CN111230267B - 一种双工位协作混焊焊接生产线 - Google Patents
一种双工位协作混焊焊接生产线 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111230267B CN111230267B CN202010087253.2A CN202010087253A CN111230267B CN 111230267 B CN111230267 B CN 111230267B CN 202010087253 A CN202010087253 A CN 202010087253A CN 111230267 B CN111230267 B CN 111230267B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- welding
- double
- robot
- motion
- robots
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 134
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 50
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 13
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 6
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 3
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 3
- 230000036544 posture Effects 0.000 description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000013386 optimize process Methods 0.000 description 1
- 230000033764 rhythmic process Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/20—Stud welding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/12—Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
- B23K9/126—Controlling the spatial relationship between the work and the gas torch
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/12—Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
- B23K9/127—Means for tracking lines during arc welding or cutting
- B23K9/1272—Geometry oriented, e.g. beam optical trading
- B23K9/1274—Using non-contact, optical means, e.g. laser means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/32—Accessories
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Geometry (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
本发明提供一种双工位协作混焊焊接生产线，包括：双焊接机器人，建立双焊接机器人协调运动的约束关系，从而控制次机器人跟随主机器人协调运动；协调运动监控***通过USB口与集中控制器进行通讯，完成对双焊接机器人状态信息的检测，根据双焊接机器人的运动状态，协调运动监控***做出协调双机器人运动的控制指令，使双焊接机器人同步或异步运动；工件夹具，所述工件夹具上设置有压力传感器，所述压力传感器能够获得操作人员安放工件到工件夹具上的压力；运动校正***，对双焊接机器人同步或异步运动进行校正。
Description
技术领域
本发明涉及一种焊接生产线，主要是一种双工位协作混焊焊接生产线。
背景技术
使用焊接机器人对汽车工装进行自动焊接是常采用的一种加工方式，但是为了获得准确的定位，目前仍需要工人进行手工上料，然后装夹定位，再由焊接机器人根据设定的加工程序进行自动焊接；目前，在现代化的大型加工车间，对一些焊接质量要求高、焊接技术难度大的场合，往往引入了焊接机器人代替人工焊接，而目前，传统的机器人焊接采用工作站的形式，即一台或数台机器人组成一个工作站，工作站以孤立的点的形式存在，彼此之间互相独立。因此，许多这种机器人执行的任务需要与另一部件的运动或另一工具的任务序列建立同步和协作，甚至与操作之间也要无缝衔接，完美配合。
