CN204965141U - 一种基于3d模型实时在线焊接工艺调整*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于3D模型实时在线焊接工艺调整***，解决现有焊接设备适应能力不足，焊接质量不理想的问题。本实用新型包括总控制***，与总控制***相连的传感器、3D扫描***、3D扫描位置控制***、机器人控制***、焊接控制***，所述3D扫描位置控制***与3D扫描***相连。采用本实用新型的***进行焊接作业，其焊接质量高、方便、灵活、自适应性强，并且可以大大地提高产品质量，降低生产成本。

Description

一种基于3D模型实时在线焊接工艺调整***

技术领域

本实用新型属于机器人控制技术领域，具体涉及一种3D模型实时在线焊接工艺调整***。

背景技术

现行自动焊接设备或智能焊接装置，在作业前通过产品结构、作业方法、工艺条件进行预置，使其焊接设备（装备）在规划模式下运行。实际工作过程中焊接对象与模型外形有偏差、定位位置有偏差等不确定因素，会造成焊接加工作业后存在焊接质量的不稳定性；为解决现有设备自适应性不足问题，其相关辅助装备精度要求高、专用定制模式等方法，使其***辅助成本很高，同时现行焊接设备（装置）在作业中只能在作业前对各环按兵不动进行精确定位编程，项目可移植性不高，设备即时通用性几乎为零，而组成***均为专用***或定制生产线，不能满足于现行市场各种小量多批次生产需要。

现行各种自动焊接设备均为反馈控制模式，即依据焊接执行传感信息进行判定、调节作业方式、参数等，针对很多异常情况处理适应能力不足，导致焊接质量可靠性不理想。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于3D模型实时在线焊接工艺调整***，解决现有焊接设备适应能力不足，焊接质量不理想的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种基于3D模型实时在线焊接工艺调整***，包括总控制***，与总控制***相连的传感器、3D扫描***、3D扫描位置控制***、机器人控制***、焊接控制***，所述3D扫描***与3D扫描***相连；

其中，总控制***用于接收传感器传输的数据，以及接收3D扫面***传输的数据，并且对接收的数据进行处理，并向机器人控制***、和焊接控制***、3D扫描位置控制***发出的控制指令；

传感器用于检测焊接作业中机器人各种状态，并将信息传输至总控制***；

3D扫描***用于采集图像信息，并进行图像预处理，然后将信息传输至总控制***；

3D扫描位置控制***用于控制3D扫描***的扫描位置；

机器人控制***用于控制机器人的动作运动；

焊接控制***用于控制焊机的焊接作业过程参数。

值得说明的是，以上***可根据实际情况进行自己设计，当然也可从市面上进行购买，故而具体的组成不在此赘述。

一种基于3D模型实时在线焊接工艺调整***的实现方法，包括以下步骤：

（1）3D扫描***将焊接作业区进行在线实时扫描，扫描数据传输至总控制***，总控制***对扫描数据进行位置换算，重构成3D模型；

（2）将重构成的3D模型与预设计的模型进行匹配，若相同，总控制***计算输出机器人、焊机的控制参数，并将相应的参数传输至焊接控制***和机器人控制***，焊接控制***控制焊机进行作业，机器人控制***控制机器人进行作业；

若不同，总控制***根据作业对象的基本特性进行焊接作业参数选择、优化，生成实际控制作业数据，并将数据传输至焊接控制***和机器人控制***焊接控制***控制焊机进行作业，机器人控制***控制机器人进行作业。

进一步地，机器人在作业中位置不停发生变化，3D扫描***相对作业对象的姿态也将同步发生变化，此时，总控制***根据作业区数据计算出待扫描区域，然后将指令数据传输至3D扫描位置控制***，通过3D扫描位置控制***控制3D扫描***调整位置姿态。

再进一步地，具体焊接时：当焊机与工件距离达到已设定值，传感器向总控制***发出焊接启动信号，总控制***向焊接控制***发出指令，焊接控制***控制焊机进行工作。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

采用本实用新型的***进行焊接作业，其焊接质量高、方便、灵活、自适应性强，并且可以大大地提高产品质量，降低生产成本。

附图说明

图1为本实用新型的***框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

如图1所示，一种基于3D模型实时在线焊接工艺调整***，一种基于3D模型实时在线焊接工艺调整***，包括总控制***，与总控制***相连的传感器、3D扫描***、3D扫描位置控制***、机器人控制***、焊接控制***，所述3D扫描位置控制***与3D扫描***相连；

其中，总控制***用于接收传感器传输的数据，以及接收3D扫描***传输的数据，并且对接收的数据进行处理，并向机器人控制***、和焊接控制***、3D扫描位置控制***发出的控制指令；

传感器用于检测焊接作业中机器人各种状态，并将信息传输至总控制***；

3D扫描***用于采集图像信息，并进行图像预处理，然后将信息传输至总控制***；

3D扫描位置控制***用于控制3D扫描***的扫描位置；

机器人控制***用于控制机器人的动作运动；

焊接控制***用于控制焊机的焊接作业过程参数。

作为一种优选方式，机器人控制***是含机器人运动控制器、驱动器、编码器，机器人运动控制器接收总控制***各种运动控制指令，计算分解到各个轴运动控制，同时执行向驱动器发送运动执行指令，编码器与驱动器相连，在驱动器接收到运动控制器指令后执行马达驱动，并接收编码器的位置返回值，实时对马达运行状态调节，使整个***形成闭环控制。

