一种智能柔性组对拼焊机器人系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种智能柔性组对拼焊机器人系统及方法，包括组对机器人上连接的精定位视觉单元，与全局视觉单元构成粗精两级定位系统；组对机器人通过机器人快换工具连接拾取拼焊工装和组对拼焊工装，通过电控系统控制拾取拼焊工装和组对拼焊工装的磁性的有无，磁吸完成焊接结构件的拾取、精确定位和组对拼装；焊接机器人通过智能焊缝传感器对焊接构件上焊缝进行寻位，实现点焊和满焊作业。相比于传统定位组对拼焊工装节省了大量的人力和时间，智能化程度高。利用组对机器人与焊接机器人配合协同，柔性化程度高，有效提高系统内机器人的使用效率和焊接生产效率，保证焊接生产的质量。

【技术实现步骤摘要】
一种智能柔性组对拼焊机器人系统及方法
本专利技术涉及机器人焊接自动化生产领域，特别是涉及一种智能柔性组对拼焊机器人系统及方法，可实现焊接结构件的组对及后续的焊接生产。
技术介绍
焊接作为与制造业密切相关的重要生产方式，随着工业生产的现代化发展逐步深入，使焊接结构件的应用范围不断扩大，广泛应用于交通、化工、建筑和通用机械等。这些焊接结构件都是由一个或若干个不同的零部件焊接而成。传统生产焊接结构件是人工进行各零部件的定位组对点焊，然后再进行手工焊接，焊接质量和一致性难以保证的同时人工劳动强度大，工作环境恶劣；近些年随着自动化技术的发展，焊接机器人也被应用在焊接结构件的生产中，虽然能提高焊接生产柔性，提高生产效率；但是焊接结构件前期的定位组对点焊的工作仍然由人工手工焊接完成。难以满足现代化焊接生产的连续高度生产和精细制造的要求。因此，设计一种可自动对焊接结构件组对拼焊的智能柔性系统成为了高效焊接生产的关键。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的上述缺陷，本专利技术的目的在于提供一种智能柔性、结构简单及通用性强的组对拼焊机器人焊接系统，利用组对机器人与焊接机器人配合协同，有效提高系统内机器人的使用效率和焊接生产效率，保证焊接质量。本专利技术是通过下述技术方案来实现的。本专利技术给出了一种智能柔性组对拼焊机器人系统，包括焊接平台、组对机器人、拾取拼焊工装、全局视觉单元、焊接机器人、电控系统、定位组对拼焊工装、物料区和精定位视觉单元；所述组对机器人和焊接机器人分别设于焊接平台侧，全局视觉单元设于物料区和焊接平台视场范围内；所述组对机器人上连接有精定位视觉单元，与全局视觉单元构成粗精两级定位系统；组对机器人通过机器人快换工具连接拾取拼焊工装和定位组对拼焊工装，通过电控系统控制拾取拼焊工装和定位组对拼焊工装的磁性的有无，磁吸完成焊接结构件的拾取、精确定位和组对拼装；所述焊接机器人上连接有焊枪和智能焊缝传感器，对焊接构件上焊缝进行寻位、点焊和满焊作业。作为进一步优选，所述电控系统包括焊接机器人电控器、总控器和组对机器人电控器。作为进一步优选，所述精定位视觉单元设于组对机器人顶部，并与设于组对机器人端部的定位组对拼焊工装同向。作为进一步优选，所述定位组对拼焊工装包括机器人快换工具、上电永磁吸盘和下电永磁吸盘，机器人快换工具设在支架尾部与组对机器人连接，上电永磁吸盘和下电永磁吸盘分别设于支架前部和底部。所述上电永磁吸盘和下电永磁吸盘通过电控系统程序控制其正常工作时带有磁性，不工作时不带磁性。作为进一步优选，所述上电永磁吸盘垂直设置或向上倾斜设置。作为进一步优选，所述拾取拼焊工装包括机器人快换工具和通过连接管连接的电永磁吸盘，电永磁吸盘垂直设置。作为进一步优选，所述焊接机器人端部连接焊枪，智能焊缝传感器设于焊枪顶部。作为进一步优选，所述焊接平台为平台或转台，所述焊接机器人和组对机器人架设在地轨上。相应地，本专利技术还给出了一种所述系统的智能柔性组对拼焊机器人对拼焊方法，包括：1)将焊接成品的三维模型导入组对机器人系统中；2)将定位组对拼焊工装连接在组对机器人上，将定位组对拼焊工装放置到焊接平台上；通过总控器控制使定位组对拼焊工装的下电永磁吸盘磁吸在焊接平台上；3)组对机器人连接拾取拼焊工装，然后移动至物料区的物料处，通过全局视觉单元和组对机器人携带的精定位视觉单元对焊接结构件进行识别定位；然后通过总控器控制使拾取拼焊工装的电永磁吸盘磁吸拾取焊接结构件；4)通过全局定位视觉单元和精定位视觉单元对定位组对拼焊工装进行识别和定位，组对机器人拾取焊接结构件准确摆放至焊接平台上的定位组对拼焊工装处，然后通过总控器控制使定位组对拼焊工装的上电永磁吸盘产生磁吸焊接结构件；5)重复步骤2)-4)，直到所有的焊接结构件被定位组对拼装完成；6)焊接机器人携带智能焊缝传感器对焊接结构件焊缝进行寻位，通过焊枪对焊接结构件进行点焊及满焊作业；7)满焊完成，组对机器人在全局视觉单元和精定位视觉单元的引导下移动至焊接成品位置，通过总控器控制使拾取拼焊工装的电永磁吸盘磁吸拾取焊接结构件，并将其放置在物料区；以此循环进行拼装焊接作业。