发明内容
为克服背景技术中存在的问题，本发明提供一种双工位协作混焊焊接生产线，
包括：双焊接机器人，所述双焊接机器人包括主焊接机器人和次焊接机器人，建立双焊接机器人协调运动的约束关系，根据主焊接机器人的主焊焊枪末端位置和姿态，以工件基准平面为对称面，根据约束关系进行运动学坐标变换，推导出次焊接机器人的次焊焊枪末端的运动路径点，从而控制次机器人跟随主机器人协调运动；
协调运动监控***，所述协调运动监控***通过USB口与集中控制器进行通讯，完成对双焊接机器人状态信息的检测，根据双焊接机器人的运动状态，协调运动监控***做出协调双机器人运动的控制指令，使双焊接机器人同步或异步运动；
工件夹具，所述工件夹具上设置有压力传感器，所述压力传感器能够获得操作人员安放到工件到工件夹具上的压力，当压力超过一定阈值时，证明工件已经被固定住，并向双焊接机器人自动发射动作启动信号，双焊接机器人开始进行混合焊接工艺；
运动校正***，所述运动校正***对双焊接机器人同步或异步运动进行校正，每个焊接机器人上均设置有驱动器，每个驱动器包括至少一个周期性地指示位置的位置指示器，用于检测双焊接机器人的协作误差；控制器，用于将协作误差补齐，包括误差计算模块和通信模块，误差计算模块基于位置指示器检测到的时间差与预先设定的标准时间差相比较，计算出误差值调节基准，并通过通信模块向次机器人的驱动器提供主机器人的驱动器的速度基准，从而控制从机器人的驱动器以更快的速度进行驱动，从而将误差值补齐，补齐后再控制从机器人的驱动器恢复到正常的驱动速度。
进一步地，所述位置指示器通过使用光学或电容传感器来检测双焊接机器人每个的焊钳经过某个预定位置的发射器的时间，如果两个焊接机器人的焊钳的经过预定的两个位置指示之间的时间差足够准确，则连续跟踪和控制驱动器的运动，如果位置指示器获得的两个焊接机器人的焊钳的经过预定的两个位置指示之间的时间差有误差，则基于该误差通过控制器的计算，来控制至少一个驱动器的运动。
进一步地，在焊接生产线四周还设置有安全光栅，所述安全光栅由独立的发射器和接收器两部分组成，当操作者身体的任何一部分遮住发射信号，机器人的运动立即停止并产生故障报警信号，当确认被保护区域无干涉物体后，清除报警信号，继续焊接过程。
进一步地，双焊接机器人协调运动的约束关系为相对于工件对称或者焊接方向互为镜像。
附图说明
图1是本发明的双工位协作混焊焊接生产线的侧视图。
图2是本发明的双工位协作混焊焊接生产线的俯视图。
图3是本发明的双工位协作混焊焊接生产线的焊接机器人局部图。
具体实施方式
双工位协作混焊焊接生产线，包括协调运动监控***，所述协调运动监控***通过USB 口与集中控制器进行通讯，完成对双焊接机器人1和2状态信息的检测，根据双焊接机器人的运动状态，协调运动监控***做出协调双焊接机器人运动的控制指令，使双焊接机器人同步或异步运动。协调运动监控***还完成对外部传感器信号的获取、处理并实时控制双焊接机器人运动的位姿，如利用激光传感器进行焊缝跟踪和弧长的控制。除此之外，协调运动监控***还接受外部的控制量，并输出一定的模拟量给机器人，进行手动调节双焊接机器人的运动的位姿，利用主手控盒4和次手控盒5，完成手动控制主焊接机器人1和次焊接机器人2 的启动、急停和运动过程中位姿的调节。
对于双工位混合焊接机器人的双面混合焊工艺而言，两焊接机器人之间运动的协调控制很关键。因此需要建立双焊接机器人协调运动的约束关系，所述约束关系可以为双焊接机器人相对于工件3对称或者焊接方向镜像的约束关系，将这一约束关系作用到双焊接机器人末端操作器上，从而获得双焊接机器人协调运动的位置和姿态，本文提出的一种主次协调控制模式主要针对工件固定，工件两侧双焊接机器人都进行焊接，且焊接类型不同的模式，即次机器人2根据主机器人1末端位姿进行跟随协调运动，控制器是独立的。双焊接机器人采用主次协调控制策略，主机器人1为螺柱焊，其机械臂前端设置有螺柱焊枪14，且为主焊，次机器人2为悬点焊，其机械臂前端设置有悬点焊钳15，且为次焊，建立该***协调运动的模型，根据主机器人螺柱焊枪末端位置和姿态，以工件基准平面为对称面，经过运动学坐标变换，推导出对面次机器人2悬点焊钳末端的运动路径点，从而控制次机器人跟随主机器人协调运动，实现了双工位混合焊机器人焊接工艺。
针对操作人员与机器的互动及安全性：工件夹具上6设置有压力传感器7，所述压力传感器能够获得工件3***作人员安放到夹具上的压力，当压力超过一定阈值时，证明工件已经被固定住，并向机器人自动发射启动信号，双焊接机器人开始进行混合焊接工艺。当焊接结束后，操作人员将工件取下，此时压力传感器获取压力为零，则双焊接机器人恢复初始状态，准备对下一待安装的工件8进行焊接工艺，因此，生产节拍不影响整体出件节拍，实现了人机无间隙互动，充分显示了机器人焊接工作站的人机互辅协作的技术效果，极大的提升了生产效率，把握了生产节拍。
