CN112207396A - 自动焊焊缝跟踪纠偏*** - Google Patents

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肖逸
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Abstract

本发明公开了自动焊焊缝跟踪纠偏***。该自动焊焊缝跟踪纠偏***包括焊枪、运动执行结构、运行传感器组件、图像处理装置、智能控制分机以及中控机,所述运动执行结构与所述焊枪相连接;所述运行传感器组件设在所述焊枪的前方,所述运行传感器组件用于获取焊接工件的焊缝区域的图像信息以及运行状态参数数据,并将所述焊接区域的图像信息和运行状态参数数据传输到所述智能控制分机;所述图像处理装置通过所述中控机接收的所述智能控制分机传输的所述焊接区域的图像信息,经图像处理后,输出焊缝跟踪或焊缝成形控制的特征信息到所述中控机。该自动焊焊缝跟踪纠偏***的焊接效率高且质量好。

Description

自动焊焊缝跟踪纠偏***
技术领域
本发明涉及焊接技术领域,更具体地说,本发明涉及自动焊焊缝跟踪纠偏***。
背景技术
随着科学技术和生产力的发展,工业制造对焊接技术和焊接质量要求越来越高,同时又要求改善焊接工人的工作环境和降低劳动强度。但是,我们传统自动焊焊接设备应用中,电弧的位置需要通过人工全程来进行实时调整,不仅增加了焊接工人的工作量,效率低下,同时焊工的眼睛常年看着弧光会受到不同程度的影响;而且焊接质量易受到外界各种因素(焊接热变形、工件下料偏差、工件加工误差、装配精度误差等)的影响,造成焊接质量不稳定。
发明内容
本发明的目的是提供一种焊接效率高且质量好的自动焊焊缝跟踪纠偏***。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点,提供了一种自动焊焊缝跟踪纠偏***。该自动焊焊缝跟踪纠偏***,包括焊枪、运动执行结构、运行传感器组件、图像处理装置、智能控制分机以及中控机,所述运动执行结构与所述焊枪相连接;
所述运行传感器组件设在所述焊枪的前方,所述运行传感器组件用于获取焊接工件的焊缝区域的图像信息以及运行状态参数数据,并将所述焊接区域的图像信息和运行状态参数数据传输到所述智能控制分机;
所述图像处理装置通过所述中控机接收的所述智能控制分机传输的所述焊接区域的图像信息,经图像处理后,输出焊缝跟踪或焊缝成形控制的特征信息到所述中控机,所述特征信息包括焊丝位置信息、焊缝位置信息以及所述焊枪与所述焊缝的位置偏差信息;
所述中控机根据接收的所述运行状态参数数据以及所述特征信息,以控制所述智能控制分机分别对所述焊枪和所述运动执行结构的运行状态进行焊接轨迹的纠偏调整。
在其中一个实施例中,所述视觉传感器包括数字摄像机,所述数字摄像机用于获取焊接区域的图像信息。
在其中一个实施例中,所述视觉传感器302还包括滤光片,所述滤光片用于滤掉弧光干扰。
在其中一个实施例中,所述图像处理装置包括用于显示所述焊接区域图像的监视器,所述图像处理装置还用于将所述焊缝跟踪或焊缝成形控制的特征信息标示在所述焊接区域图像上,并可通过所述监视器显示。
在其中一个实施例中,所述运行传感器包括角度传感器和速度传感器,所述角度传感器和所述速度传感器分别安装在所述焊枪和所述运行执行结构上,所述中控机处理接收到的所述特征数据、角度数据以及速度数据,当中控机判定所述特征数据、角度数据和速度数据均在设定的正常范围内时,控制所述运动执行机构和所述焊枪按预设焊接规定继续工作;当中控机判定所述特征数据、角度数据以及速度数据均在设定的正常范围外时,中控机分别调整所述运动执行结构的移动速度和所述焊枪的倾斜角度,以实现焊接轨迹的纠偏调整。
在其中一个实施例中,所述运动执行结构包括电机和机械臂,所述焊枪安装在所述机械臂上,所述电机驱动所述机械臂运动。
在其中一个实施例中,所述中控机与所述智能控制分机、所述图像处理装置采用ZigBee或4G网络无线传输通讯连接。
在其中一个实施例中,所述智能控制分机与所述焊枪、所述运动执行机构、所述运行传感器采用ZigBee或4G网络无线传输通讯连接。
在其中一个实施例中,所述智能控制分机为可编程逻辑控制器或工控机。
在其中一个实施例中,还包括警报装置,所述警报装置设于所述运动执行机构,所述警报装置与所述中控机通讯连接。
本发明至少包括以下有益效果:
本发明采用在焊接设备上增加激光焊缝追踪和自动调校的功能,在自动焊接中将人从全程实时监测及调整中解放出来,同时解决了因为外界因素影响而造成焊缝质量差的问题,确保焊缝成型完美。通过采用自动焊焊缝跟踪纠偏***,焊接质量提升,埋弧焊无损检测合格比例由以前的90%提升到95%以上,焊接过程中的无损检测的各项费用、返修的各项费用等随之大幅度降低。该自动焊焊缝跟踪纠偏***达到实现无人化监测,大大减少人工成本,提高产品质量和工作效率。
故,本发明的自动焊焊缝跟踪纠偏***的焊接效率高且质量好。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1是本发明一个实施例自动焊焊缝跟踪纠偏***的框架示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
需要说明的是,在本发明的描述中,术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
如图1所示,该自动焊焊缝跟踪纠偏***1包括焊枪40、运动执行结构、运行传感器组件30、图像处理装置60、智能控制分机20以及中控机10,该运动执行结构与该焊枪40相连接;
该运行传感器组件30设在该焊枪40的前方,该运行传感器组件30用于获取焊接工件的焊缝区域的图像信息以及运行状态参数数据,并将该焊接区域的图像信息和运行状态参数数据传输到该智能控制分机20;
该图像处理装置60通过该中控机10接收的该智能控制分机20传输的该焊接区域的图像信息,经图像处理后,输出焊缝跟踪或焊缝成形控制的特征信息到该中控机10,该特征信息包括焊丝位置信息、焊缝位置信息以及该焊枪40与该焊缝的位置偏差信息;
该中控机10根据接收的该运行状态参数数据以及该特征信息,以控制该智能控制分机20分别对该焊枪40和该运动执行结构的运行状态进行焊接轨迹的纠偏调整。
具体地,将运行传感器30以预先设定的距离前置于焊枪40头,提前检测焊缝位置、错边量、焊缝宽度、焊缝深度、焊枪高度等参数,并将各项参数实时传递到中控机10,完成焊枪的调节并进行焊接,避免焊接质量偏差,实现无人化焊接。
可选地,该视觉传感器302包括数字摄像机,该数字摄像机用于获取焊接区域的图像信息。
视觉传感器主要由一个或者两个图形传感器组成,有时还要配以光投射器及其他辅助设备。视觉传感器的主要功能是获取足够的机器视觉***要处理的最原始图像。视觉传感器具有从一整幅图像捕获光线的数以千计的像素。图像的清晰和细腻程度通常用分辨率来衡量,以像素数量表示因此,无论距离目标数米或数厘米远,传感器都能“看到”十分细腻的目标图像。视觉传感器利用光学元件和成像装置获取外部环境图像信息的仪器,通常用图像分辨率来描述视觉传感器的性能
可选地,该视觉传感器302还包括滤光片,该滤光片用于滤掉弧光干扰。
可选地,该图像处理装置60包括用于显示该焊接区域图像的监视器,该图像处理装置60还用于将该焊缝跟踪或焊缝成形控制的特征信息标示在该焊接区域图像上,并可通过该监视器显示。
可选地,该运行传感器包括角度传感器301和速度传感器303,该角度传感器301和该速度传感器303分别安装在该焊枪40和该运行执行结构上,该中控机10处理接收到的该特征数据、角度数据以及速度数据,当中控机10判定该特征数据、角度数据和速度数据均在设定的正常范围内时,控制该运动执行机构50和该焊枪40按预设焊接规定继续工作;当中控机10判定该特征数据、角度数据以及速度数据均在设定的正常范围外时,中控机10分别调整该运动执行结构的移动速度和该焊枪40的倾斜角度,以实现焊接轨迹的纠偏调整。
上述角度传感器301和速度传感器303选用常用的同类传感器,并按照其使用按照方法进行安装操作。可选地,本***需要采集不同类型、不同位置的参数,需要考虑到传感器的实用性,尽量采用超声波、毫米波、激光和视频等非接触传感器。
具体地,该运动执行结构包括电机和机械臂,该焊枪40安装在该机械臂上,该电机驱动该机械臂运动。
具体地,该中控机10与该智能控制分机20、该图像处理装置60采用ZigBee或4G网络无线传输通讯连接。
具体地,中控机10除可采用笔记本电脑外,还可采用PC机、或专门设计的单板机等,各液压爬升装置50的智能控制分机20也可采用笔记本电脑、工控机或PLC等。
可选地,该智能控制分机20与该焊枪40、该运动执行机构50、该运行传感器采用ZigBee或4G网络无线传输通讯连接。局部数据传输采用计划采用自组网的ZigBee无线传输,云端网络通讯采用4G网络,其更方便快捷,易于安装。