本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下有益效果：1、本专利技术通过组对机器人与粗精两级视觉单元配合，固连不同的组对定位工装，通过程序控制可完成焊接结构件的精确定位组对，相比于传统定位组对拼焊工装节省了大量的人力和时间，智能化程度高。2、本专利技术通过焊接机器人与智能焊缝传感器配合，可对焊接结构件焊缝进行寻位及焊接作业，自动化程度高；3、本专利技术利用组对机器人与焊接机器人配合协同，柔性化程度高，组对精确可有效提高系统内机器人的使用效率和焊接生产效率，保证焊接生产的质量。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术的不当限定，在附图中：图1为本专利技术一种智能柔性组对拼焊机器人系统及方法的应用场景示意图；图2为本专利技术组对机器人固连定位组对拼焊工装Ⅰ示意图；图3为本专利技术定位组对拼焊工装Ⅰ结构示意图；图4为本专利技术定位组对拼焊工装Ⅱ结构示意图；图5为本专利技术组对机器人固连拾取拼焊工装示意图；图6为本专利技术拾取拼焊工装结构示意图；图7为本专利技术焊接机器人端部结构示意图；图8为本专利技术具备地轨和转台的场景示意图。图中：1、焊接机器人电控器；2、焊接平台；3、组对机器人；4、拾取拼焊工装；5、全局视觉单元；6、焊接机器人；7、焊接电源；8、总控器；9、组对机器人电控器；10、焊接成品；11、物料区；12、视觉固定杆；13、定位组对拼焊工装Ⅰ；14、焊接结构件；15、定位组对拼焊工装Ⅱ；16、快换系统支架；17、精定位视觉单元；18、机器人快换工具；19、上电永磁吸盘；20、下电永磁吸盘；21、电永磁吸盘；22、智能焊缝传感器；23、焊枪；24、转台；25、地轨。具体实施方式下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本专利技术，在此本专利技术的示意性实施例以及说明用来解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。如图1所示，本专利技术实施例提供了一种智能柔性组对拼焊机器人系统，包括焊接机器人电控器1、焊接平台2、组对机器人3、拾取拼焊工装4、全局视觉单元5、焊接机器人6、焊接电源7、总控器8、组对机器人电控器9、物料区11、视觉固定杆12、定位组对拼焊工装Ⅰ13、焊接结构件14、定位组对拼焊工装Ⅱ15以及快换系统支架16。组对机器人3和焊接机器人6分别设于焊接平台2侧，全局视觉单元5设于物料区11和焊接平台2视场范围内。组对机器人3上连接有精定位视觉单元17，与全局视觉单元5构成粗精两级定位系统；组对机器人3通过快换工具连接拾取拼焊工装4和定位组对拼焊工装Ⅰ13、Ⅱ15，通过电控系统(焊接机器人电控器1、总控器8和组对机器人电控器9)控制拾取拼焊工装4和定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能柔性组对拼焊机器人系统，其特征在于，包括焊接平台(2)、组对机器人(3)、拾取拼焊工装(4)、全局视觉单元(5)、焊接机器人(6)、电控系统、定位组对拼焊工装Ⅰ、Ⅱ(13、15)、物料区(11)和精定位视觉单元(17)；/n所述组对机器人(3)和焊接机器人(6)分别设于焊接平台(2)侧，全局视觉单元(5)设于物料区(11)和焊接平台(2)视场范围内；/n所述组对机器人(3)上连接有精定位视觉单元(17)，与全局视觉单元(5)构成粗精两级定位系统；组对机器人(3)通过机器人快换工具连接拾取拼焊工装(4)和定位组对拼焊工装Ⅰ、Ⅱ(13、15)，通过电控系统控制拾取拼焊工装(4)和定位组对拼焊工装Ⅰ、Ⅱ的磁性的有无，磁吸完成焊接结构件(14)的拾取、精确定位和组对拼装；/n所述焊接机器人(6)上连接有焊枪(23)和智能焊缝传感器(22)，对焊接构件(14)上焊缝进行寻位、点焊和满焊作业。/n