在焊接生产线操作人员前还设置有安全光栅9：安全光栅9是一种现场传感装置，安全光栅由独立的发射器和接收器两部分组成，在发射器和接收器之间形成一面看不见的红外光栅，是一种“非接触的安全功能”。焊接时，安全光栅正常工作，如果操作者身体的任何一部分遮住光幕，都将被***检测。当安全光栅被遮挡时，机器人的运动立即停止并产生故障报警信号。确认被保护区域无干涉物体后，清除报警信号，继续焊接过程。由此适用于焊接工艺未完成，但仍需停止焊接过程的情况发生。
对于双焊接机器人同步或异步运动的校正：每个机器人上均设置有驱动器10和11，每个驱动器包括至少一个周期性地指示位置的位置指示器12和13，则可以检测到双焊接机器人的协作误差。位置指示器可以是简单的指示器，其周期性地指示双焊接机器人的机械臂已经到达某个传感器时的时间。例如，可以通过使用光学或电容传感器来检测双焊接机器人每个的焊钳经过某个预定位置的发射器的时间(传感器和发射器的位置在图中未示出，可以根据实际生产需要选择合适的位置进行设置)，如果两个机器人的焊钳的经过预定的两个位置指示之间的时间差足够准确，则可以连续跟踪和控制驱动器的位置/运动。若检测位置指示器经过其传感器位置的时刻之间的时间差有误差，则可以基于该时间差以及误差通过控制器的计算，来控制至少一个驱动器的电动机的转速加速或者减速，从而控制两个驱动器的位置可以精确的同步或者异步运动。控制器包括误差计算模块和通信模块，误差计算模块基于位置指示器检测到的时间差与预先设定的标准时间差相比较，计算出误差值调节基准，并通过通信模块向次机器人的驱动器提供主机器人的驱动器的速度基准，从而控制从机器人的驱动器以更快的速度进行驱动，从而将误差值补齐，再恢复到正常的驱动速度。
综上所述，本发明的双工位协作混焊焊接生产线，充分显示了机器人焊接工作站的人机互辅协作到较高境界，是对人机协作的工艺布局更高一层的飞跃；使用最优化的工艺布局节省了大量的物流周转时间；适合焊较复杂的工件和较多夹具的工件，避免焊接变形，保证焊接总成件的稳定性；极低生产节拍、最优化的精减，极大提高操作者生产效率；节省大量人力资源，如五套夹具仅由一名操作者和两工位机器人共同协作完成各组动作；操作者每日工作强度大幅降低；安排工作非常紧凑，没有操作者和机器人的时间浪费，可谓精益求精！
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.一种双工位协作混焊焊接生产线，其特征在于，包括：
双焊接机器人，所述双焊接机器人包括主焊接机器人和次焊接机器人，建立双焊接机器人协调运动的约束关系，根据主焊接机器人的主焊焊枪末端位置和姿态，以工件基准平面为对称面，根据约束关系进行运动学坐标变换，推导出次焊接机器人的次焊焊枪末端的运动路径点，从而控制次机器人跟随主机器人协调运动；
协调运动监控***，所述协调运动监控***通过USB口与集中控制器进行通讯，完成对双焊接机器人状态信息的检测，根据双焊接机器人的运动状态，协调运动监控***做出协调双焊接机器人运动的控制指令，使双焊接机器人同步或异步运动；
工件夹具，所述工件夹具上设置有压力传感器，所述压力传感器能够获得操作人员安放工件到工件夹具上的压力，当压力超过一定阈值时，证明工件已经被固定住，并向双焊接机器人自动发射动作启动信号，双焊接机器人开始进行混合焊接工艺；
运动校正***，所述运动校正***对双焊接机器人的同步或异步运动进行校正，每个焊接机器人上均设置有驱动器，每个驱动器包括至少一个周期性地指示位置的位置指示器，用于检测双焊接机器人的协作误差；控制器，用于将协作误差补齐，包括误差计算模块和通信模块，误差计算模块基于位置指示器检测到的时间差与预先设定的标准时间差相比较，计算出误差值调节基准，并通过通信模块向次机器人的驱动器提供主机器人的驱动器的速度基准，从而控制从机器人的驱动器以更快或更慢的速度进行驱动，从而将误差值补齐，补齐后再控制从机器人的驱动器恢复到正常的驱动速度。
2.根据权利要求1所述的一种双工位协作混焊焊接生产线,其特征在于：所述位置指示器通过使用光学或电容传感器来检测每个双焊接机器人的焊枪经过某个预定位置的发射器的时间，如果两个焊接机器人的焊枪经过预定的两个位置之间的时间差足够准确，则连续跟踪和控制驱动器的运动，如果位置指示器获得的两个焊接机器人的焊枪经过预定的两个位置之间的时间差有误差，则基于该误差通过控制器的计算，来控制至少一个驱动器的运动。
3.根据权利要求1所述的一种双工位协作混焊焊接生产线,其特征在于：在焊接生产线操作者前方还设置有安全光栅，所述安全光栅由独立的发射器和接收器两部分组成，当操作者身体的任何一部分遮住发射信号，机器人的运动立即停止并产生故障报警信号，当确认被保护区域无干涉物体后，清除报警信号，继续焊接过程。
