一种自动化激光焊接系统技术方案

本发明专利技术提供了一种自动化激光焊接系统，包括机台、激光焊接头驱动装置、工装夹具、3D检测装置、抽烟除尘装置、机械手上下料装置、物料转盘装置、擦拭装置、2D检测装置、分拣装置、工件输送线和扫码装置；焊接头驱动装置驱动激光焊接头移动或偏转；工装夹具实现工件的夹紧和旋转；3D检测装置检测焊缝三维形态；机械手上下料装置用于抓取工件实现上下料；物料转盘装置用于将焊接完的工件依次旋转至擦拭、检测和下料工位；2D检测装置检测焊缝表面的质量状态；扫码装置用于读取条码或二维码，并与焊接参数匹配保存；本发明专利技术具有能环形焊缝工件、自动上下料、焊接、3D/2D检测和分拣等特点，无需人工操作，效率高，使焊接参数与条码对应。

An Automatic Laser Welding System

The invention provides an automatic laser welding system, including a machine platform, a laser welding joint driving device, a fixture, a 3D detection device, a smoke and dust removal device, a manipulator feeding and unloading device, a material turntable device, a wiping device, a 2D detection device, a sorting device, a workpiece conveyor line and a scavenging device; a welding head driving device drives a laser welding joint to move or deflect; and a tooling clamp. It realizes clamping and rotating of workpiece; 3-D detection device detects three-dimensional shape of weld; manipulator feeding and unloading device is used to grasp workpiece to realize feeding and unloading; material turntable device is used to rotate the welded workpiece to wipe, detect and unloading workstation in turn; 2-D detection device detects quality status of weld surface; scanner device is used to read bar code or 2-D code and match welding parameters. The invention has the advantages of annular weld workpiece, automatic feeding and unloading, welding, 3D/2D detection and sorting, no manual operation, high efficiency, and corresponding welding parameters with barcode.