【技术特征摘要】
1.一种智能柔性组对拼焊机器人系统，其特征在于，包括焊接平台(2)、组对机器人(3)、拾取拼焊工装(4)、全局视觉单元(5)、焊接机器人(6)、电控系统、定位组对拼焊工装Ⅰ、Ⅱ(13、15)、物料区(11)和精定位视觉单元(17)；
所述组对机器人(3)和焊接机器人(6)分别设于焊接平台(2)侧，全局视觉单元(5)设于物料区(11)和焊接平台(2)视场范围内；
所述组对机器人(3)上连接有精定位视觉单元(17)，与全局视觉单元(5)构成粗精两级定位系统；组对机器人(3)通过机器人快换工具连接拾取拼焊工装(4)和定位组对拼焊工装Ⅰ、Ⅱ(13、15)，通过电控系统控制拾取拼焊工装(4)和定位组对拼焊工装Ⅰ、Ⅱ的磁性的有无，磁吸完成焊接结构件(14)的拾取、精确定位和组对拼装；
所述焊接机器人(6)上连接有焊枪(23)和智能焊缝传感器(22)，对焊接构件(14)上焊缝进行寻位、点焊和满焊作业。


2.根据权利要求1所述的一种智能柔性组对拼焊机器人系统，其特征在于，所述电控系统包括焊接机器人电控器(1)、总控器(8)和组对机器人电控器(9)。


3.根据权利要求1所述的一种智能柔性组对拼焊机器人系统，其特征在于，所述精定位视觉单元(17)设于组对机器人(3)顶部，并与设于组对机器人(3)端部的定位组对拼焊工装Ⅰ、Ⅱ(13、15)同向。


4.根据权利要求1所述的一种智能柔性组对拼焊机器人系统，其特征在于，所述定位组对拼焊工装Ⅰ、Ⅱ(13、15)包括机器人快换工具(18)、上电永磁吸盘(19)和下电永磁吸盘(20)，机器人快换工具(18)设在支架尾部与组对机器人(3)连接，上电永磁吸盘(19)和下电永磁吸盘(20)分别设于支架前部和底部。


5.根据权利要求4所述的一种智能柔性组对拼焊机器人系统，其特征在于，所述上电永磁吸盘(19)和下电永磁吸盘(20)通过电控系统程序控制其正常工作时带有磁性，不工作时不带磁性。


6.根据权利要求4所述的一种智...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴易明，孙建建，张保军，赵晓进，
申请(专利权)人：西安中科光电精密工程有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61