4.根据权利要求1所述的一种双工位协作混焊焊接生产线,其特征在于：双焊接机器人协调运动的约束关系为相对于工件对称或者焊接方向互为镜像。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010087253.2A CN111230267B (zh) | 2020-02-11 | 2020-02-11 | 一种双工位协作混焊焊接生产线 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010087253.2A CN111230267B (zh) | 2020-02-11 | 2020-02-11 | 一种双工位协作混焊焊接生产线 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111230267A CN111230267A (zh) | 2020-06-05 |
| CN111230267B true CN111230267B (zh) | 2021-06-22 |
Family
ID=70863494
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010087253.2A Active CN111230267B (zh) | 2020-02-11 | 2020-02-11 | 一种双工位协作混焊焊接生产线 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111230267B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114769968B (zh) * | 2022-05-19 | 2023-07-18 | 广州东焊智能装备有限公司 | 一种基于多工业机器人的自动焊接*** |
| CN115122338B (zh) * | 2022-08-15 | 2024-05-31 | 西南交通大学 | 一种基于多目标优化的多机器人协作弧焊任务规划方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63252678A (ja) * | 1987-04-07 | 1988-10-19 | Komatsu Ltd | 溶接ロボツト用溶接線検出装置 |
| CN202591871U (zh) * | 2012-04-17 | 2012-12-12 | 漳州联合华鑫焊接自动化设备有限公司 | 弹簧缓冲器组件机器人焊接*** |
| CN202684284U (zh) * | 2012-04-17 | 2013-01-23 | 漳州联合华鑫焊接自动化设备有限公司 | 翼箱双工位机器人焊接工作站 |
| EP3053699A1 (de) * | 2015-01-21 | 2016-08-10 | Audi Ag | Vorrichtung zum fügen von bauteilen |
| CN106503373A (zh) * | 2016-11-04 | 2017-03-15 | 湘潭大学 | 一种基于b样条曲线的双机器人协调装配的轨迹规划方法 |
| CN106514068A (zh) * | 2016-11-15 | 2017-03-22 | 成都陵川特种工业有限责任公司 | 一种机器人智能焊接的控制方法 |
| CN109986563A (zh) * | 2019-05-01 | 2019-07-09 | 湖南大学 | 一种多移动机器人协同作业方法及*** |
-
2020
- 2020-02-11 CN CN202010087253.2A patent/CN111230267B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63252678A (ja) * | 1987-04-07 | 1988-10-19 | Komatsu Ltd | 溶接ロボツト用溶接線検出装置 |
| CN202591871U (zh) * | 2012-04-17 | 2012-12-12 | 漳州联合华鑫焊接自动化设备有限公司 | 弹簧缓冲器组件机器人焊接*** |
| CN202684284U (zh) * | 2012-04-17 | 2013-01-23 | 漳州联合华鑫焊接自动化设备有限公司 | 翼箱双工位机器人焊接工作站 |
| EP3053699A1 (de) * | 2015-01-21 | 2016-08-10 | Audi Ag | Vorrichtung zum fügen von bauteilen |
| CN106503373A (zh) * | 2016-11-04 | 2017-03-15 | 湘潭大学 | 一种基于b样条曲线的双机器人协调装配的轨迹规划方法 |
| CN106514068A (zh) * | 2016-11-15 | 2017-03-22 | 成都陵川特种工业有限责任公司 | 一种机器人智能焊接的控制方法 |
| CN109986563A (zh) * | 2019-05-01 | 2019-07-09 | 湖南大学 | 一种多移动机器人协同作业方法及*** |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111230267A (zh) | 2020-06-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10345788B2 (en) | Robot system | |
