專利名稱：基于三維激光視覺自動化組對及焊接系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種組對及焊接系統，特別涉及一種基于三維激光視覺自動化組對及焊接系統。
背景技術：
目前機器人在焊接領域主要應用于焊接工藝，而工件的組對及固定基本都采用人工操作，而人工組對及固定會造成工件成型尺寸偏差大，尤其工件之間配合、搭接處間隙偏差較大，從而，限制焊接機器人在自動化焊接領域的應用，同時，影響產品最終焊接質量，進而，難以適應大批量高質量工件焊接的需求。·

發明內容
針對現有技術存在的問題，本發明旨在提供一種基于三維激光視覺自動化組對及焊接系統，能夠實現工件組對的自動化，進而，保證組對后工件的相對位置精度及組對成型后的工件一致性，為工件的自動化焊接提供保障。本發明提供的一種基于三維激光視覺自動化組對及焊接系統包括上料工位、用以固定工件的點焊工位、用以焊接工件的焊接機器人、用以將工件翻轉變位的翻轉工位、下料工位、設于上述各工位之間的搬運工位、用以搬運工件以及配合所述翻轉工位翻轉工件的搬運機器人、控制系統及電氣系統其中，所述上料工位包括交替位于所述搬運機器人的工作區域的二上料載臺，所述搬運機器人的手臂設有二搬運電磁吸盤以及用以掃描工件的三維視覺系統，其中，所述二搬運電磁吸盤具體為可移動電磁吸盤和固定電磁吸盤；所述翻轉工位包括立柱、安裝于所述立柱上且能上下移動的抓取平臺、設于所述抓取平臺的下表面的抓取電磁吸盤、及設于所述轉臺的一側旁且位于所述抓取電磁吸盤的下方的工件存放平臺，藉此，所述抓取電磁吸盤吸附工件升高至一定位置，所述搬運機器人自所述工件的底面將所述工件抓取而進行翻轉變位；所述控制系統包括控制所述焊接機器人的焊接機器人控制柜、及控制所述搬運機器人的搬運機器人控制柜，且所述焊接機器人控制柜、所述搬運機器人控制柜及所述三維視覺系統之間能相互通訊。進一步地，所述上料工位包括二上料平臺，每一所述上料平臺包括一第一底座，所述第一底座具有靠近所述搬運機器人的近端和遠離所述搬運機器人的遠端，于所述底座上自所述遠端向所述近端設置有第一直線導軌，所述上料載臺滑動安裝于所述第一直線導軌上，分別于所述近端和所述遠端設有第一限位緩沖裝置。進一步地，所述點焊工位主要包括轉臺、設于所述轉臺上的橫向伺服平臺、安裝于所述橫向伺服平臺上且能橫向滑動的升降伺服平臺、安裝于所述升降伺服平臺上且能上下滑動移動的活動托架、設于所述轉臺上且位于所述橫向伺服平臺一端的成對設置的二組對平臺、設于所述二組對平臺之間的點焊固定電磁吸盤、以及分別驅動所述轉臺轉動、所述升降伺服平臺橫向移動和所述活動托架上下移動的驅動裝置。進一步地，所述焊接機器人上設有焊槍、焊槍防撞裝置、數字化逆變直流焊接電源及控制所述數字化逆變直流焊接電源的專家程序系統，其中，所述專家程序系統包括瞬間斷弧時間檢測控制模塊、焊絲桿伸長控制模塊、焊槍冷卻水檢測模塊，所述專家程序系統與焊接機器人控制柜電訊導通。進一步地，所述下料工位包括下料平臺，所述下料平臺包括一第二底座，所述第二底座具有靠近所述搬運工位設置的 進料端、及遠離所述搬運工位設置的出料端，于所述第二底座的上表面自所述進料端向所述出料端設置有第二直線導軌，于所述第二直線導軌上滑動安裝有出料載臺，分別于所述進料端和所述出料端設置有第二限位緩沖裝置。進一步地，所述驅動裝置可為伺服電機、氣缸或液壓油缸。