3D扫描位置控制***含有环形位置调节机构，在作业过程中机器人末端作业内容、姿态、运行轨迹不同，使机器人末端3D扫描***相对规划作业轨迹的相对位置姿态也不同，在数据扫描过程所产生的数据质量也有差异，该***依据规划作业路径与当前机器人末端状态计算出3D扫描***最佳姿态，使被扫描区域跟踪规划中的作业路径。

3D扫描***包括激光器、CCD摄像头、滤光片和图像采集卡；通过CCD摄像头成像后，图像采集卡对相应的图像信息进行采集，并且进行图像预处理，然后将信息传输到总控制***，总控制***对图像数据转换重构模型后进行焊缝识别，提取出所需的焊接信息，总控制***处理后将焊接信息传输到机器人的驱动器和焊机。CCD摄像头垂直对准工件，激光器倾斜布置，激光器打出的激光经柱透镜形成一片光照射到工件上，形成一条宽度很窄的光带，当该光带被工件反射或折射后，经滤光片保留激光器发出的特定波长的光，而滤除其他波长的光，最后进入CCD摄像头成像。工件在垂直方向深度不同，故从垂直工件的方向看去，反射光成一折线，折线反映了各被加工的三维位置关系。

总控制***由工业计算为硬件平台的控制***，由***协调控制功能、3D扫描***产生的点云数据处理功能、3D模型重构功能、3D图像对比识别功能、焊接参数数据优化功能等模块组成，3D点云数据处理依据3D扫描***产生的数据结合当前机器人姿态及3D扫描***姿态转换为笛卡尔坐标系点云数据，再通过模型重构功能生成实时3D模型，依据生成的3D模型特征与焊接作业内容特征对比，生成新的作业内容再通过焊接参数优化功能进行焊接参数和路径优化，然后传输至机器人及焊机执行。

本实用新型采用上述设备组成分布式控制模式，具有***响应快速、信息处理能力强、操作方便的优势。能够对其进行实时调整，对焊缝的熔池信息的反馈处理，从而提高了焊接机器人的灵活性、稳定性和精确性。激光器和传感器能够保证焊机的高精度运动，提高焊缝的焊接质量。

本实用新型的调整***的具体实现方法如下：

机器人在作业前由人机交付***对作业区路径及作业特征进行规划，设定作业对象基本参数特性如材料、焊接工艺条件、理论3D模型、焊接反馈控制模式等。

机器人执行焊接前，由安装在机器人上的3D扫描***将焊接作业区进行预扫描部分，扫描过程中根据机器人当前末端位置、作业空间轨迹、3D扫描***当前位置分析出待扫描区域相对位置、由3D扫描位置控制***对3D扫描***的位置进行调节，使扫描采集到的点数据更具有针对性。

3D扫描***将扫描数据传输至总控制***，总控制***对扫描数据进行位置换算，重构成笛卡尔坐标***3D模型。总控制***依据重构的3D模型与预设计作业的模型进行匹配，针对模型中焊接作业的深度、角度、位置偏差、材料表面等进行对比，由***根据作业对象的基本特性进行焊接作业参数选择、优化，生产实际控制作业数据。

值得说明的是，总控制***通过工业总线通讯方式，将焊接工艺参数、机器人运动控制轨迹、速度、末端焊机姿态等执行数据，发送到各执行控制***。

另外，当焊机与工件距离达到已设定值，传感器向总控制***发出焊接启动信号，总控制***向焊接控制***发出指令，焊接控制***控制焊机进行工作，焊接开始后，传感器根据焊丝距离工件的距离，对焊机的姿态摆动进行辅助控制；同时依据焊接时的电流、电压等反馈信息，传输到总控制***，由总控制***依据当前信息及执行参数进行运算，计算出新的优化参数进行闭环控制，以保证最优焊接质量。

按照上述实施例，便可很好地实现本实用新型。值得说明的是，基于上述结构设计的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本实用新型上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本实用新型一样，故其也应当在本实用新型的保护范围内。

Claims (1)

1.一种基于3D模型实时在线焊接工艺调整***，其特征在于，包括总控制***，与总控制***相连的传感器、3D扫描***、3D扫描位置控制***、机器人控制***、焊接控制***，所述3D扫描***与3D扫描***相连；

其中，总控制***用于接收传感器传输的数据，以及接收3D扫描***采集传输的数据，并且对接收的数据进行处理，并向机器人控制***、和焊接控制***、3D扫描位置控制***发出的控制指令；

传感器用于检测焊接作业中机器人各种状态，并将信息传输至总控制***；

3D扫描***用于采集图像信息，并进行图像预处理，然后将信息传输至总控制***；

3D扫描位置控制***用于控制3D扫描***的扫描位置；

机器人控制***用于控制机器人的动作运动；

焊接控制***用于控制焊机的焊接作业过程参数。