作流程：作业前操作者将系统各设备参数、状态调整至合格；调试结束后系统开始执行焊接作业，操作者将系统工作模式设置为手动模式，然后手持待焊接组件，操作激光焊接机将待焊接组件手动焊接拼接；手动拼接并目视检查合格后操作者将工件放置到工件存放台指定位置；手动作业结束后，操作者将系统工作模式切换为自动模式，通过激光焊接机控制面板上的按钮向系统发送指令开始自动作业；机器人接收到系统指令后按照程序设定的路径抓取工件并移动至激光焊接机工位的焊接位置；机器人移动到位后，向激光焊接机发送焊接指令，激光焊接机收到指令发射激光，机器人同时按照程序设定的动作路径移动工件完成焊接。焊接完成后，激光焊接机停止发射激光；完成焊接作业后操作者可以将系统工作模式切换为手动模式进行下个工件的手动焊接作业，系统处于手动模式时机器人不会向激光焊接工位靠近，可以执行后续扫描、搬运作业，若后续作业完成则移动至原点位置保持待机状态。这样的程序设置可以使操作者作业安全系数更高。焊接作业结束后系统开始执行扫描检测作业，机器人将工件移动至光学扫描检测工位并向光学扫描系统发送作业指令；光学扫描检测单元中扫描仪发射光波，机器人控制工件移动使扫描仪完成对工件焊接部位的扫描检测；扫描结束后光学扫描检测单元对扫描数据进行识别处理，并将处理结果发送至用户电脑，光学扫描检测单元按照工件扫描结果的合格与否向机器人发送指令，机器人按照指令将工件区分放置于成品存放箱内。本技术的有益效果是：采用人机协作型机器人，操作者和机器人可以共用一台激光焊接机，将激光焊接和工件的扫描检测结合在一个工位，节省了设备、人工和场地投入，提高了生产效率。附图说明图1是本技术的系统实物示意图；图2是本技术的系统控制示意图。图中：1、激光焊接单元；2、协作型机器人单元；3、光学扫描检测单元；4、工件存放台；5、电控单元；6、激光单元；7、激光焊接机控制面板；8、人机协作型机器人；9、三维光学扫描仪；10、成品存放箱。具体实施方式为了使本专利技术描述的更加的详细清楚，结合附图对本方案进行进一步说明。如图1、2所示，本技术提供一种人机协作机械手激光焊接检测系统，系统包含激光焊接单元1、协作型机器人单元2及光学扫描检测单元3；激光焊接单元1安装在机器人8左前方，三维扫描检测单元安装在机器人8右前方，各单元均位于机器人8工作范围内；在人机协作型机器人单元2左后方安装有工件存放台4，操作者将加工后的工件放置在工件存放台4上等待机器人8抓取；在光学扫描检测单元右后方放置有成品存放箱10，用于区分放置合格与不合格品。激光焊接单元1与协作型机器人单元2间使用通信电缆进行串口连接，通过系统控制模块进行工作模式信号、系统动作顺序、工作状态信号、报警监测信号的传递，从而在协作型机器人单元2配合下完成工件焊接。光学扫描检测单元3与协作型机器人单元2同样通过通信电缆进行串口连接，通过系统控制模块进行系统动作顺序、工作状态信号、报警监测信号、检测判定信号的传递，从而在协作型机器人单元的配合下完成焊接部位的扫描检测。如图2所示，激光焊接单元1由激光单元6、冷却单元、电控单元5组成；其中，激光单元1、冷却单元分别与电控单元5进行连接；冷却单元用于维持激光器温度恒定，电控单元5是整台设备的电力供给和电气控制部分；系统设有手动和自动两种工作模式，可通过电控单元5中控制面板7进行模式切换。如图2所示，协作型机器人单元2由人机协作型机器人8、控制单元组成；人协作型机器人8采用六轴机器人并配有夹爪，配置有力传感器和嵌入式安全系统，无需设置安全防护措施，操作者可以与机器人8友好协同作业。如图2所示，光学扫描检测单元3由数据处理模块、图形扫描模块及控制系统组成。数据处理模块主要指三维测量比对软件，图形扫描模块包括三维光学扫描仪9及固定、照明等扫描辅助装置。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种人机协作机器人激光焊接及检测系统，其特征在于：系统包含激光焊接单元、协作型机器人单元及光学扫描检测单元；其中，以机器人为中心，激光焊接单元安装在机器人左前方，光学扫描检测单元安装在机器人右前方，各单元均位于机器人手臂工作行程内；协作型机器人单元左后方安装有工件存放台，在光学扫描检测单元右后方放置有成品存放箱；所述激光焊接单元与机器人单元间使用通信电缆进行串口连接，通过系统控制模块进行工作模式信号、系统动作顺序、工作状态信号、报警监测信号的传递；所示光学扫描检测单元与协作型机器人单元通过通信电缆进行串口连接，通过系统控制模块进行系统动作顺序、工作状态信号、报警监测信号、检测判定信号的传递；所述激光焊接单元，由激光单元、冷却单元及电控单元组成；其中，激光单元、冷却单元分别与电控单元进行连接；冷却单元用于维持激光器温度恒定，电控单元是整台设备的电力供给和电气控制部分；所述协作型机器人单元，由机器人与控制单元组成；机器人采用人机协作型六轴机器人并配有夹爪，配置有力传感器和嵌入式安全系统，无需设置安全防护措施，操作者可以与机器人友好协同作业；所述光学扫描检测单元，由图形扫描模块、数据处理模块及控制系统组成；所述数据处理模块指三维测量比对软件；所述图形扫描模块包括三维光学扫描仪及其用于固定、照明的扫描辅助装置。...

【技术特征摘要】
1.一种人机协作机器人激光焊接及检测系统，其特征在于：系统包含激光焊接单元、协作型机器人单元及光学扫描检测单元；其中，以机器人为中心，激光焊接单元安装在机器人左前方，光学扫描检测单元安装在机器人右前方，各单元均位于机器人手臂工作行程内；协作型机器人单元左后方安装有工件存放台，在光学扫描检测单元右后方放置有成品存放箱；所述激光焊接单元与机器人单元间使用通信电缆进行串口连接，通过系统控制模块进行工作模式信号、系统动作顺序、工作状态信号、报警监测信号的传递；所示光学扫描检测单元与协作型机器人单元通过通信电缆进行串口连接，通过系统控制模块进行系统动作顺序、工作状态信号、报警监测信号、检测判定信号的传递；所述激光焊接单元，由激光单元、冷却单元及电控单元组成；其中，激光单元、冷却单元分别与电控单元进行连接；冷却单元用于维持激光器温度恒定，电控单元是整台设备的...

【专利技术属性】
技术研发人员：温天哲，邢联大，孙鹏展，孙京，王小明，谢长胜，
申请(专利权)人：山西通创激光先进制造有限公司，
类型：新型
国别省市：山西,14