于本發明提供的一種基于三維激光視覺自動化組對及焊接系統中，人工將工件搬運至所述上料工位后，設于所述三維視覺系統將對各工件進行掃描，以判斷工件放置的區域是否正確，且當所述工件放置的區域正確時所述三維視覺系統將掃描設于工件上的工藝孔以計算所述工件的坐標，而后，所述三維視覺系統將工件的坐標信息傳遞至所述搬運機器人控制柜及所述焊機器人控制柜，所述搬運機器人控制柜或所述焊機器人控制柜將工件的坐標信息轉化為所述搬運機器人和所述焊機器人所在的機器人坐標系統的坐標，進而，所述搬運機器人控制柜控制所述搬運機器人準確地抓取所述工件，且將所述工件準確地抓取至所述點焊工位上設定的位置，而后，所述焊接機器人控制柜控制所述焊接機器人對所述工件進行精確地焊接固定，當所述工件需要翻轉時，所述搬運機器人將抓取所述工件至所述翻轉工位進行翻轉變位，當所述工件焊接固定后，所述搬運機器人將所述工件搬運至所述下料工位，因而，所述基于三維激光視覺自動化組對及焊接系統能夠保證工件高精度自動化組對，為自動化焊接提供保障。


圖I為本發明提供的基于三維激光視覺自動化組對及焊接系統的結構圖；圖2為本發明提供的基于三維激光視覺自動化組對及焊接系統的上料工位的結構示意圖；圖3為本發明提供的基于三維激光視覺自動化組對及焊接系統的搬運機器人的結構示意圖；圖4為本發明提供的基于三維激光視覺自動化組對及焊接系統的點焊工位的結構示意圖；圖5為本發明提供的基于三維激光視覺自動化組對及焊接系統的翻轉工位的結構示意圖；圖6為本發明提供的基于三維激光視覺自動化組對及焊接系統的下料工位的結構示意圖。附圖標號說明上料工位I上料平臺11第一底座12第一直線導軌13 上料載臺14第一限位緩沖裝置15點焊工位2轉臺21橫向伺服平臺22升降伺服平臺23 活動托架24組對平臺25點焊固定電磁吸盤26
焊接機器人3搬運工位4搬運機器人5搬運機器人的手臂51可移動電磁吸盤52固定電磁吸盤53激光視覺系統54翻轉工位6柱61抓取平臺62抓取驅動裝置63傳動機構64抓取電磁吸盤65工件存放臺66 下料工位7下料平臺71第二底座72第二直線導軌73出料載臺74第二限位緩沖裝置75焊接機器人控制柜101搬運機器人控制柜102吸盤控制柜103PLC 控制柜 10具體實施例方式下面結合附圖I至圖6并通過具體實施方式
來進一步說明本發明的技術方案請參閱圖1，本發明提供的一種基于三維激光視覺自動化組對及焊接系統(未標號)包括上料工位I、用以固定工件的點焊工位2、用以焊接工件的焊接機器人3、搬運工位4、搬運機器人5、用以將工件翻轉變位的翻轉工位6、下料工位7、及控制系統(未標號)和電氣系統(未標號)，其中，所述搬運工位4設于上述各工位之間，所述搬運機器人5用以搬運工件且配合所述翻轉工位6翻轉工件，于本實施例中，所述搬運機器人5和所述焊接機器人3均可采用德國REIS機器人，當然也可采用其他具備相應功能的機器人。請參閱圖I至圖2，所述上料工位I包括二上料平臺11，每一所述上料平臺11包括一第一底座12，所述第一底座12具有靠近所述搬運機器人5的近端(未標號)和遠離所述搬運機器人5的遠端(未標號)，于所述第一底座12上自所述遠端向所述近端設置有第一直線導軌13，所述上料工位I進一步包括滑動安裝于所述第一直線導軌13上的上料載臺14，二所述上料平臺11的上料載臺14交替位于所述搬運機器人5的工作區域，進而，所述搬運機器人5可以連續工作，最大限度地縮短了工作節拍，同時，由于人工上料作業在所述搬運機器人5工作區域以外進行，從而可以保證相關工作人員的人身安全。為防止所述上料載臺14于所述近端和所述遠端急停而產生較大的沖擊，分別于所述近端和所述遠端設有第一限位緩沖裝置15，所述上料平臺11可由各種驅動裝置驅動如伺服電機或氣缸等等，于本實施例中，采用氣缸。