CN116713655B - 一种自动识焊缝的焊接工作站 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动识焊缝的焊接工作站，包括变位机，所述变位机的一侧设有转动座，所述转动座上设有移动座，所述移动座上设有夹持组件，所述夹持组件上安装有工件，所述工件远离所述变位机的一侧设有固定座，所述固定座上设有机器人，所述机器人远离所述固定座的一侧设有焊枪，所述焊枪上设有焊缝识别机构；焊缝***完成所获取图像的滤波处理、信息提取以及特征分析，以便准确的得到具体偏差数值；机器人本体及控制柜可根据焊缝的理想位置结合焊缝***得到的偏差数值，通过算法确定电机的纠偏控制量，实现电机的正/反转控制和转速控制，从而完成纠偏。
Description
技术领域
本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种自动识焊缝的焊接工作站。
背景技术
焊接作为一种十分重要的工艺，其在航空航天、造船业、建筑业等领域的应用十分广泛，随着经济社会的发展，相关行业对焊接工艺的要求越来越高，如质量、效率等。近几年焊接机器人在工业生产中的使用较多，大大改善了焊接生产条件。当前绝大多数焊接机器人的工作模式为“示教再现”，基本流程如下：焊接开始之前，需要通过手动控制实现机器人的焊缝跟踪同时记录焊缝轨迹，在实际焊接过程中，机器人则会根据记录轨迹完成重复焊接，该工作方式对定位和焊件形状的要求非常高，如果与示教结果存在偏差，势必降低焊接质量甚至可能导致焊接失败；现有的少部分解决方法是在焊枪上安装焊缝***，通过实时监测焊缝的状态，判断焊接的状态，出现偏差后及时纠正，但是焊缝***获取图像的能力有限，因焊枪在焊接绝大多数工件的过程中不会只沿着一个方向移动，往往需要焊枪焊嘴的姿态不断调整，使焊嘴朝焊枪移动的一侧倾斜，频繁移动的焊枪导致图像采集器获取的图像角度不一致，降低了焊缝的识别精度。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种自动识焊缝的焊接工作站。
本发明所采用的技术方案为：
一种自动识焊缝的焊接工作站，包括变位机，所述变位机的一侧设有转动座，所述转动座上设有移动座，所述移动座上设有夹持组件，所述夹持组件上安装有工件，所述工件远离所述变位机的一侧设有固定座，所述固定座上设有机器人，所述机器人远离所述固定座的一侧设有焊枪，所述焊枪上设有焊缝识别机构；所述焊缝识别机构包括固定扣，所述固定扣与所述焊枪固定连接，所述机器人的一侧可拆卸安装在固定板上，所述固定板的一侧固定设有安装板，所述安装板远离所述固定座的一侧固定设有连接板，所述连接板上可拆卸安装有焊缝***。
作为本发明的优选，所述连接板的一侧固定设有对位板，所述焊枪远离所述机器人的一侧设有焊嘴，所述对位板位于所述焊嘴的一侧，所述对位板与所述焊枪平行。
作为本发明的优选，所述固定板的横截面呈L型，所述固定板上固定设有安装柱，所述安装柱上可拆卸安装有安装套，所述安装套固定设置在转动环上，所述转动环转动设置在固定圈上，所述固定扣可拆卸安装在所述固定板上。
作为本发明的优选，所述焊枪的横截面为圆形，所述固定圈的轮廓为圆柱形，所述固定圈在所述焊枪任意横截面上的投影均为圆形，且所述固定圈在所述焊枪横截面上投影的圆心与所述焊枪的轴线重合；所述转动环与所述固定圈同轴线。
作为本发明的优选，所述安装柱有两个，两个所述安装柱分别位于所述固定板互成九十度的两个邻边上，所述转动环上固定设有两个所述安装套，两个所述安装套分别与两个所述安装柱对应。
作为本发明的优选，所述固定圈内设有安置空间，所述固定扣位于所述安置空间内，所述固定扣包括第一扣件和第二扣件，所述第一扣件上设有螺纹孔，所述第二扣件上设有通孔，所述第一扣件上螺纹连接有紧固螺栓，所述紧固螺栓贯穿所述第二扣件，所述安置空间的内壁上固定设有滑槽，所述第一扣件和所述第二扣件分别与所述滑槽滑动连接。
作为本发明的优选，所述固定圈的周侧设有多个螺栓孔，所述螺栓孔贯穿所述安置空间，所述螺栓孔与所述紧固螺栓相适配。
作为本发明的优选，所述固定圈的周侧固定设有环形轨，所述转动环转动设置在所述环形轨内，所述固定圈的一侧固定设有微控电机，所述微控电机的输出轴上固定设有驱动齿轮，所述转动环的内侧设有一圈齿，所述驱动齿轮与所述转动环上的齿啮合。
