一种基于柔性工装和视觉定位的对拼焊装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于柔性工装和视觉定位的对拼焊装置及方法，包括多自由度机械臂上连接的定位组对工装和视觉单元，多自由度机械臂通过快换工具连接拾取拼焊工装和定位组对工装；通过电控器控制定位组对工装和拾取拼焊工装的磁性的有无；通过机械臂控制器控制多自由度机械臂移动分别连接拾取拼焊工装或定位组对工装，对焊接结构件进行拾取和拼装。本发明专利技术具有自动拼装，精准组对的特点，节省了大量的人力和时间；实现了焊接环节的柔性生产，提升了焊接结构件的焊接质量和一致性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于柔性工装和视觉定位的对拼焊装置及方法
本专利技术涉及机器人自动加工领域，特别是涉及一种基于柔性工装和视觉定位的对拼焊装置及方法，用于自动实现焊接结构件点焊前的定位组对，并提高组对定位精度。
技术介绍
随着国内现代工业的迅猛发展，焊接生产趋于专业化和规模化。许多结构复杂的焊接结构件被广泛使用在各个领域，例如能源、建筑、重型和通用机械等。他们都是由许多零、部件焊接而成。为确定焊接结构件各构件的位置关系，用来点焊成焊接结构件的夹具称为定位组对工装。定位组对工装可以很好地保证焊件各构件的位置关系及其与其它零部件的装配关系，同时又可避免很多焊接结构件的划线工序，因此能大大提高劳动生产率。但是现有焊接构件没有简单而通用性高的定位组对工装，大多数组对定位工装都是针对特定行业；此外，目前安装定位组对工装均是靠工人手工操作，工人劳动强度高。因此，设计一种结构简单，通用性强、可不用人工进行组对安装，定位精度高的定位组对工装成为了自动化加工领域亟待解决的问题。
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可由机器人拾取的定位组对拼焊装置及方法，程序控制工装产生磁性吸力，实现焊接环节的柔性生产，提升了焊接结构件的焊接质量和一致性。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基于柔性工装和视觉定位的对拼焊装置，包括多自由度机械臂、拾取拼焊工装、视觉单元、定位组对工装、机械臂控制器和电控器；所述多自由度机械臂上连接有定位组对工装和视觉单元，多自由度机械臂通过快换工具连接拾取拼焊工装和定位组对工装；通过电控器控制定位组对工装和拾取拼焊工装的磁性的有无；通过机械臂控制器控制多自由度机械臂移动分别连接拾取拼焊工装或定位组对工装，对焊接结构件进行拾取和拼装。作为进一步优选，还包括放置焊接结构件、焊接结构件成品的上下料区、拼装焊接结构件的焊接平台和安装快换工具的快换系统支架。作为进一步优选，所述快换工具包括设于多自由度机械臂上的快换工具B和设于定位组对工装和拾取拼焊工装的快换工具A。作为进一步优选，所述视觉单元设于多自由度机械臂顶部，并与设于多自由度机械臂端部的拾取拼焊工装和定位组对工装同向。作为进一步优选，所述定位组对工装包括上电永磁吸盘、下电永磁吸盘和支架，快换工具A连接在支架尾部，上电永磁吸盘和下电永磁吸盘分别设于支架前部和底部。作为进一步优选，所述的上电永磁吸盘和下电永磁吸盘可通过电控器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，所述定位组对工装的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快换工具A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，所述多自由度机械臂为六自由度工业机器人。相应地，本专利技术还给出了一种所述装置的基于柔性工装和视觉定位的对拼焊方法，包括：1)将焊接结构件成品三维模型导入机械臂控制器中；2)将定位组对工装连接在多自由度机械臂上，然后将定位组对工装放置在焊接平台上；通过电控器控制使定位组对工装的下电永磁吸盘磁吸在焊接平台上；3)将拾取拼焊工装连接在多自由度机械臂上，通过视觉单元对焊接结构件进行识别定位，通过电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)多自由度机械臂通过视觉单元对定位组对工装进行识别和定位，将拾取焊接结构件移动至焊接平台上的定位组对工装附近；通过电控器控制定位组对工装磁吸焊接结构件；第一块焊接结构件定位组对完毕；5)多自由度机械臂移动至快换系统支架处，放下拾取拼焊工装，拾取定位组对工装，重复步骤2)，以此进行定位组对工装的精确放置；6)多自由度机械臂移动至快换系统支架处，连接拾取拼焊工装，重复步骤3)-4)，以此进行焊接结构件的精确拾取和拼装；7)循环步骤2)-4)，直到整个焊接结构件被拼装完成。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)本专利技术通过程序控制磁性有无，可快速完成工装及焊接结构件的固定，相比于传统定位组对拼焊工装节省了大量的人力和时间。2)本专利技术通过与机器人配合，结合视觉识别可完成焊接结构件的拾取和拼装，定位精度高；3)本专利技术通过机器人来完成工装的摆放及焊接结构件的拼装，有效提高拼装作业效率，实现了焊接环节的柔性生产，提升了焊接结构件的焊接质量和一致性。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为本专利技术一种基于柔性工装和视觉定位的对拼焊装置示意图；图2为本专利技术定位组对工装Ⅰ与多自由度机械臂配合连接示意图；图3为本专利技术定位组对工装Ⅰ结构示意图；图4为本专利技术多自由度机械臂将定位组对工装Ⅰ放置在焊接平台示意图；图5为本专利技术定位组对工装Ⅱ结构示意图；图6为本专利技术拾取拼焊工装与多自由度机械臂配合连接示意图；图7为本专利技术拾取拼焊工装结构示意图；图8为本专利技术多自由度机械臂通过拾取拼焊工装拾取焊接结构件示意图。图中：1、多自由度机械臂；2、拾取拼焊工装；3、视觉单元；4、定位组对工装Ⅱ；5、焊接平台；6、定位组对工装Ⅰ；7、机械臂控制器；8、电控器；9、上下料区；10、焊接结构件成品；11、焊接结构件；12、快换系统支架；13、快换工具A；14、快换工具B；15、上电永磁吸盘；16、支架；17、下电永磁吸盘；18、电永磁吸盘；19、连接管。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基于柔性工装和视觉定位的对拼焊装置，包括多自由度机械臂1、拾取拼焊工装2、视觉单元3、定位组对工装Ⅱ4、焊接平台5、定位组对工装Ⅰ6、机械臂控制器7、电控器8、上下料区9、焊接结构件成品10、焊接结构件11和快换系统支架12。多自由度机械臂1上连接有定位组对工装和视觉单元3，多自由度机械臂1通过快换工具连接拾取拼焊工装2和定位组对工装Ⅰ6、Ⅱ4；通过电控器8控制定位组对工装Ⅰ6、Ⅱ4和拾取拼焊工装2的磁性的有无；上下料区9设于焊接平台5侧，用于放置焊接结构件11、焊接结构件成品10；焊接平台5用于拼装焊接结构件；快换系统支架12用于更换快换工具A13、B14。多自由度机械臂1采用六自由度工业机器人，设于上下料区9和焊接平台5之间。该装置通过机械臂控制器7控制多自由度机械臂1移动分别连接拾取拼焊工装2或定位组对工装Ⅰ6、Ⅱ4，对焊接结构件11进行拾取和拼装。如图2所示，通过快换工具A13与多自由度机械臂1端部快换工具B14连接，多自由度机械臂1的端部安装有视觉单元3。视觉单元3设于多自由度机械臂1顶部，并与设于多自由度机械臂1端部的拾取拼焊工装2和定位组对工装Ⅰ6、Ⅱ4同向。如图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于柔性工装和视觉定位的对拼焊装置，其特征在于，包括多自由度机械臂(1)、拾取拼焊工装(2)、视觉单元(3)、定位组对工装Ⅰ、Ⅱ(6、4)、机械臂控制器(7)和电控器(8)；/n所述多自由度机械臂(1)上连接有定位组对工装和视觉单元(3)，多自由度机械臂(1)通过快换工具连接拾取拼焊工装(2)和定位组对工装Ⅰ、Ⅱ(6、4)；通过电控器(8)控制定位组对工装Ⅰ、Ⅱ(6、4)和拾取拼焊工装(2)的磁性的有无；/n通过机械臂控制器(7)控制多自由度机械臂(1)移动分别连接拾取拼焊工装(2)或定位组对工装Ⅰ、Ⅱ(6、4)，对焊接结构件(11)进行拾取和拼装。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于柔性工装和视觉定位的对拼焊装置，其特征在于，包括多自由度机械臂(1)、拾取拼焊工装(2)、视觉单元(3)、定位组对工装Ⅰ、Ⅱ(6、4)、机械臂控制器(7)和电控器(8)；
所述多自由度机械臂(1)上连接有定位组对工装和视觉单元(3)，多自由度机械臂(1)通过快换工具连接拾取拼焊工装(2)和定位组对工装Ⅰ、Ⅱ(6、4)；通过电控器(8)控制定位组对工装Ⅰ、Ⅱ(6、4)和拾取拼焊工装(2)的磁性的有无；
通过机械臂控制器(7)控制多自由度机械臂(1)移动分别连接拾取拼焊工装(2)或定位组对工装Ⅰ、Ⅱ(6、4)，对焊接结构件(11)进行拾取和拼装。