請參閱圖I及圖3，所述點焊工位2主要包括轉臺21、設于所述轉臺21上的橫向伺服平臺22、安裝于所述橫向伺服平臺22上且能橫向滑動的升降伺服平臺23、安裝于所述升降伺服平臺23上且能上下滑動移動的活動托架24、設于所述轉臺21上且位于所述橫向伺服平臺22 —端的成對設置的二組對平臺25、設于所述二組對平臺25之間的點焊固定電磁吸盤26、以及分別驅動所述轉臺21轉動、所述升降伺服平臺23橫向移動和所述活動托架24上下移動的驅動裝置，其中，所述轉臺21與所述焊接機器人3之間能夠實現聯動，從而方便對套筒類及墊圈類工件的周邊點焊，所述驅動裝置可采用各驅動裝置如伺服電機或氣缸等等，于本實施例中，所述驅動裝置為三伺服電機分別驅動所述轉臺21轉動、所述升降伺服平臺23橫向移動以及所述活動托架24上下移動。所述點焊固定電磁吸盤26用以固定置于所述二組對平臺25上的工件，所述活動托架24用以托舉且固定與所述工件組對焊接的另一工件如上腹板，因所述活動托架24可上下及橫向移動，因而，所述點焊工位2可以適應不同大小及高度的工件的焊接的需要。請參閱圖1，所述焊接機器人3上設有焊槍、焊槍防撞裝置、數字化逆變直流焊接電源及控制所述數字化逆變直流焊接電源的專家程序系統，其中，所述焊槍防撞裝置用以保護所述焊槍因誤操作發生碰撞而受損，所述專家程序系統包括瞬間斷弧時間檢測控制模塊、焊絲桿伸長控制模塊、焊槍冷卻水檢測模塊。請參閱圖I及圖4，所述搬運機器人5設于所述搬運工位4上，于所述搬運機器人的手臂51設有二搬運電磁吸盤和三維視覺系統54，其中，所述二搬運電磁吸盤可相對滑動具體為可移動電磁吸盤52和固定電磁吸盤53，因而，所述二搬運電磁吸盤可以吸附固定不同長度的工件，所述三維視覺系統54與所述搬運機器人控制柜102相電訊導通，所述三維視覺系統54可采用加拿大賽融的三維激光視覺 系統。請參閱圖I及圖5，所述翻轉工位6包括立柱61、安裝于所述立柱61上且能實現上下移動的抓取平臺62、安裝于所述立柱61上的抓取驅動裝置63 (于本實施例中，所述抓取驅動裝置63為伺服電機)、將所述抓取驅動裝置63的運動轉化為所述抓取平臺62的上下移動的傳動機構64 (于本實施例中，所述傳動機構64為蝸輪蝸桿機構)、設于所述抓取平臺62的下表面的抓取電磁吸盤65、及設于所述轉臺21的一側且位于所述抓取電磁吸盤65的下方的工件存放平臺，所述工件存放平臺上設有電磁吸盤，藉此，所述抓取電磁吸盤65吸附工件升高至一定位置，所述搬運機器人5自所述工件的底面將所述工件抓取而進行翻轉變位。請參閱圖I及圖6，所述下料工位7包括下料平臺71，所述下料平臺71包括一第二底座72，所述第二底座72具有靠近所述搬運工位4設置的進料端(未標號)、及遠離所述搬運工位4設置的出料端(未標號)，于所述第二底座72的上表面自所述進料端向所述出料端設置有第二直線導軌73，于所述第二直線導軌73上滑動安裝有出料載臺74，為防止所述出料載臺74于所述進料端和所述出料端急停而產生較大的沖擊，分別于所述進料端和所述出料端設置有第二限位緩沖裝置75。請參閱圖1，所述控制系統包括控制各驅動裝置的驅動裝置控制系統(未圖示)、控制所述焊接機器人3的焊接機器人控制柜101、控制所述搬運機器人5的所述搬運機器人控制柜102、控制各電磁吸盤的吸盤控制柜103及PLC控制柜104，其中，各系統和各控制柜之間可通訊，藉此，可以實現各系統所控制的各驅動裝置和機器人之間可相互協調作業、自鎖及互鎖等，以提高所述基于三維激光視覺自動化組對及焊接系統的安全性。