| EP1123769A2 (en) | Robot welding | |
| CN108942880B (zh) | 机器人*** | |
| US11904483B2 (en) | Work robot system | |
| CN111230267B (zh) | 一种双工位协作混焊焊接生产线 | |
| US20060167587A1 (en) | Auto Motion: Robot Guidance for Manufacturing | |
| EP3749491A1 (en) | Assembling parts in an assembly line | |
| CN104698968A (zh) | 多功能自动钻铆末端执行器及自动钻铆方法 | |
| CN106238969A (zh) | 基于结构光视觉的非标件自动化焊接加工*** | |
| CN101623867A (zh) | 一种使机器人高精度跟踪指定路径的设备和方法 | |
| CN104354157A (zh) | 一种轮胎搬运机器人及其控制方法 | |
| CN205650975U (zh) | 基于结构光视觉的非标件自动化焊接加工*** | |
| CN110267770A (zh) | 机器人***及其控制方法 | |
| US20200238518A1 (en) | Following robot and work robot system | |
| JP2021035708A (ja) | 生産システム | |
| CN110625611A (zh) | 基于激光跟踪测量与力传感联合控制的机械臂辅助部件装配方法及*** | |
| CN212329961U (zh) | 一种基于视觉测量的无人爬壁焊接机器人 | |
| US11161239B2 (en) | Work robot system and work robot | |
| WO2014123054A1 (ja) | ロボット制御装置及びロボット制御方法 | |
| CN110977478B (zh) | 用于弱刚性支架钻铣的移动式双机器人加工***和方法 | |
| GB2326491A (en) | Controlling tracking of robot along working path | |
| KR101503304B1 (ko) | 레이저 포인터를 이용하는 러그 용접 로봇의 위치 및 자세 세팅방법 | |
| CN112276392A (zh) | 一种用于焊接的智能机器人通讯控制方法及其*** | |
| JPS6111815A (ja) | ロボツトの位置ズレ補正システム | |
| US11590616B1 (en) | Underactuated joining system for moving assembly line |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: No.2088, Yumin Road, Changchun Industrial Economic Development Zone, Jilin Province, 130000 Patentee after: Changchun Huaxiang automobile metal parts Co.,Ltd. Address before: No.2088, Yumin Road, Changchun Industrial Economic Development Zone, Jilin Province, 130000 Patentee before: CHANGCHUN HUAXIANG CAR MUFFLER Co.,Ltd. |
|
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: No.2088, Yumin Road, Changchun Industrial Economic Development Zone, Jilin Province, 130000 Patentee after: Huaxiang Metal Technology Co.,Ltd. Address before: No.2088, Yumin Road, Changchun Industrial Economic Development Zone, Jilin Province, 130000 Patentee before: Changchun Huaxiang automobile metal parts Co.,Ltd. |
|
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |