结构件焊缝智能磨抛机器人在线打磨系统技术方案

本发明专利技术公开的结构件焊缝智能磨抛机器人在线打磨系统，包括：六轴机器人；通过电机支架安装在所述六轴机器人的末端执行器上的打磨电机，在所述打磨电机的输出轴上固定有打磨轮；其还包括：通过相机支架安装在所述电机支架上的视觉装置以及变频器、控制柜和工控机，视觉装置包括激光线扫描装置和视觉测量单元；激光线扫描装置发出激光线扫描焊缝，视觉测量单元识别焊缝轮廓，提取焊缝高度特征点，打磨过程中视觉装置不断向六轴机器人发送焊缝特征点坐标，实现了打磨过程中轨迹和高度的实时调整。本发明专利技术实现了打磨过程中轨迹和高度的实时调整，克服了传统试教获取轨迹过程中的操作繁琐、耗时、耗力等问题方法，实现了真正意义上的智能磨抛。

【技术实现步骤摘要】
结构件焊缝智能磨抛机器人在线打磨系统
本专利技术涉及一种工业机器人自动化在线打磨领域的技术，具体设计结构件焊缝智能磨抛机器人在线打磨系统。
技术介绍
金属焊接成型技术以其连接性能好、强度高、用料少、工艺简单等优点，被广泛运用在各类结构件的成型过程中。而焊后焊接毛刺、凸痕、焊道不均匀等现象的出现大大降低了工件间的连接强度，其疲劳能力也随之下降。因此为改善其焊接后的性能，在焊接完成后对焊接区域进行磨抛处理显得尤其重要。目前大都采用传统的手工磨抛，人工操作存在效率低、磨抛质量不稳定、成本高等问题，且磨抛环境下的粉尘还会危害身体，传统的机器人焊缝磨抛需要对每一个工件进行试教处理，过程繁琐、复杂，影响加工效率，且在实际的焊缝磨抛过程中常常因为存在焊缝变形、变错边以及工件加工装配误差等因素造成各焊缝位置和尺寸不一致，导致焊缝磨抛与机器人示教路径有偏差，使得磨抛质量难以保证，因此迫切需要对焊缝的智能磨抛的研究与实现。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于结构间传统的手工磨抛，人工操作存在效率低、磨抛质量不稳定、成本高等问题,而提供一种结构件焊缝智能磨抛机器人在线打磨系统。本专利技术所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：结构件焊缝智能磨抛机器人在线打磨系统，包括：六轴机器人；通过电机支架安装在所述六轴机器人的末端执行器上的打磨电机，在所述打磨电机的输出轴上固定有打磨轮；其特征在于，还包括：通过相机支架安装在所述电机支架上的视觉装置，所述视觉装置包括激光线扫描装置和视觉测量单元；所述激光线扫描装置发出激光线扫描焊缝，所述视觉测量单元识别焊缝轮廓，提取焊缝高度特征点，打磨过程中视觉装置不断向六轴机器人发送焊缝特征点坐标，实现了打磨过程中轨迹和高度的实时调整；变频器，所述变频器与所述打磨电机控制连接，用于控制电机的转速；控制柜，所述控制柜与所述变频器控制连接；工控机，所述工控机通过交换机、阀岛与所述六轴机器人、视觉装置以及控制柜通讯连接；在所述工控机上设置有显示器并写入有机器人通讯软件包；所述阀岛集成了信号的输入/输出及信号的控制。在本专利技术的一个优选实施例中，所述六轴机器人为KUKA六轴机器人，型号是KR210R2700EXTRA。在本专利技术的一个优选实施例中，所述控制柜的型号KRC4。在本专利技术的一个优选实施例中，所述阀岛的型号是VV5QC4106C10SD6F2N。在本专利技术的一个优选实施例中，所述打磨电机的型号是ACmotorDRE100M2/FL/LN，能将输入的电压信号转换为电机轴上的机械输出量，驱动所述打磨轮旋转运动。在本专利技术的一个优选实施例中，所述的变频器型号是-FCMTF11A022503-E21A-11/MTA11A-503-S623-D01-00,用于控制电机的转速。在本专利技术的一个优选实施例中，所述视觉测量单元为3D视觉测量单元，包括LJ-G20测量头、LJ-GC10专用线缆、LG-G5001视觉控制器，所述LJ-G20测量头通过LJ-GC10专用线缆与LG-G5001视觉控制器连接，所述的LG-G5001视觉控制器通过交换机、阀岛与所述工控机通讯连接，所述的LG-G5001视觉控制器通过LGH1W接口软件控制LJ-G20测量头，用于提取焊缝轮廓和焊缝高度。在本专利技术的一个优选实施例中，所述的交换机型号是SiemensSCALANCEX108PoE。由于采用了如上的技术方案，本专利技术的结构件焊缝智能磨抛机器人在线打磨系统实现了打磨过程中轨迹和高度的实时调整，克服了传统试教获取轨迹过程中的操作繁琐、耗时、耗力等问题方法，实现了真正意义上的智能磨抛。本专利技术结构件焊缝智能磨抛机器人在线打磨系统与现有技术相比，具有以下优点:1)通过六轴机器人和视觉测量单元信号的实时交换，实现了磨抛轨迹和磨抛高度的在线调整，解决了焊缝磨抛过程中的自适应问题，能够适应不同环境和焊缝形状。2)能够替代目前传统的试教磨抛焊缝的方式，克服了传统试教机器人磨抛耗时、耗力等问题。3)用工控机代替高性能服务器，节约成本。4)该方法解决了对工件高定位精度的要求，降低了打磨过程中的装夹误差。附图说明图1为本专利技术结构件焊缝智能磨抛机器人在线打磨系统的三维模型示意图。图2为本专利技术结构件焊缝智能磨抛机器人在线打磨系统中的打磨电机、电机支架、相机支架、视觉装置的组装示意图。图3为本专利技术结构件焊缝智能磨抛机器人在线打磨系统进行手眼标定方法的示意图。图4为本专利技术结构件焊缝智能磨抛机器人在线打磨系统实时调整打磨轨迹流程图。具体实施方式以下结合附图和具体实施方式来进一步描述本专利技术。参见图1和图2，图中所示的结构件焊缝智能磨抛机器人在线打磨系统，包括一六轴机器人1，该六轴机器人1为KUKA六轴机器人，型号是KR210R2700EXTRA。当然也局限于KUKA六轴机器人，其余的六轴机器人均可以。在六轴机器人1的末端执行器1a上通过电机支架3安装有打磨电机2，打磨电机2和电机支架3构成打磨系统。在打磨电机2的输出轴上固定有打磨轮4。打磨电机2的型号是ACmotorDRE100M2/FL/LN，能将输入的电压信号转换为电机轴上的机械输出量，驱动打磨轮4旋转运动。变频器(图中未示出)与打磨电机2控制连接，变频器型号是-FCMTF11A022503-E21A-11/MTA11A-503-S623-D01-00,用于控制打磨电机2的转速。变频器与控制柜(图中未示出)控制连接，控制柜的型号KRC4。视觉装置7通过相机支架5安装在电机支架3上，视觉装置7包括激光线扫描装置和视觉测量单元；激光线扫描装置发出激光线6扫描结构件9上的焊缝8，视觉测量单元识别焊缝8轮廓，提取焊缝8高度特征点，打磨过程中视觉装置7不断向六轴机器人1发送焊缝特征点坐标，实现了打磨过程中轨迹和高度的实时调整。视觉测量单元为3D视觉测量单元，包括LJ-G20测量头、LJ-GC10专用线缆、LG-G5001视觉控制器，所述LJ-G20测量头通过LJ-GC10专用线缆与LG-G5001视觉控制器连接，所述的LG-G5001视觉控制器通过交换机、阀岛与所述工控机通讯连接，所述的LG-G5001视觉控制器通过LGH1W接口软件控制LJ-G20测量头，用于提取焊缝轮廓和焊缝高度。工控机通过交换机、阀岛与六轴机器人1、视觉装置7以及控制柜通讯连接；在工控机上设置有显示器并写入有机器人通讯软件包；阀岛的型号是VV5QC4106C10SD6F2N，集成了信号的输入/输出及信号的控制；交换机型号是SiemensSCALANCEX108PoE。如图3和图4所示，本专利技术结构件焊缝智能磨抛机器人在线打磨系统的操作方法具体步骤如下:步骤1:将视觉装置7、打磨系统安装于六轴机器人1本体上，通过手眼标定，确定六轴机器人1的坐标与视觉装置7的坐标转化关系。具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.结构件焊缝智能磨抛机器人在线打磨系统，其特征在于，包括：/n六轴机器人；/n通过电机支架安装在所述六轴机器人的末端执行器上的打磨电机，在所述打磨电机的输出轴上固定有打磨轮；其特征在于，还包括：/n通过相机支架安装在所述电机支架上的视觉装置，所述视觉装置包括激光线扫描装置和视觉测量单元；所述激光线扫描装置发出激光线扫描焊缝，所述视觉测量单元识别焊缝轮廓，提取焊缝高度特征点，打磨过程中视觉装置不断向六轴机器人发送焊缝特征点坐标，实现了打磨过程中轨迹和高度的实时调整；/n变频器，所述变频器与所述打磨电机控制连接，用于控制电机的转速；/n控制柜，所述控制柜与所述变频器控制连接；/n工控机，所述工控机通过交换机、阀岛与所述六轴机器人、视觉装置以及控制柜通讯连接；在所述工控机上设置有显示器并写入有机器人通讯软件包；所述阀岛集成了信号的输入/输出及信号的控制。/n