此外，所述焊接機器人控制柜101、所述搬運機器人控制柜102及所述三維視覺系統53之間能相互通訊，藉此所述焊接機器人控制柜101、所述搬運機器人控制柜102及所述三維視覺系統53之間可以相互之間進行數據的傳遞，所述專家程序系統與所述焊接機器人控制柜101電訊導通，藉此，所述數字化逆變直流焊接電源與所述焊接機器人3協調作業。請參閱圖I至圖6，以下簡要介紹以下本發明提供的基于三維激光視覺自動化組對及焊接系統的工作過程
首先，由人工將工件按照指定位置放置在所述上料工位I的上料載臺14上，所述三維視覺系統54將對各工件進行掃描，以判斷工件放置的區域是否正確，當所述工件放置的區域正確時所述三維視覺系統54將掃描設于所述工件上的工藝孔以計算所述工件的坐標，而后，所述三維視覺系統54將工件的坐標信息傳遞至所述搬運機器人控制柜102及所述點焊機器人控制柜101，所述搬運機器人控制柜102或所述焊機器人控制柜101將工件的坐標信息轉化為所述搬運機器人5和所述焊機器人5所在機器人系統的坐標；若有工件擺放位置不正確或者工件尺寸不對，則所述上料載臺14退回，同時報警提示；接著，所述搬運機器人控制柜101控制所述述搬運機器人5借由所述可移動電磁吸盤52和所述固定電磁吸盤53準確地抓取所述工件至所述點焊工位2上設定的位置上進行組對固定；
然后，所述焊接機器人控制柜102控制所述焊接機器人3準確地對組對好的所述工件進行焊接，如此往復，當所述工件需要翻轉，則，所述搬運機器人5在所述搬運機器人控制柜102的控制下精確地將所述工件移動至所述翻轉工位6上設定的位置上，進而，所述搬運機器人5配合所述翻轉工位6共同對所述工件進行翻轉，翻轉之后，所述搬運機器人5在所述搬運機器人控制柜102的控制下精確地將移動至點焊工位2進行下一步工作，直至將所有工件組對完成，搬運至所述下料工位7。于本發明提供的一種基于三維激光視覺自動化組對及焊接系統中，人工將工件搬運至所述上料工位I后，設于所述三維視覺系統53將對各工件進行掃描，以判斷工件放置的區域是否正確，且當所述工件放置的區域正確時所述三維視覺系統53將掃描設于工件上的工藝孔以計算所述工件的坐標，而后，所述三維視覺系統53將工件的坐標信息傳遞至所述搬運機器人控制柜102及所述焊機器人控制柜101，所述搬運機器人控制柜101或所述焊機器人控制柜102將工件的坐標信息轉化為所述搬運機器人5和所述焊機器人3所在機器人系統的坐標，進而，所述搬運機器人控制柜102控制所述搬運機器人5準確地抓取所述工件，且將準確地將所述工件抓取至所述點焊工位2上設定的位置，而后，所述焊接機器人控制柜101準確地控制所述焊接機器3人對所述工件進行焊接，當所述工件需要翻轉時，所述搬運機器人5將抓取所述工件至所述翻轉工位6進行翻轉變位，當所述工件焊接固定后，所述搬運機器人5將所述工件搬運至所述下料工位7，因而，所述基于三維激光視覺自動化組對及焊接系統能夠保證工件高精度自動化組對，為工件的自動化焊接提供保障。上面結合附圖對本發明進行了示例性的描述，顯然本發明的實現并不受上述方式的限制，只要采用了本發明技術方案進行的各種改進，或未經改進將本發明的構思和技術方案直接應用于其它場合的，均在本發明的保護范圍內。
權利要求
