一种基于线激光扫描的集装箱角柱焊接装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于线激光扫描的集装箱角柱焊接装置及方法，该装置包括控制器、变位机、焊接机械臂和激光传感器，包括控制器、变位机、焊接机械臂和激光传感器，所述变位机包括焊接台、两支撑板和两变位盘，所述焊接台固定设置在两所述变位盘之间，所述变位盘连接一变位电机，焊接机械臂端部设有一焊枪和所述激光传感器，本发明专利技术的有益效果是：采用可变位的焊接台固定待焊接工件，能焊接多个面上的焊缝；采用激光传感器扫描待焊接工件的位置信息；通过关键点提取算法，将复杂焊缝分割为多个直线或弧线短焊缝实现对不规则焊件焊接，实现对不规则焊缝的自动焊接，提高生产效率。

A welding device and method of container corner column based on line laser scanning

The invention provides a container corner column welding device and method based on line laser scanning. The device includes a controller, a positioner, a welding mechanical arm and a laser sensor, including a controller, a positioner, a welding mechanical arm and a laser sensor. The positioner includes a welding platform, two support plates and two positioners. The welding platform is fixed between the two positioners The displacement plate is connected with a displacement motor, and a welding gun and the laser sensor are arranged at the end of the welding mechanical arm. The beneficial effects of the invention are: the welding table with variable position is used to fix the workpiece to be welded, and the welding seams on multiple surfaces can be welded; the laser sensor is used to scan the position information of the workpiece to be welded; the complex welding seams are divided into multiple straight lines or arcs through the key point extraction algorithm The short weld can realize the welding of irregular weldment, realize the automatic welding of irregular weld and improve the production efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种基于线激光扫描的集装箱角柱焊接装置及方法
本专利技术涉及集装箱制造领域，尤其涉及一种基于线激光扫描的集装箱角柱焊接装置及方法。
技术介绍
集装箱运输具有方便、简捷、安全等特点，在货物运输业中占有重要地位。集装箱制造过程中需要将角件和角柱焊接到一起，由于角件和角柱连接处许焊接的焊缝一般不在同一平面上，且焊缝线复杂；传统的自动焊接技术通过对焊接机械臂采用示教再现或离线编程的方法,只能够满足固定位置的焊接，难以解决需要多面复杂焊缝的焊接。目前，集装箱制造过程中，角件和角柱的焊接工作大多通过人工手动焊接，造成角件和角柱的焊接劳动强度大、焊接成本高的现象。
技术实现思路