【技术实现步骤摘要】
一种自动化激光焊接系统
本专利技术用于环形焊缝的工件自动焊接，尤其适用于汽车安全气囊发生器外壳的一种自动化激光焊接系统。
技术介绍
随着科学技术的进步和发展，激光已经作为一种工具应用在各行各业。由于激光的高亮度高强度的特性，且激光光斑的尺寸可以通过聚焦镜聚焦到微米量级，激光的聚焦能量非常高，因此非常适用于一些精密要求的工件焊接。另外，随着人们对自动化生产和工件追溯功能的要求越来越高，激光与自动化及工件追溯的结合将是未来自动化工业发展的一个重要方向。目前市场上的激光焊接设备自动化程度不是很高，往往是激光焊接设备作为一个单机，与其它检测、擦拭、分拣等工序脱节，导致效率低下，人工操作繁琐，且焊接后工件无法实现追溯。
技术实现思路
本专利技术提供一种自动化激光焊接系统,实现了扫码、上下料、焊接、3D检测、擦拭、2D检测和分拣等全自动化流程作业，并通过扫码和存储使条码或者二维码信息与焊接参数一一对应保存，实现追溯功能。为解决上述问题，本专利技术提供的技术方案如下：一种自动化激光焊接系统，包括机台和设于机台上的激光焊接头驱动装置、工装夹具、3D检测装置、抽烟除尘装置、机械手上下料装置、物料转盘装置、擦拭装置、2D检测装置，设于机台侧面的分拣装置和设于机台前侧的工件输送线，所述工件输送线上还设有扫码装置；所述激光焊接头驱动装置包括X轴、Y轴、Z轴和R轴，还包括激光焊接头，所述R轴设于Z轴一侧，所述激光焊接头设于R轴一侧；所述工装夹具包括旋转轴和气动卡盘，所述气动卡盘设于旋转轴上侧，所述气动卡盘中部设有待焊工件；所述3D检测装置包括安装支座和3D相机，所述安装支座固定于工装夹具一侧且呈“Z”型，所述3D相机固定于安装支座上侧的底部，且设于工装夹具上方，所述抽烟除尘装置包括气缸底座、气缸、抽烟管和第一检测开关，所述抽烟管和第一检测开关固定于气缸的活塞杆连接板上；所述机械手上下料装置包括底座、四轴机械手、第一抓手和第二抓手，所述四轴机械手设于底座上，第一抓手和第二抓手设于四轴机械手一侧底部，抓手上均安装有第二检测开关；所述物料转盘装置包括旋转轴和设于旋转轴上的载料盘，所述载料盘上设有多个定位孔，所述擦拭装置包括气缸底座、气缸、调速电机、擦拭头和抽尘罩，所述调速电机设于气缸一侧，所述擦拭头安装于调速电机输出轴上，所述抽尘罩设于擦拭头底侧中部；所述2D检测装置包括升降轴底座、升降轴、2D相机和辅助光源，所述2D相机和辅助光源固定于升降轴的滑台上，所述2D相机与载料盘上的工件相对应；所述分拣装置包括料盒支架、料盒、直线轴支架、直线轴、推料气缸和防护罩，所述料盒支架与直线轴支架并排设置，所述料盒设于料盒支架上，所述直线轴设于直线轴支架上，所述推料气缸设于直线轴上部一侧，所述防护罩罩设于直线轴支架上，所述扫码装置包括扫码枪安装板和扫码枪，所述扫码枪安装板呈“7”字型，所述扫码枪安装于扫码枪安装板上侧的底部，所述工件输送线包括支架、输送带、载具和顶升气缸，所述输送带设于支架上，所述载具设于输送带上，所述顶升气缸设于载具底部。优选地，所述激光焊接头驱动装置用于驱动激光焊接头移动或者偏转，用于调整焊接工件时入射激光的位置和角度。优选地，所述气动卡盘用于夹持工件，旋转轴用于驱动工件旋转。优选地，所述3D检测装置采用3D相机检测焊缝三维形态，当焊缝旋转至相机测量区域时，3D相机对焊缝三维形态进行测量，保存测量数据并判断焊缝是否合格。优选地，所述抽烟除尘装置用于抽除焊接过程中产生的烟尘，抽烟除尘装置上的第一检测开关检测到工件时进行焊接，没有检测到工件时不焊接。优选地，所述机械手上下料装置的第一抓手用于抓取焊接前的工件，第二抓手用于抓取焊接后的工件，所述第二检测开关用于检测是否有抓取到工件。优选地，所述物料转盘装置用于将焊接完的工件依次旋转至擦拭工位、检测工位和下料工位。优选地，所述擦拭装置用于擦除工件表面的灰尘，所述抽尘罩连接外部的抽风装置将灰尘抽走。优选地，所述2D检测装置主要用于工件焊缝表面质量的检测，通过调节所述升降轴的滑台高度来调节2D相机与工件表面的距离。优选地，所述分拣装置的直线轴用于将不合格工件传输至料盒对应的位置，所述推料气缸用于将不合格品推至料盒对应的格子内，所述料盒分为多个小格子，分别用于存放不同类别的不合格品。优选地，所述扫码装置用于读取工件上的条码或者二维码，将读取的信息传输给控制系统，使条码或者二维码信息与焊接参数一一对应保存。采用上述方案，本专利技术相对于现有技术的有益效果如下：(1)、通过采用焊接头驱动装置，既可以调整焊接时入射激光的X、Y、Z轴位置，也可以调节入射激光的角度；(2)、采用工装夹具，可实现工件精密装夹，保证焊接精度；(3)、采用3D检测装置，可以检测焊缝的三维形态，判断焊缝是否合格，避免了人工的误检，提高了效率；(4)、通过抽烟除尘装置，可抽除焊接过程中产生的烟尘，有助于提高焊接质量和降低激光焊接头内镜片的污染，同时抽烟除尘装置上的检测开关可以检测是否有工件，避免无工件或者工件装夹不正确时焊接；(5)、通过采用上下料机械手装置，在四轴机械手上装有两个气动抓手，分别用于抓取焊前和焊后的工件，实现自动抓取工件，提高效率，降低人工成本；(6)、通过采用物料转盘，将焊接完的工件依次旋转至擦拭工位、检测工位、下料工位，便于实现各工序自动化运行；(7)、通过采用擦拭装置，当工件随料盘旋转至擦拭工位时，擦拭头自动将工件表面的灰尘擦除，提高了效率，节省了人力；(8)、通过采用2D检测装置，当工件随料盘旋转至检测工位时，可自动拍照检测焊缝的质量，避免了人工的误检，提高了效率；(9)、通过采用分拣装置，将不合格品分类存放在对应的料盒中，便于不合格品存放和管理；(10)、通过采用扫码装置，可读取工件上的条码或者二维码，将读取的信息传输给控制系统，使条码或者二维码与焊接参数一一对应，便于实现工件追溯功能。附图说明为了更清楚的说明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需使用的附图作简单介绍。图1为本专利技术的整体结构示意图；图2为本专利技术的焊接头驱动装置示意图；图3为本专利技术的工装夹具装置示意图；图4为本专利技术的3D检测装置示意图；图5为本专利技术的抽烟除尘装置示意图；图6为本专利技术的机械手上下料装置示意图；图7为本专利技术的物料转盘装置示意图；图8为本专利技术的擦拭装置示意图；图9为本专利技术的2D检测装置示意图；图10为本专利技术的分拣装置示意图；图11为本专利技术的扫码装置示意图；图12为本专利技术的工件输送线示意图；图13为本专利技术的工序流程图。图中：1.焊接头驱动装置，2.工装夹具，3.3D检测装置，4.抽烟除尘装置，5.机械手上下料装置，6.物料转盘装置，7.擦拭装置，8.2D检测装置，9.不合格品分拣装置，10.扫码装置，11.工件输送线，12.机台，101.X轴，102.Y轴，103.Z轴，104.R轴，105.激光焊接头，201.旋转轴，202.气动卡盘，301.安装支座，302.3D相机，401.气缸底座，402.气缸，403.抽烟管，404.第一检测开关，501.机械手底座，502.四轴机械手，503.第一抓手，504.第二抓手，601.旋转轴，602.载料盘，701.气缸底座，702.升降气缸，703.调速电机，704.擦本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自动化激光焊接系统，其特征在于：包括机台和设于机台上的激光焊接头驱动装置、工装夹具、3D检测装置、抽烟除尘装置、机械手上下料装置、物料转盘装置、擦拭装置、2D检测装置，设于机台侧面的分拣装置和设于机台前侧的工件输送线，所述工件输送线上还设有扫码装置；所述激光焊接头驱动装置包括X轴、Y轴、Z轴和R轴，还包括激光焊接头，所述R轴设于Z轴一侧，所述激光焊接头设于R轴一侧；所述工装夹具包括旋转轴和气动卡盘，所述气动卡盘设于旋转轴上侧，所述气动卡盘中部设有待焊工件；所述3D检测装置包括安装支座和3D相机，所述安装支座固定于工装夹具一侧且呈“Z”型，所述3D相机固定于安装支座上侧的底部，且设于工装夹具上方，所述抽烟除尘装置包括气缸底座、气缸、抽烟管和第一检测开关，所述抽烟管和第一检测开关固定于气缸的活塞杆连接板上；所述机械手上下料装置包括底座、四轴机械手、第一抓手和第二抓手，所述四轴机械手设于底座上，第一抓手和第二抓手设于四轴机械手一侧底部，抓手上均安装有第二检测开关；所述物料转盘装置包括旋转轴和设于旋转轴上的载料盘，所述载料盘上设有多个定位孔，所述擦拭装置包括气缸底座、气缸、调速电机、擦拭头和抽尘罩，所述调速电机设于气缸一侧，所述擦拭头安装于调速电机输出轴上，所述抽尘罩设于擦拭头底侧中部；所述2D检测装置包括升降轴底座、升降轴、2D相机和辅助光源，所述2D相机和辅助光源固定于升降轴的滑台上，所述2D相机与载料盘上的工件相对应；所述分拣装置包括料盒支架、料盒、直线轴支架、直线轴、推料气缸和防护罩，所述料盒支架与直线轴支架并排设置，所述料盒设于料盒支架上，所述直线轴设于直线轴支架上，所述推料气缸设于直线轴上部一侧，所述防护罩罩设于直线轴支架上，所述扫码装置包括扫码枪安装板和扫码枪，所述扫码枪安装板呈“7”字型，所述扫码枪安装于扫码枪安装板上侧的底部，所述工件输送线包括支架、输送带、载具和顶升气缸，所述输送带设于支架上，所述载具设于输送带上，所述顶升气缸设于载具底部。...

