CN111390418B - 一种用于集装箱波纹焊的自动焊接工艺 - Google Patents

一种用于集装箱波纹焊的自动焊接工艺 Download PDF

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Abstract

本发明主要涉及一种用于集装箱波纹焊的自动焊接工艺，步骤如下：（1）、固定墙板，启动中央控制***，中央控制***通过控制器控制机器人本体带动激光传感器移动；（2）、移动到焊缝附近后，启动激光传感器进行扫描；（3）、中央控制***在接收到第一个波纹的焊缝轨迹后，通过焊缝识别算法计算出焊枪的焊接轨迹位置；（4）、中央控制***通过焊枪的焊接轨迹信息，控制机器人本体上的焊枪移动，进行焊接；（5）、在焊接的同时，激光传感器会实时对下一个波纹进行扫描，并进行下一个焊接轨迹位置的计算，实现一边焊接，一边扫描计算；能够自动对集装箱进行波纹焊焊接，焊接精度高，焊接质量好，工作效率大幅度提升，提高了企业的经济效益。

Description

一种用于集装箱波纹焊的自动焊接工艺
技术领域
本发明涉及一种焊接工艺，特别涉及一种用于集装箱波纹焊的自动焊接工艺。
背景技术
目前集装箱墙板波纹焊的焊接大多由人工完成，集装箱体积大，人工焊接难度大，劳动强度高，焊接质量差，工作效率非常低。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种用于集装箱波纹焊的自动焊接工艺，能够自动对集装箱进行波纹焊焊接，焊接精度高，焊接质量好，工作效率大幅度提升，提高了企业的经济效益。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于集装箱波纹焊的自动焊接工艺，具体步骤如下：
（1）、固定墙板，启动中央控制***，中央控制***通过控制器控制机器人本体，进而带动激光传感器移动；
（2）、移动到焊缝附近后，启动激光传感器进行扫描，并实时将扫描信息传输到中央控制***；
（3）、中央控制***在接收到第一个波纹的焊缝轨迹后，通过焊缝识别算法计算出焊枪的焊接轨迹位置；
（4）、中央控制***通过焊枪的焊接轨迹信息，控制机器人本体上的焊枪移动，同时启动焊接电源，送丝机工作向焊枪供应焊丝进行焊接；
（5）、在焊接的同时，激光传感器会实时对下一个波纹进行扫描，并进行下一个焊接轨迹位置的计算，实现一边焊接，一边扫描计算，直至完成整条波纹焊的焊接工作。
所述的焊缝识别算法具体包括如下步骤：
（1）、激光传感器先扫描一个完整的波纹，每0.5mm采集1个扫描点，得到初始扫描轨迹点；
（2）、根据轨迹点的位置将轨迹点进行分类：
1）上底点；
2）左上圆角点；
3）左腰点；
4）左下圆角点；
5）下底点；
6）右下圆角点；
7）右腰点；
8）右上圆角点；
（3）对轨迹点进行预处理，拟合出上底直线、下底直线、左腰线、右腰线和过渡圆弧；
（4）设置焊接的5种焊接姿态类型，并通过标定方法得到各种姿态下的初始位置补偿值：
1）上、下底姿态；
2）左圆角姿态；
3）左腰姿态；
4）右圆角姿态；
5）右腰姿态；
（5）根据轨迹点的类型和对应的拟合形状，调整轨迹点坐标，得到轨迹点的最终位置；
（6）根据轨迹点类型选取焊接姿态；
（7）完成该波纹所有初始扫描轨迹点的位置和焊接姿态计算后，得到第一个波纹的焊接轨迹；
（8）根据该焊接轨迹开始焊接，在焊接过程中，激光传感器实时扫描采集下一个波纹的轨迹点；
（9）当采集到下一个完整波纹的轨迹点数据后，重复步骤3-7，得到下一个波纹的焊接轨迹；
（10）将得到的轨迹添加到整体的焊接轨迹中，等待机器人读取，如此循环，最终完成整个焊接工作。
所述的包括人机交互单元，人机交互单元连接中央控制***，人机交互单元用于显示、控制操作和参数设定；中央控制***通过控制器连接控制机器人本体运动，机器人本体上安装有焊枪和扫描识别单元，机器人本体带动焊枪和扫描识别单元移动；中央控制***连接控制焊接电源，焊接电源连接送丝机，送丝机与焊枪连接；扫描识别单元与中央控制***传输连接，扫描识别单元包括激光传感器，激光传感器用于焊缝原始信息的采集，中央控制***通过识别算法计算出焊接路线，根据该路线信息控制机器人本体移动，带动焊枪，并启动焊接电源，送丝机工作向焊枪供应焊丝，进行焊接工作。
所述的配套设置有清枪器。
所述的配套设有无线遥控器，无线遥控器与中央控制***无线连接，无线遥控器能够对机器人本体进行X、Y、Z三个方向的移动控制。
所述的机器人本体选用ABB IRB1410，控制器选用IRC5。
本发明具有如下有益效果：