为解决集装箱制造过程中角件和角柱焊接无法自动焊接的问题，本专利技术的实施例提出一种基于线激光扫描的集装箱角柱焊接装置及方法。一种基于线激光扫描的集装箱角柱焊接装置，包括控制器、变位机、焊接机械臂和激光传感器，所述变位机包括焊接台、两支撑板和两变位盘，两所述变位盘分别可转动设置于两所述支撑板上，所述焊接台固定设置在两所述变位盘之间，所述焊接台用于安装待焊接角件和角柱，所述变位盘连接一变位电机，所述变位电机用于驱动所述变位盘转动变换工位，所述焊接机械臂与所述变位机相邻设置，焊接机械臂端部设有一焊枪，用于焊接工件，所述激光传感器固定在所述焊接机械臂端部，所述激光扫描器用于扫描所述角件与所述角柱的N条连接缝，获得N组连接缝数据，N为大于1的整数，所述控制器用于将N组连接缝数据拼接成一焊接曲线，并将焊接曲线分隔成多条焊缝段，并区分每一焊缝段为直线焊缝段还是曲线焊缝段，并对直线焊缝段提取直线关键点，对曲线焊缝段提取曲线关键点，所述焊接机械臂用于控制所述焊枪按照所述直线关键点数据直线焊接所述角件和所述角柱并根据所述曲线关键点数据曲线焊接所述角件和所述角柱。进一步地，所述焊接台上设有两角件夹具，两所述角件夹具分别设置于所述焊接台的两端，用于夹块所述待焊接的角件和角柱。进一步地，所述焊接台上固定设有多个限位块，用于将待焊接的角柱限位于多个所述限位块中间。进一步地，所述焊接机械臂端部设有焊接夹具，所述焊枪和所述激光传感器固定夹持在所述焊接夹具上。一种基于线激光扫描的集装箱角柱焊接及方法，包括以下步骤：步骤S1：装夹待焊接的角件和角柱；步骤S2：通过激光传感器对角件和角柱的连接缝进行扫描，获得N条连接缝数据，N为大于1的整数；步骤S3：控制器对每组连接缝数据进行中值滤波均获得一组有效数据点，提取每组有效数据点中的点焊点数据，每组有效数据点中的所有点焊点连接形成一直线焊缝段；步骤S4：将N组连接缝数据中的有效数据点连接形成焊接曲线，对所述焊接曲线去除步骤S3中所有直线焊缝段，通过曲率法将剩下的焊接曲线分隔成多个焊缝段；步骤S5：将步骤S4分隔出的焊缝段通过曲率法判断其为直线焊缝段或曲线焊缝段，并对并对步骤S3和步骤S4中的所有直线焊缝段提取直线关键点，以及对步骤S4中的所有曲线焊缝段提取曲线关键点；步骤S6：焊接机械臂获取所有直线关键点数据和所有曲线关键点数据，并控制所述焊枪根据每组直线焊缝段的直线关键点直线焊接所述角件和所述角柱，或根据每组曲线焊缝段的曲线关键点数据曲线焊接所述角件和所述角柱。进一步地，所述步骤S2中激光传感器扫描角件和角柱一个面上的连接缝得到一组连接缝数据，角件和角柱旋转90°，激光传感器扫描下一个面上连接缝，直至获得N条连接缝数据。进一步地，所述直线关键点为直线焊接段的起点和终点，所述曲线关键点为曲线焊接段的起点、中点和终点。进一步地，所述步骤S3中将N组连接缝数据连接形成焊接曲线的方法是：提取N组连接缝数据中，同时存在两组数据中的点为连接点，通过连接点将N组连接缝数据连接成焊接曲线。本专利技术的有益效果是：采用可变位的焊接台固定待焊接工件，能焊接多个面上的焊缝；采用激光传感器扫描待焊接的焊接位置，通过焊接关键点提取算法，将复杂焊缝分割为多个直线或弧线短焊缝实现对不规则焊件焊接，实现集装箱制造过程中对角件和角柱的自动焊接，提高集装箱制造过程中自动化过程、降低集装箱制造成本。附图说明图1是本专利技术待焊接的角件3和角柱7的结构示意图。图2是本专利技术角件3和角柱7待焊接的连接缝11的结构示意图。图3是本专利技术一种基于线激光扫描的集装箱角柱焊接装置结构示意图。图4是图3中变位机15的结构示意图。图5是本专利技术一种基于线激光扫描的集装箱角柱焊接装置中控制器12连接关系示意图。图6是焊接关键点提取算法流程图。图7是图2中连接缝11上的两组连接缝数据点。图8是本专利技术一种基于线激光扫描的集装箱角柱焊接方法流程图。图中：1-变位盘，2-角件夹具，3-角件，4-激光束，5-激光传感器，6-焊枪，7-角柱，8-焊接台，9-焊接机械臂，10-定位块，11-连接缝，12-控制器，13-变位电机，14-避位孔，15-变位机，16-支撑板。具体实施方案为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。如图1和图2所示，本实施例中，需要将两角件3与角柱7焊接在一起，所述角柱3为矩形块，设置于所示角柱7的两端，所述角柱7的端部为开口状，并部分包围所述角件3，形成四条需要焊接的连接缝11，四条连接缝11中一组对边上分别设有两个点焊点，所述点焊点事先由人工点焊形成，从而使所述角件3和所述角柱7固定在一起，本专利技术在一种基于线激光扫描的集装箱角柱焊接装置在本实施例中需要实现的功能是自动焊接四条所述连接缝11，使其形成一条完整的焊缝。