ZigBee模块是一种物联网无线数据终端,利用ZigBee网络为用户提供无线数据传输功能。其提供SMT与DIP接口,可直接连接TTL接口设备,实现数据透明传输功能;低功耗设计,最低功耗小于1mA;提供6路I/O,可实现数字量输入输出、脉冲输出;其中有3路I/O还可实现模拟量采集、脉冲计数等功能。ZigBee是一种无线连接,可工作在2.4GHz、868MHz和915MHz3个频段上,分别具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的传输速率,它的传输距离在10-75m的范围内,但可以继续增加。ZigBee无线通讯主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。
具体地,该智能控制分机20为可编程逻辑控制器或工控机。
可选的,该自动焊焊缝跟踪纠偏***1还包括警报装置70,该警报装置70设于该运动执行机构50,该警报装置70与该中控机10通讯连接。
本发明至少包括以下有益效果:
本发明采用在焊接设备上增加激光焊缝追踪和自动调校的功能,在自动焊接中将人从全程实时监测及调整中解放出来,同时解决了因为外界因素影响而造成焊缝质量差的问题,确保焊缝成型完美。通过采用自动焊焊缝跟踪纠偏***1,焊接质量提升,埋弧焊无损检测合格比例由以前的90%提升到95%以上,焊接过程中的无损检测的各项费用、返修的各项费用等随之大幅度降低。该自动焊焊缝跟踪纠偏***1达到实现无人化监测,有效减少人工成本,提高产品质量和工作效率。
因此,本发明的自动焊焊缝跟踪纠偏***1的焊接效率高且质量好。
尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种自动焊焊缝跟踪纠偏***,其特征在于,包括焊枪、运动执行结构、运行传感器组件、图像处理装置、智能控制分机以及中控机,所述运动执行结构与所述焊枪相连接;
所述运行传感器组件设在所述焊枪的前方,所述运行传感器组件用于获取焊接工件的焊缝区域的图像信息以及运行状态参数数据,并将所述焊接区域的图像信息和运行状态参数数据传输到所述智能控制分机;
所述图像处理装置通过所述中控机接收所述智能控制分机传输的所述焊接区域的图像信息,经图像处理后,输出焊缝跟踪或焊缝成形控制的特征信息到所述中控机,所述特征信息包括焊丝位置信息、焊缝位置信息以及所述焊枪与所述焊缝的位置偏差信息;
所述中控机根据接收的所述运行状态参数数据以及所述特征信息,以控制所述智能控制分机分别对所述焊枪和所述运动执行结构的运行状态进行焊接轨迹的纠偏调整。
2.根据权利要求1所述的自动焊焊缝跟踪纠偏***,其特征在于,所述视觉传感器包括数字摄像机,所述数字摄像机用于获取所述焊接区域的图像信息。
3.根据权利要求2所述的自动焊焊缝跟踪纠偏***,其特征在于,所述视觉传感器还包括滤光片,所述滤光片用于滤掉弧光干扰。
4.根据权利要求1所述的自动焊焊缝跟踪纠偏***,其特征在于,所述图像处理装置包括用于显示所述焊接区域图像的监视器,所述图像处理装置还用于将所述焊缝跟踪或焊缝成形控制的特征信息标示在所述焊接区域图像上,并通过所述监视器显示。
5.根据权利要求1所述的自动焊焊缝跟踪纠偏***,其特征在于,所述运行传感器包括角度传感器和速度传感器,所述角度传感器和所述速度传感器分别安装在所述焊枪和所述运行执行结构上,所述中控机处理接收到的所述特征数据、角度数据以及速度数据,当中控机判定所述特征数据、角度数据和速度数据均在设定的正常范围内时,控制所述运动执行机构和所述焊枪按预设焊接规定继续工作;当中控机判定所述特征数据、角度数据以及速度数据均在设定的正常范围外时,中控机分别调整所述运动执行结构的移动速度和所述焊枪的倾斜角度,以实现焊接轨迹的纠偏调整。
6.根据权利要求1所述的自动焊焊缝跟踪纠偏***,其特征在于,所述运动执行结构包括电机和机械臂,所述焊枪安装在所述机械臂上,所述电机驱动所述机械臂运动。
7.根据权利要求1-6任一项所述的自动焊焊缝跟踪纠偏***,其特征在于,所述中控机与所述智能控制分机、所述图像处理装置采用ZigBee或4G网络无线传输通讯连接。
8.根据权利要求1-6任一项所述的自动焊焊缝跟踪纠偏***,其特征在于,所述智能控制分机与所述焊枪、所述运动执行机构、所述运行传感器采用ZigBee或4G网络无线传输通讯连接。
9.根据权利要求1-6任一项所述的自动焊焊缝跟踪纠偏***,其特征在于,所述智能控制分机为可编程逻辑控制器或工控机。
10.根据权利要求1-6任一项所述的自动焊焊缝跟踪纠偏***,其特征在于,还包括警报装置,所述警报装置设于所述运动执行机构,所述警报装置与所述中控机通讯连接。
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