本发明专利技术提供了一种大型框架智能焊接系统及其控制方法，所述系统包括快速组框单元、远近场相机单元、移动式机器人焊接单元、环境保障单元。所述快速组框单元由吊架、激光投影仪、焊接平台、快速夹具组成；远近场相机单元由远场相机、远场相机光源、近场相机、近场相机光源组成；移动式机器人焊接单元由机器人、轨道、安装座、焊接电源、焊枪组成；环境保障单元由清枪装置、安全光栅、安全门锁组成。安全门锁组成。安全门锁组成。
【技术实现步骤摘要】
一种大型框架智能焊接系统及其控制方法
[0001]本专利技术涉及大型框架智能焊接、机器视觉等领域，特别涉及一种大型框架智能焊接系统及其控制方法。
技术介绍
[0002]方舱类产品大量采用大型框架焊接结构，并且具有多品种、小批量的特点。目前，大型框架的焊接采用手工焊接形式，存在框架组装效率低、焊接效率低、产品质量不稳定、作业环境差等问题。因此，方舱类产品大型框架的焊接亟需通过智能化手段解决以上问题。
[0003]焊接机器人在工业中得到广泛的应用，在很多应用场景下，大多采用对特定的工件焊缝进行离线编程或者示教编程，焊接机器人末端会沿着编程或者示教的路径进行焊接作业，这种方式适合于工件形式单一的批量生产模式。对于多品种、小批量的生产模式，每一种工件都需要提前做好编程或示教工作，工作效率不高。
[0004]随着机器视觉的发展，现有技术可通过相机对工件进行扫描拍照计算出焊缝位置，从而实现焊缝自动定位，代替示教编程，提升工作效率。然而，受制于相机视场和相机精度两个相互矛盾因素的制约，现有技术无法实现大型框架的拍照定位。
[0005]在大型框架焊接过程中，如何针对多品种、小批量的生产特点，通过机器人焊接系统解决框架组装效率低、焊接效率低、产品质量不稳定、作业环境差的问题，实现智能化快速焊接工作是本申请人一直希望解决的问题之一。
技术实现思路
[0006]专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种大型框架智能焊接系统及其控制方法，所述系统包括快速组框单元(1)、远近场相机单元(2)、移动式机器人焊接单元(3)和环境保障单元(4)；
[0007]所述快速组框单元(1)包括吊架(5)、激光投影仪(6)和焊接平台(7)，所述吊架(5)通过U型卡箍固定于厂房顶梁，所述激光投影仪(6)通过螺钉、螺栓固定于吊架(5)上，所述激光投影仪(6)下方安装焊接平台(7)；
[0008]所述远近场相机单元(2)包括远场相机(9)、远场相机光源(10)、近场相机(11)、近场相机光源(12)；
[0009]所述移动式机器人焊接单元(3)包括机器人(13)、轨道(14)、安装座(8)、焊接电源(15)、焊枪(16)；
[0010]所述远场相机(9)、远场相机光源(10)安装在安装座(8)上，所述机器人(13)是ABB IRB 2600ID
‑
8/2.00型六轴机器人，所述近场相机(11)、近场相机光源(12)安装于机器人(13)第六轴；
[0011]所述机器人(13)固定在安装座(8)并与轨道(14)连接，所述焊枪(16)安装于机器人(13)第六轴，所述焊接电源(13)独立放置在安全区域；
[0012]所述环境保障单元(4)包括清枪装置(17)、安全光栅(18)、安全门锁(19)，清枪装
置(17)安装于安装座(8)上，所述安全光栅(18)、安全门锁(19)安装于焊接系统四周，其中安全光栅(18)覆盖机器人(13)工作范围，安全门锁(19)方便操作人员进出工作范围。
[0013]所述激光投影仪(6)根据框架尺寸选择一台或两台以上组合投影，激光投影仪(6)安装高度H符合：激光投影仪(6)安装数量N符合：其中W为焊接平台宽度，L为焊接平台长度，θ为激光投影仪(6)视场角；
[0014]所述激光投影仪(6)安装高度误差范围为
±
10mm；两台以上组合投影时，激光投影仪(6)的直线度误差为
±
5mm。
[0015]所述轨道(14)长度与焊接平台(7)长度L相同。
[0016]所述远场相机(9)的视野大于焊接平台宽度W，所述近场相机(11)的视野大于大型框架的典型焊接特征尺寸，大型框架典型焊接特征尺寸通常为X
×
Y，X取值为10～200mm，Y取值为5～100mm。
[0017]所述安全光栅(18)包括竖直安装光栅和水平安装光栅，所述竖直安装光栅分辨率为10mm
‑
30mm，保护区高度为100mm～1000mm，保护距离为10m～20m，数量为2套；所述水平安装光栅分辨率为10mm～30mm，保护区高度为100mm～1000mm，保护距离为10m～20m，数量为2套。
[0018]本专利技术还提供了一种大型框架智能焊接系统的控制方法，包括如下步骤：
[0019]步骤1、焊接前导入框架图纸，激光投影仪(6)将图纸投影到焊接平台(7)；
[0020]步骤2、根据框架零件投影位置，进行快速定位组框；
[0021]步骤3、标定远场相机(9)、近场相机(11)与机器人(13)坐标系；
[0022]步骤4、远场相机(9)对框架进行拍照，初步识别焊缝位置，规划近场相机(11)拍照轨迹；