作为本发明的优选，所述第一扣件和所述第二扣件上分别设有一个居中弹簧，两个所述居中弹簧彼此远离的一端分别与所述安置空间的内壁固定连接，两个所述居中弹簧彼此靠近的一端分别与所述第一扣件和所述第二扣件固定连接。
作为本发明的优选，话包括清枪站，所述清枪站位于所述机器人的一侧。
本发明的有益效果为：本发明作为一种自动识焊缝的焊接工作站，焊缝***完成所获取图像的滤波处理、信息提取以及特征分析，以便准确的得到具体偏差数值；机器人本体及控制柜可根据焊缝的理想位置结合焊缝***得到的偏差数值，通过算法确定电机的纠偏控制量，实现电机的正/反转控制和转速控制，从而完成纠偏；通过编程微控电机，可以使焊缝***跟在焊枪的后面，即焊缝刚焊接好后的位置，确保焊缝***采集到的图像角度始终一致，便于比对并分析焊缝偏差，及时进行纠偏；且本发明的固定扣在居中弹簧的作用下，固定扣在扣紧焊枪前后均不影响焊枪与固定圈同轴线的状态，确保了焊缝***相对于焊枪公转时，焊缝***与焊枪的距离始终相同，进一步提高了焊缝***获取图像和识别焊缝的精度。
附图说明
下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细的说明。
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明图1的焊缝识别机构结构示意图；
图3是本发明图2的另一实施例结构示意图；
图4是本发明图3的正视结构示意图；
图5是本发明图3的俯视结构示意图；
图6是本发明图3固定圈的结构示意图；
图7是本发明图6的正视结构示意图；
图8是本发明图7的A-A方向结构示意图；
图9是本发明图3的固定板结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合图1-9说明本发明的具体实施方式，一种自动识焊缝的焊接工作站，包括变位机11，所述变位机11的一侧设有转动座12，所述转动座12上设有移动座13，所述移动座13上设有夹持组件17，所述夹持组件17上安装有工件20，所述工件20远离所述变位机11的一侧设有固定座14，所述固定座14上设有机器人16，所述机器人16远离所述固定座14的一侧设有焊枪18，所述焊枪18上设有焊缝识别机构21；所述焊缝识别机构21包括固定扣26，所述机固定扣26与所述焊枪18固定连接，所述机器人16的一侧可拆卸安装在固定板25上，所述固定板25的一侧固定设有安装板24，所述安装板24远离所述固定座14的一侧固定设有连接板23，所述连接板23上可拆卸安装有焊缝***22。焊缝***22主要完成所获取图像的滤波处理、信息提取以及特征分析，以便准确的得到具体偏差数值；机器人16本体及控制柜可根据焊缝的理想位置结合焊缝***得到的偏差数值，通过算法确定电机的纠偏控制量，实现机器人16的电机的正/反转控制和转速控制，从而完成纠偏。
有益地，所述连接板23的一侧固定设有对位板27，所述焊枪18远离所述机器人16的一侧设有焊嘴19，所述对位板27位于所述焊嘴19的一侧，所述对位板27与所述焊枪18平行。对位板27不仅能给予焊缝***22一定的保护，而且便于调整安装焊缝***22的初始位置，同时对位板27能够使焊缝***22采集图像更加准确。
有益地，所述固定板25的横截面呈L型，所述固定板25上固定设有安装柱30，所述安装柱30上可拆卸安装有安装套31，所述安装套31固定设置在转动环29上，所述转动环29转动设置在固定圈28上，所述固定扣26可拆卸安装在所述固定板25上。
有益地，所述焊枪18的横截面为圆形，所述固定圈28的轮廓为圆柱形，所述固定圈28在所述焊枪18任意横截面上的投影均为圆形，且所述固定圈28在所述焊枪18横截面上投影的圆心与所述焊枪18的轴线重合；所述转动环29与所述固定圈28同轴线。固定扣26和固定板25存在自由度，方便在焊接过程中随时调整焊缝***22相对于焊枪18的位置，使焊枪18无论朝哪里偏斜，无论以何种路径移动，焊缝***22均可以保持在焊缝刚焊接好后的位置。