【技术特征摘要】
1.结构件焊缝智能磨抛机器人在线打磨系统，其特征在于，包括：
六轴机器人；
通过电机支架安装在所述六轴机器人的末端执行器上的打磨电机，在所述打磨电机的输出轴上固定有打磨轮；其特征在于，还包括：
通过相机支架安装在所述电机支架上的视觉装置，所述视觉装置包括激光线扫描装置和视觉测量单元；所述激光线扫描装置发出激光线扫描焊缝，所述视觉测量单元识别焊缝轮廓，提取焊缝高度特征点，打磨过程中视觉装置不断向六轴机器人发送焊缝特征点坐标，实现了打磨过程中轨迹和高度的实时调整；
变频器，所述变频器与所述打磨电机控制连接，用于控制电机的转速；
控制柜，所述控制柜与所述变频器控制连接；
工控机，所述工控机通过交换机、阀岛与所述六轴机器人、视觉装置以及控制柜通讯连接；在所述工控机上设置有显示器并写入有机器人通讯软件包；所述阀岛集成了信号的输入/输出及信号的控制。


2.如权利要求1所述的结构件焊缝智能磨抛机器人在线打磨系统，其特征在于，所述六轴机器人为KUKA六轴机器人，型号是KR210R2700EXTRA。


3.如权利要求1所述的结构件焊缝智能磨抛机器人在线打磨系统，其特征在于，所述控制柜的型号KRC4。


4.如权利要求1所述的结构件焊缝智能磨抛机器人在线打磨系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓朝晖，葛吉民，刘伟，李尉，李重阳，陈曦，彭德平，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43