1.一種基于三維激光視覺自動化組對及焊接系統，其特征在于，包括上料工位、用以固定工件的點焊工位、用以焊接工件的焊接機器人、用以將工件翻轉變位的翻轉工位、下料工位、設于上述各工位之間的搬運工位、用以搬運工件以及配合所述翻轉工位翻轉工件的搬運機器人、控制系統及電氣系統其中， 所述上料工位包括交替位于所述搬運機器人的工作區域的二上料載臺，所述搬運機器人的手臂設有二搬運電磁吸盤以及用以掃描工件的三維視覺系統，其中，所述二搬運電磁吸盤具體為可移動電磁吸盤和固定電磁吸盤； 所述翻轉工位包括立柱、安裝于所述立柱上且能上下移動的抓取平臺、設于所述抓取平臺的下表面的抓取電磁吸盤、及設于所述轉臺的一側旁且位于所述抓取電磁吸盤的下方的工件存放平臺，藉此，所述抓取電磁吸盤吸附工件升高至一定位置，所述搬運機器人自所述工件的底面將所述工件抓取而進行翻轉變位； 所述控制系統包括控制所述焊接機器人的焊接機器人控制柜、及控制所述搬運機器人的搬運機器人控制柜，且所述焊接機器人控制柜、所述搬運機器人控制柜及所述三維視覺系統之間能相互通訊。
2.根據權利要求I所述的基于三維激光視覺自動化組對及焊接系統，其特征在于，所述上料工位包括二上料平臺，每一所述上料平臺包括一第一底座，所述第一底座具有靠近所述搬運機器人的近端和遠離所述搬運機器人的遠端，于所述底座上自所述遠端向所述近端設置有第一直線導軌，所述上料載臺滑動安裝于所述第一直線導軌上，分別于所述近端和所述遠端設有第一限位緩沖裝置。
3.根據權利要求2所述的基于三維激光視覺自動化組對及焊接系統，其特征在于，所述點焊工位主要包括轉臺、設于所述轉臺上的橫向伺服平臺、安裝于所述橫向伺服平臺上且能橫向滑動的升降伺服平臺、安裝于所述升降伺服平臺上且能上下滑動移動的活動托架、設于所述轉臺上且位于所述橫向伺服平臺一端的成對設置的二組對平臺、設于所述二組對平臺之間的點焊固定電磁吸盤、以及分別驅動所述轉臺轉動、所述升降伺服平臺橫向移動和所述活動托架上下移動的驅動裝置。
4.根據權利要求3所述的基于三維激光視覺自動化組對及焊接系統，其特征在于，所述焊接機器人上設有焊槍、焊槍防撞裝置、數字化逆變直流焊接電源及控制所述數字化逆變直流焊接電源的專家程序系統，其中，所述專家程序系統包括瞬間斷弧時間檢測控制模塊、焊絲桿伸長控制模塊、焊槍冷卻水檢測模塊，所述專家程序系統與焊接機器人控制柜電訊導通。
5.根據權利要求4所述的基于三維激光視覺自動化組對及焊接系統，其特征在于，所述下料工位包括下料平臺，所述下料平臺包括一第二底座，所述第二底座具有靠近所述搬運工位設置的進料端、及遠離所述搬運工位設置的出料端，于所述第二底座的上表面自所述進料端向所述出料端設置有第二直線導軌，于所述第二直線導軌上滑動安裝有出料載臺，分別于所述進料端和所述出料端設置有第二限位緩沖裝置。
6.根據權利要求I至權利要求5任一所述的基于三維激光視覺自動化組對及焊接系統，其特征在于，所述驅動裝置可為伺服電機、氣缸或液壓油缸。
全文摘要
本發明公開的一種基于三維激光視覺自動化組對及焊接系統包括上料工位、點焊工位、焊接機器人、翻轉工位、下料工位、搬運工位、搬運機器人、控制系統及電氣系統，所述控制系統包括控制所述焊接機器人的焊接機器人控制柜、及控制所述搬運機器人的搬運機器人控制柜，且所述焊接機器人控制柜、所述搬運機器人控制柜及所述三維視覺系統之間能相互通訊；所述基于三維激光視覺自動化組對及焊接系統使所述工件實現高精度自動化組對，為工件的自動化焊接提供保障。
文檔編號B23K9/12GK102837103SQ201210341680
公開日2012年12月26日 申請日期2012年9月14日 優先權日2012年9月14日
發明者黃岸, 鄭勇全, 伍威, 張繼偉, 周俊 申請人:長沙長泰機器人有限公司