有益地，所述安装柱30有两个，两个所述安装柱30分别位于所述固定板25互成九十度的两个邻边上，所述转动环29上固定设有两个所述安装套31，两个所述安装套31分别与两个所述安装柱30对应。固定板25的两个边均设有安装套31，此结构下，固定板25和转动环29一经安装位置不会改变，转动环29的转动会带动固定板25一起转动。
有益地，所述固定圈28内设有安置空间，所述固定扣26位于所述安置空间内，所述固定扣26包括第一扣件38和第二扣件39，所述第一扣件38上设有螺纹孔，所述第二扣件39上设有通孔，所述第一扣件38上螺纹连接有紧固螺栓37，所述紧固螺栓37贯穿所述第二扣件39，所述安置空间的内壁上固定设有滑槽34，所述第一扣件38和所述第二扣件39分别与所述滑槽34滑动连接。紧固螺栓37与第一扣件38螺纹连接，紧固螺栓37与第二扣件39转动连接，紧固螺栓37转动可以使其螺帽部分接近或者力第一扣件37，从而迫使第一扣件38接近或者远离第二扣件39。
有益地，所述固定圈28的周侧设有多个螺栓孔35，所述螺栓孔35贯穿所述安置空间，所述螺栓孔35与所述紧固螺栓37相适配。从螺栓孔35拧松紧固螺栓37，但不将其从第一扣件38上完全拆除，从焊枪18的焊嘴19一侧可以将整个焊缝识别机构21拆除，便于更换、检修等。
有益地，所述固定圈28的周侧固定设有环形轨36，所述转动环29转动设置在所述环形轨36内，所述固定圈28的一侧固定设有微控电机32，所述微控电机32的输出轴上固定设有驱动齿轮40，所述转动环29的内侧设有一圈齿，所述驱动齿轮40与所述转动环29上的齿啮合。环形轨36其中一段有缺口，驱动齿轮40位于此缺口内，并驱动转动环29。
有益地，所述第一扣件38和所述第二扣件39上分别设有一个居中弹簧33，两个所述居中弹簧33彼此远离的一端分别与所述安置空间的内壁固定连接，两个所述居中弹簧33彼此靠近的一端分别与所述第一扣件38和所述第二扣件39固定连接。
有益地，话包括清枪站15，所述清枪站15位于所述机器人16的一侧。
本发明工作原理：
初始状态时，工件20被夹持在夹持组件17上；
焊接前需要完成焊接机器人示教，然后，***将自动或获取示教点信息，包括焊缝中心、宽度等，并将其存储；焊接过程中，焊缝***22会对焊缝位置进行周期性检测，根据图像信息分析焊缝的宽度、中心位置等信息，将测量结果和示教路径进行对比，一旦超过偏差阈值，就需要调整焊枪位姿。
通过转动座12和移动座13，工件20相对于变位机11的姿态可以轻易变换，使其待焊接的部位能够对准机器人16的末端执行器，使工件20待焊接部位与焊嘴19角度符合设定值；具体的，通过电机驱动转动座12相对于变位机11转动，转动座12远离变位机11的一侧固定设有托板，托板上设有电控十字滑台，十字滑台的滑块上设有夹持组件17，通过夹持组件17夹持工件20；
清枪站15，可清理焊枪18上的异物，延长焊枪18使用寿命；具体的，当焊枪18使用完毕后，或使用过程中检测到焊嘴19上有异物时，通过机器人16控制焊嘴19移动到清枪站15处，对其进行清理，根据焊材的材料选择合适的清理方式，如高压气体等。
机器人16，具体为六自由度焊接机器人，其末端执行器上搭载焊枪18，并配备供丝盒，为焊枪18提供焊材，机器人焊接电源可为焊枪18提供高压电流，焊材融化后通过编程控制焊嘴19移动完成对工件20的焊接任务。
其中上述过程中，变位机11控制工件20的姿态，和机器人16控制焊枪18的姿态均通过编程提前规划路径，焊缝识别机构21主要完成所获取图像的滤波处理、信息提取以及特征分析，以便准确的得到具体偏差数值并反馈至控制柜，机器人16及控制柜可根据焊缝的理想位置结合焊枪18得到的偏差数值，通过算法确定电机的纠偏控制量，实现电机的正/反转控制和转速控制，从而完成纠偏；
特别的，焊缝识别机构21在焊枪18的姿态改变时，通过微控电机32控制焊缝***22相对于焊枪18的位置；具体的微控电机32启动，控制驱动齿轮40转动，驱动齿轮40通过啮合带动转动环29转动，在安装套31和安装柱30的作用下，固定板25、安装板24、连接板23、焊缝***22跟随转动环29一起转动，从而改变焊缝***22相对于固定扣26的位置，而固定扣26通过紧固螺栓37已经和焊枪18完全固定；