1、（1）、墙板的点焊已经在前一工位完成，墙板到位后，通过夹具固定住墙板，启动中央控制***，中央控制***通过控制器控制机器人本体，进而带动激光传感器移动；（2）、机器人本体移动到焊缝附近后，启动激光传感器进行扫描，并实时将扫描信息传输到中央控制***；（3）、中央控制***在接收到第一个波纹的焊缝轨迹后，通过焊缝识别算法计算出焊枪的焊接轨迹位置；（4）、中央控制***通过焊枪的焊接轨迹信息，控制机器人本体上的焊枪移动，同时启动焊接电源，送丝机工作向焊枪供应焊丝进行焊接；（5）、在焊接的同时，激光传感器会对下一个波纹进行扫描，并进行下一个焊接轨迹位置的计算，实现一边焊接，一边扫描计算，提高工作效率，直至完成整条波纹焊的焊接工作；该方法能够实现自动对集装箱进行波纹焊焊接，焊接精度高，焊接质量好，工作效率大幅度提升，提高了企业的经济效益。
2、还设有无线遥控器，无线遥控器与中央控制***无线连接，无线遥控器能够对机器人本体进行X、Y、Z三个方向（指前后、左右、上下方向）的移动控制，可以避免工人在示教器上可能发生的误操作，也使得操作更加简单直观，实现了快速对枪，通过无线遥控器实现更为直观的对枪操作。
附图说明
图1为本发明的***控制框架图；
图2为本发明的波纹扫描示意图；
图3为本发明波纹焊的焊接轨迹示意图；
图4为本发明装置的示意图。
图中标号：1、人机交互单元；2、中央控制***；3、控制器；4、机器人本体；5、焊枪；51、焊接电源；52、送丝机；6、扫描识别单元。
具体实施方式
如图3所示，集装箱墙板由框架与波纹板焊接构成，框架与波纹板交界处的焊接即为波纹焊，A为焊接轨迹。
如图1、4所示，一种用于集装箱波纹焊的自动焊接工艺，包括人机交互单元1，人机交互单元1连接中央控制***2，人机交互单元1用于显示、控制操作和参数设定；中央控制***2通过控制器3连接控制机器人本体4运动，机器人本体4上安装有焊枪5和扫描识别单元6，机器人本体4带动焊枪5和扫描识别单元6移动；中央控制***2连接控制焊接电源51，焊接电源51连接送丝机52，为送丝机52提供电源，送丝机52与焊枪5连接；扫描识别单元6与中央控制***2传输连接，扫描识别单元6包括激光传感器，激光传感器用于焊缝原始信息的采集，中央控制***2通过识别算法计算出焊接路线，根据该路线信息控制机器人本体4移动，带动焊枪5，并启动焊接电源51，送丝机52工作向焊枪5供应焊丝，进行焊接工作；该设计能够自动对集装箱进行波纹焊焊接，焊接精度高，焊接质量好，工作效率大幅度提升，提高了企业的经济效益。
在上述方案基础上，更优选的，配套设置有清枪器。
在上述方案基础上，更优选的，还设有无线遥控器，无线遥控器与中央控制***2无线连接，无线遥控器能够对机器人本体4进行X、Y、Z三个方向（指前后、左右、上下方向）的移动控制，可以避免工人在示教器上可能发生的误操作，也使得操作更加简单直观，实现了快速对枪，通过无线遥控器实现更为直观的对枪操作。
机器人本体4选用ABB IRB1410，控制器3选用IRC5。
具体焊接步骤如下：
（1）、墙板的点焊已经在前一工位完成，墙板到位后，通过夹具固定住墙板，启动中央控制***2，中央控制***2通过控制器3控制机器人本体4，进而带动激光传感器移动；
（2）、移动到焊缝附近后，启动激光传感器进行扫描，并实时将扫描信息传输到中央控制***2；
（3）、中央控制***2在接收到第一个波纹的焊缝轨迹后，通过焊缝识别算法计算出焊枪5的焊接轨迹位置；
（4）、中央控制***2通过焊枪5的焊接轨迹信息，控制机器人本体4上的焊枪5移动，同时启动焊接电源51，送丝机52工作向焊枪5供应焊丝进行焊接；
（5）、在焊接的同时，激光传感器会实时对下一个波纹进行扫描，并进行下一个焊接轨迹位置的计算，实现一边焊接，一边扫描计算，提高工作效率，直至完成整条波纹焊的焊接工作；
该方法能够实现自动对集装箱进行波纹焊焊接，焊接精度高，焊接质量好，工作效率大幅度提升，提高了企业的经济效益。
如图2所示，焊缝识别算法的具体步骤如下：
（1）、激光传感器先扫描一个完整的波纹，每0.5mm采集1个扫描点，得到初始扫描轨迹点；
（2）、根据轨迹点的位置将轨迹点进行分类：
1）上底点；
2）左上圆角点；
3）左腰点；
4）左下圆角点；
5）下底点；
6）右下圆角点；
7）右腰点；
8）右上圆角点；
（3）对轨迹点进行预处理，拟合出上底直线、下底直线、左腰线、右腰线和过渡圆弧；
（4）设置焊接的5种焊接姿态类型，并通过标定方法得到各种姿态下的初始位置补偿值：
1）上、下底姿态；
2）左圆角姿态；
3）左腰姿态；
4）右圆角姿态；
5）右腰姿态；
（5）根据轨迹点的类型和对应的拟合形状，调整轨迹点坐标，得到轨迹点的最终位置；
（6）根据轨迹点类型选取焊接姿态；
（7）完成该波纹所有初始扫描轨迹点的位置和焊接姿态计算后，得到第一个波纹的焊接轨迹；
（8）根据该焊接轨迹开始焊接，在焊接过程中，激光传感器实时扫描采集下一个波纹的轨迹点；
（9）当采集到下一个完整波纹的轨迹点数据后，重复步骤3-7，得到下一个波纹的焊接轨迹；
（10）将得到的轨迹添加到整体的焊接轨迹中，等待机器人读取，如此循环，最终完成整个焊接工作。