2.根据权利要求1所述的一种基于柔性工装和视觉定位的对拼焊装置，其特征在于，还包括放置焊接结构件(11)、焊接结构件成品(10)的上下料区(9)、拼装焊接结构件(11)的焊接平台(5)和安装快换工具的快换系统支架(12)。


3.根据权利要求1所述的一种基于柔性工装和视觉定位的对拼焊装置，其特征在于，所述快换工具包括设于多自由度机械臂(1)上的快换工具B(14)和设于定位组对工装Ⅰ、Ⅱ(6、4)和拾取拼焊工装(2)的快换工具A(13)。


4.根据权利要求1所述的一种基于柔性工装和视觉定位的对拼焊装置，其特征在于，所述视觉单元(3)设于多自由度机械臂(1)顶部，并与设于多自由度机械臂(1)端部的拾取拼焊工装(2)和定位组对工装Ⅰ、Ⅱ(6、4)同向。


5.根据权利要求1所述的一种基于柔性工装和视觉定位的对拼焊装置，其特征在于，所述定位组对工装Ⅰ、Ⅱ(6、4)包括上电永磁吸盘(15)、下电永磁吸盘(17)和支架(16)，快换工具A(13)连接在支架(16)尾部，上电永磁吸盘(15)和下电永磁吸盘(17)分别设于支架(16)前部和底部。


6.根据权利要求5所述的一种基于柔性工...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴易明，孙建建，张保军，赵晓进，张妮，
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