[0023]步骤5、近场相机(11)按规划的拍照轨迹逐个位置拍照，确定焊缝位置；
[0024]步骤6、将焊缝位置信息转化为机器人(13)焊接坐标，生成焊接程序；
[0025]步骤7、机器人(13)的焊接单元执行焊接；
[0026]步骤8、环境保障单元(4)实时采集安全光栅(18)、安全门锁(19)信号，执行相应动作。
[0027]步骤1包括：管理系统根据人工选择的待生产产品参数信息，将产品的CAD图纸1：1投射至焊接平台(7)台面，激光投射CAD图时，移动式机器人焊接单元(3)位于初始位置，且处于不可运动状态，CAD图优先投射在柔性工作台右方居中的位置，以减少整套生产动作的移动次数。
[0028]步骤2包括：人工按照激光投射的CAD图采用快速定位夹具进行铝型材等散件的定位和安装固定，此时移动式机器人焊接单元(3)位于初始位置，并处于不可运动状态，安装完成后操作人员退出至安全光栅(18)外，然后到达系统操作区启动程序。
[0029]步骤3包括：使用机器人(13)分别标定机器人(13)和焊枪(16)的工具坐标系转换关系，以及机器人(13)和远场相机(9)、近场相机(11)之间的坐标关系，两个标定过程没有先后顺序关系；
[0030]步骤4包括：机器人(13)的悬臂梁带着远场相机(9)从初始位置进行移动并于固定的位置进行拍照(根据系统调用的产品尺寸信息智能确定拍照停留位置和拍照次数)，机器
人(13)的视觉系统智能地将拍摄的照片进行拼接拟合，获得完整的工件图像及位置，然后对比出所有预设的待焊接位置特征；
[0031]步骤5包括：根据步骤4规划的近场相机(11)拍照轨迹，机器人(13)携带近场相机(11)逐个到达特征位正上方，确认焊缝位置信息(包括精确空间坐标位)；
[0032]步骤6包括：使用步骤5确定的焊缝位置信息，匹配存储于机器人(13)内的框架焊缝特征库，生成焊接程序，其中框架焊缝特征库可根据大型框架特点收集、整理、编写；
[0033]步骤7包括：将焊接路径的程序语言下载至机器人(13)，并设定机器人(13)焊接参数，机器人(13)进行自动焊接。
[003本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种大型框架智能焊接系统，其特征在于，包括快速组框单元(1)、远近场相机单元(2)、移动式机器人焊接单元(3)和环境保障单元(4)；所述快速组框单元(1)包括吊架(5)、激光投影仪(6)和焊接平台(7)，所述吊架(5)通过U型卡箍固定于厂房顶梁，所述激光投影仪(6)通过螺钉、螺栓固定于吊架(5)上，所述激光投影仪(6)下方安装焊接平台(7)；所述远近场相机单元(2)包括远场相机(9)、远场相机光源(10)、近场相机(11)、近场相机光源(12)；所述移动式机器人焊接单元(3)包括机器人(13)、轨道(14)、安装座(8)、焊接电源(15)、焊枪(16)；所述远场相机(9)、远场相机光源(10)安装在安装座(8)上，所述机器人(13)是六轴机器人，所述近场相机(11)、近场相机光源(12)安装于机器人(13)第六轴；所述机器人(13)固定在安装座(8)并与轨道(14)连接，所述焊枪(16)安装于机器人(13)第六轴，所述焊接电源(13)独立放置在安全区域；所述环境保障单元(4)包括清枪装置(17)、安全光栅(18)、安全门锁(19)，清枪装置(17)安装于安装座(8)上，所述安全光栅(18)、安全门锁(19)安装于焊接系统四周，其中安全光栅(18)覆盖机器人(13)工作范围。2.根据权利要求1所述的一种大型框架智能焊接系统，其特征在于，所述激光投影仪(6)根据框架尺寸选择一台或两台以上组合投影，激光投影仪(6)安装高度H符合：激光投影仪(6)安装数量N符合：其中W为焊接平台宽度，L为焊接平台长度，θ为激光投影仪(6)视场角。3.根据权利要求2所述的一种大型框架智能焊接系统，其特征在于，所述激光投影仪(6)安装高度误差范围为
±
10mm；两台以上组合投影时，激光投影仪(6)的直线度误差为
±
5mm。4.根据权利要求3所述的一种大型框架智能焊接系统，其特征在于，所述轨道(14)长度与焊接平台(7)长度L相同。5.根据权利要求4所述的一种大型框架智能焊接系统，其特征在于，所述远场相机(9)的视野大于焊接平台宽度W，所述近场相机(11)的视野大于大型框架的典型焊接特征尺寸。6.一种大型框架智能焊接系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、焊接前导入框架图纸，激光投影仪(6)将图纸投影到焊接平台(7...
【专利技术属性】
技术研发人员：万峻麟，许自力，杨青龙，程远，戚宝运，王腾，卜李李，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十八研究所，
类型：发明
国别省市：
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