【技术特征摘要】
1.一种自动化激光焊接系统，其特征在于：包括机台和设于机台上的激光焊接头驱动装置、工装夹具、3D检测装置、抽烟除尘装置、机械手上下料装置、物料转盘装置、擦拭装置、2D检测装置，设于机台侧面的分拣装置和设于机台前侧的工件输送线，所述工件输送线上还设有扫码装置；所述激光焊接头驱动装置包括X轴、Y轴、Z轴和R轴，还包括激光焊接头，所述R轴设于Z轴一侧，所述激光焊接头设于R轴一侧；所述工装夹具包括旋转轴和气动卡盘，所述气动卡盘设于旋转轴上侧，所述气动卡盘中部设有待焊工件；所述3D检测装置包括安装支座和3D相机，所述安装支座固定于工装夹具一侧且呈“Z”型，所述3D相机固定于安装支座上侧的底部，且设于工装夹具上方，所述抽烟除尘装置包括气缸底座、气缸、抽烟管和第一检测开关，所述抽烟管和第一检测开关固定于气缸的活塞杆连接板上；所述机械手上下料装置包括底座、四轴机械手、第一抓手和第二抓手，所述四轴机械手设于底座上，第一抓手和第二抓手设于四轴机械手一侧底部，抓手上均安装有第二检测开关；所述物料转盘装置包括旋转轴和设于旋转轴上的载料盘，所述载料盘上设有多个定位孔，所述擦拭装置包括气缸底座、气缸、调速电机、擦拭头和抽尘罩，所述调速电机设于气缸一侧，所述擦拭头安装于调速电机输出轴上，所述抽尘罩设于擦拭头底侧中部；所述2D检测装置包括升降轴底座、升降轴、2D相机和辅助光源，所述2D相机和辅助光源固定于升降轴的滑台上，所述2D相机与载料盘上的工件相对应；所述分拣装置包括料盒支架、料盒、直线轴支架、直线轴、推料气缸和防护罩，所述料盒支架与直线轴支架并排设置，所述料盒设于料盒支架上，所述直线轴设于直线轴支架上，所述推料气缸设于直线轴上部一侧，所述防护罩罩设于直线轴支架上，所述扫码装置包括扫码枪安装板和扫码枪，所述扫码枪安装板呈“7”字型，所述扫码枪安装于扫码枪安装板上侧的底部，所述工件输送线包括支架、输送带、载具和顶升气缸，所述输送带设于支架上，所述载具设于输送带上，所述顶升气缸设于载具底部...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈有章，
申请(专利权)人：深圳市华天世纪激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44