在焊枪18沿工件20的表面移动时，通过微控电机32控制焊缝***22始终位于焊枪18移动轨迹的下游，使焊缝***22获取的图像更加准确，不管焊枪18沿工件20的表面向左、向右、或是上下移动，均可以通过对机器人16编程，使焊嘴19与工件20的表面有四十五度的夹角，并同时编程微控电机32，使焊缝***22跟在焊枪18的后面，为焊缝刚焊接好后的位置，确保焊缝***22采集到的图像角度始终一致，便于比对并分析焊缝偏差，及时进行纠偏。
特别的，焊缝识别机构21在于焊枪18连接时，通过拧紧对位板27，第一扣件38和第二扣件39夹紧焊枪18，此过程中，紧固螺栓37的螺帽部分与第二扣件39接触，迫使第一扣件38和第二扣件39之间的距离缩短，在居中弹簧33的作用下，第一扣件38和第二扣件39会分别沿滑槽34滑动相同且相反的一定距离，固定扣26扣紧焊枪18前后均不影响焊枪18与固定圈28同轴线的状态，确保了焊缝***22相对于焊枪18公转时，焊缝***22与焊枪18的距离始终相同。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种自动识焊缝的焊接工作站，其特征在于：包括变位机，所述变位机的一侧设有转动座，所述转动座上设有移动座，所述移动座上设有夹持组件，所述夹持组件上安装有工件，所述工件远离所述变位机的一侧设有固定座，所述固定座上设有机器人，所述机器人远离所述固定座的一侧设有焊枪，所述焊枪上设有焊缝识别机构；所述焊缝识别机构包括固定扣，所述固定扣与所述焊枪固定连接，所述机器人的一侧可拆卸安装在固定板上，所述固定板的一侧固定设有安装板，所述安装板远离所述固定座的一侧固定设有连接板，所述连接板上可拆卸安装有焊缝***；
所述固定圈内设有安置空间，所述固定扣位于所述安置空间内，所述固定扣包括第一扣件和第二扣件，所述第一扣件上设有螺纹孔，所述第二扣件上设有通孔，所述第一扣件上螺纹连接有紧固螺栓，所述紧固螺栓贯穿所述第二扣件，所述安置空间的内壁上固定设有滑槽，所述第一扣件和所述第二扣件分别与所述滑槽滑动连接；
所述固定圈的周侧固定设有环形轨，所述转动环转动设置在所述环形轨内，所述固定圈的一侧固定设有微控电机，所述微控电机的输出轴上固定设有驱动齿轮，所述转动环的内侧设有一圈齿，所述驱动齿轮与所述转动环上的齿啮合；
在焊枪沿工件的表面移动时，通过微控电机控制焊缝***始终位于焊枪移动轨迹的下游，确保焊缝***采集到的图像角度始终一致，便于比对并分析焊缝偏差，及时进行纠偏。
2.根据权利要求1所述的一种自动识焊缝的焊接工作站，其特征在于：所述连接板的一侧固定设有对位板，所述焊枪远离所述机器人的一侧设有焊嘴，所述对位板位于所述焊嘴的一侧，所述对位板与所述焊枪平行。
3.根据权利要求1所述的一种自动识焊缝的焊接工作站，其特征在于：所述固定板的横截面呈L型，所述固定板上固定设有安装柱，所述安装柱上可拆卸安装有安装套，所述安装套固定设置在转动环上，所述转动环转动设置在固定圈上，所述固定扣可拆卸安装在所述固定板上。
4.根据权利要求3所述的一种自动识焊缝的焊接工作站，其特征在于：所述焊枪的横截面为圆形，所述固定圈的轮廓为圆柱形，所述固定圈在所述焊枪任意横截面上的投影均为圆形，且所述固定圈在所述焊枪横截面上投影的圆心与所述焊枪的轴线重合；所述转动环与所述固定圈同轴线。
5.根据权利要求3所述的一种自动识焊缝的焊接工作站，其特征在于：所述安装柱有两个，两个所述安装柱分别位于所述固定板互成九十度的两个邻边上，所述转动环上固定设有两个所述安装套，两个所述安装套分别与两个所述安装柱对应。
6.根据权利要求1所述的一种自动识焊缝的焊接工作站，其特征在于：所述固定圈的周侧设有多个螺栓孔，所述螺栓孔贯穿所述安置空间，所述螺栓孔与所述紧固螺栓相适配。
7.根据权利要求1所述的一种自动识焊缝的焊接工作站，其特征在于：所述第一扣件和所述第二扣件上分别设有一个居中弹簧，两个所述居中弹簧彼此远离的一端分别与所述安置空间的内壁固定连接，两个所述居中弹簧彼此靠近的一端分别与所述第一扣件和所述第二扣件固定连接。
8.根据权利要求1所述的一种自动识焊缝的焊接工作站，其特征在于：话包括清枪站，所述清枪站位于所述机器人的一侧。
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