如图3和图4所示，一种基于线激光扫描的集装箱角柱焊接装置，包括控制器12、变位机15、焊接机械臂9和激光传感器5，所述变位机15包括焊接台8、两支撑板14和两变位盘1，所述支撑板16用于支撑所述变位机15，两所述变位盘4分别可转动设置于两所述支撑板16上，所述焊接台8固定设置在两所述变位盘1之间，所述焊接台8两端设有两避位孔14，两所述变位盘1连接一变位电机13，所述变位电机13连接所述控制器12，所述焊接台8上设有两角件夹具5和多个定位块13，所述定位块10用于定位所述角柱7，两所述角件夹具2分别设置在所述焊接台8两端，用于夹紧所述角件3，且所述角件3与所述角住7的连接缝11位于所述避位孔14的正上方，使所述角件3与所述角柱7底面的连接缝11露出，所述变位盘1可在所述变位电机13带动下转动，从而带动所述焊接台8旋转，并使待焊接的角件3和角柱7旋转变换工位。所述焊接机械臂9与所述变位机15相邻设置，焊接机械臂9端部设有一焊接夹具(图中未画出)，所述焊接夹具上设有一焊枪6，用于焊接所述连接缝11，所述激光传感器5固定在所述焊接夹具上并与所述焊枪6有一定的距离，防止焊接时产生的高温烫伤所述激光传感器5，所述激光传感器5用于发出激光束4扫描待焊接的连接缝11，并将扫描结果传输至所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于线激光扫描的集装箱角柱焊接装置，其特征在于：包括控制器、变位机、焊接机械臂和激光传感器，所述变位机包括焊接台、两支撑板和两变位盘，两所述变位盘分别可转动设置于两所述支撑板上，所述焊接台固定设置于两所述变位盘之间，所述焊接台用于安装待焊接角件和角柱，两所述变位盘分别连接变位电机，所述变位电机用于驱动所述变位盘转动变换工位，所述焊接机械臂与所述变位机相邻设置，焊接机械臂端部设有一焊枪，用于焊接工件，所述激光传感器固定在所述焊接机械臂端部，所述激光扫描器用于扫描所述角件与所述角柱的N条连接缝，获得N组连接缝数据，N为大于1的整数，所述控制器用于将N组连接缝数据拼接成一焊接曲线，将焊接曲线分隔成多条焊缝段，并区分每一焊缝段为直线焊缝段还是曲线焊缝段，对直线焊缝段提取直线关键点，对曲线焊缝段提取曲线关键点，所述焊接机械臂用于控制所述焊枪按照所述直线关键点数据直线焊接所述角件和所述角柱并根据所述曲线关键点数据曲线焊接所述角件和所述角柱。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于线激光扫描的集装箱角柱焊接装置，其特征在于：包括控制器、变位机、焊接机械臂和激光传感器，所述变位机包括焊接台、两支撑板和两变位盘，两所述变位盘分别可转动设置于两所述支撑板上，所述焊接台固定设置于两所述变位盘之间，所述焊接台用于安装待焊接角件和角柱，两所述变位盘分别连接变位电机，所述变位电机用于驱动所述变位盘转动变换工位，所述焊接机械臂与所述变位机相邻设置，焊接机械臂端部设有一焊枪，用于焊接工件，所述激光传感器固定在所述焊接机械臂端部，所述激光扫描器用于扫描所述角件与所述角柱的N条连接缝，获得N组连接缝数据，N为大于1的整数，所述控制器用于将N组连接缝数据拼接成一焊接曲线，将焊接曲线分隔成多条焊缝段，并区分每一焊缝段为直线焊缝段还是曲线焊缝段，对直线焊缝段提取直线关键点，对曲线焊缝段提取曲线关键点，所述焊接机械臂用于控制所述焊枪按照所述直线关键点数据直线焊接所述角件和所述角柱并根据所述曲线关键点数据曲线焊接所述角件和所述角柱。


2.根据权利要求1所述的一种基于线激光扫描的集装箱角柱焊接装置，其特征在于：所述焊接台上设有两角件夹具，两所述角件夹具分别设置于所述焊接台的两端，用于装夹所述待焊接的角件和角柱。


3.根据权利要求1所述的一种基于线激光扫描的集装箱角柱焊接装置，其特征在于：所述焊接台上固定设有多个限位块，用于将待焊接的角柱限位于多个所述限位块中间。


4.根据权利要求1所述的一种基于线激光扫描的集装箱角柱焊接装置，其特征在于：所述焊接机械臂端部设有焊接夹具，所述焊枪和所述激光传感器固定夹持在所述焊接夹具上。


5.一种基于线激光扫描的集装箱角柱焊接方法，其特征在于:包括以下步骤：
步骤S1：装夹待焊接的角件...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉丹，文国军，吴丹，陈方，胡自飞，夏雨，袁成翔，唐志强，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北;42