Claims (5)

1.一种用于集装箱波纹焊的自动焊接工艺，其特征在于包括如下步骤：
一、固定墙板，启动中央控制***，中央控制***通过控制器控制机器人本体，进而带动激光传感器移动；
二、移动到焊缝附近后，启动激光传感器进行扫描，并实时将扫描信息传输到中央控制***；
三、中央控制***在接收到第一个波纹的焊缝轨迹后，通过焊缝识别算法计算出焊枪的焊接轨迹位置；
四、中央控制***通过焊枪的焊接轨迹信息，控制机器人本体上的焊枪移动，同时启动焊接电源，送丝机工作向焊枪供应焊丝进行焊接；
五、在焊接的同时，激光传感器会实时对下一个波纹进行扫描，并进行下一个焊接轨迹位置的计算，实现一边焊接，一边扫描计算，直至完成整条波纹焊的焊接工作；
焊缝识别算法具体方法如下：
A、激光传感器先扫描一个完整的波纹，每0.5mm采集1个扫描点，得到初始扫描轨迹点；
B、根据轨迹点的位置将轨迹点进行分类：
1）上底点；
2）左上圆角点；
3）左腰点；
4）左下圆角点；
5）下底点；
6）右下圆角点；
7）右腰点；
8）右上圆角点；
C、对轨迹点进行预处理，拟合出上底直线、下底直线、左腰线、右腰线和过渡圆弧；
D、设置焊接的5种焊接姿态类型，并通过标定方法得到各种姿态下的初始位置补偿值：
1）上、下底姿态；
2）左圆角姿态；
3）左腰姿态；
4）右圆角姿态；
5）右腰姿态；
E、根据轨迹点的类型和对应的拟合形状，调整轨迹点坐标，得到轨迹点的最终位置；
F、根据轨迹点类型选取焊接姿态；
G、完成该波纹所有初始扫描轨迹点的位置和焊接姿态计算后，得到第一个波纹的焊接轨迹；
H、根据该焊接轨迹开始焊接，在焊接过程中，激光传感器实时扫描采集下一个波纹的轨迹点；
I、当采集到下一个完整波纹的轨迹点数据后，重复步骤3-7，得到下一个波纹的焊接轨迹；
J、将得到的轨迹添加到整体的焊接轨迹中，等待机器人读取，如此循环，最终完成整个焊接工作。
2.根据权利要求1所述的一种用于集装箱波纹焊的自动焊接工艺，其特征在于：包括人机交互单元，人机交互单元连接中央控制***，人机交互单元用于显示、控制操作和参数设定；中央控制***通过控制器连接控制机器人本体运动，机器人本体上安装有焊枪和扫描识别单元，机器人本体带动焊枪和扫描识别单元移动；中央控制***连接控制焊接电源，焊接电源连接送丝机，送丝机与焊枪连接；扫描识别单元与中央控制***传输连接，扫描识别单元包括激光传感器，激光传感器用于焊缝原始信息的采集，中央控制***通过识别算法计算出焊接路线，根据该路线信息控制机器人本体移动，带动焊枪，并启动焊接电源，送丝机工作向焊枪供应焊丝，进行焊接工作。
3.根据权利要求2所述的一种用于集装箱波纹焊的自动焊接工艺，其特征在于：配套设置有清枪器。
4.根据权利要求2所述的一种用于集装箱波纹焊的自动焊接工艺，其特征在于：配套设有无线遥控器，无线遥控器与中央控制***无线连接，无线遥控器能够对机器人本体进行X、Y、Z三个方向的移动控制。
5.根据权利要求2所述的一种用于集装箱波纹焊的自动焊接工艺，其特征在于：机器人本体选用ABB IRB1410，控制器选用型号IRC5。
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