一种焊装车间机器人高速识别焊缝智能焊接系统及方法与流程

本发明属于智能化焊接技术领域，尤其是一种焊装车间机器人高速识别焊缝智能焊接的方法。

背景技术：

随着工业技术的进步，自动化生产水平的日益提高，生产智能化程度的提高成为工业生产领域的热点。

焊接机器人在焊装车间的应用越来越广泛，焊接机器人拥有高稳定性和高自动化程度，但是焊接机器人无法像工人一样识别焊缝位置、根据焊缝类型调整焊接工艺参数、评估焊缝质量。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种提高焊接智能化程度，提高焊接效率，保证焊接质量的焊装车间机器人高速识别焊缝智能焊接的方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种焊装车间机器人高速识别焊缝智能焊接系统，该系统包括激光打标机，激光扫描测距仪，水冷机器人焊枪，微型摄像头，机器人及机器人控制柜，数据采集卡，计算机，焊接电源；所述激光扫描测距仪和微型摄像头集成在水冷机器人焊枪上，激光扫描测距仪和微型摄像头的输出端接入计算机；数据采集卡输入端和计算机通过数据线相连，输出端和机器人控制柜相连；

首先激光打标机把二维码打到待焊焊缝周边任意位置，在计算机中创建焊接参数数据库、二维码识别软件模块和点云数据处理模块；通过微型摄像头扫描识别工件上的二维码；通过识别的二维码信息从计算机中的焊接参数数据库调取焊接参数；激光扫描测距仪开始对焊接方向前方的接缝位置进行扫描，定位接缝中心位置；计算机将焊接参数和接缝中心位置信息传送到机器人控制柜，控制焊枪的位置和焊接电源对焊接工艺参数的调整，从而实现机器人高速识别焊缝智能焊接。

进一步的，水冷机器人焊枪手柄外侧设置两组垂直焊枪方向的滑动轨道。

进一步的，激光扫描仪和微型摄像头分别设置在两平行滑动轨道上，平行于水冷焊枪朝向枪头位置，其中，微型摄像头靠近焊枪设置，激光扫描测距仪设置在远离焊枪的位置。

进一步的，微型摄像头可以沿导轨转动进行扫查二维码。

进一步的，二维码包含焊接材料、焊缝类型、焊接工艺参数。

一种焊装车间机器人高速识别焊缝智能焊接方法，该方法包括：通过激光打标机把二维码打到待焊焊缝周边任意位置，在计算机中创建焊接参数数据库、二维码识别软件模块和点云数据处理模块；再通过微型摄像头扫描识别工件上的二维码；通过识别的二维码信息从计算机中的焊接参数数据库调取焊接参数；激光扫描测距仪开始对焊接方向前方的接缝位置进行扫描，定位接缝中心位置，计算机将焊接参数和接缝中心位置信息传送到机器人控制柜，控制焊枪的位置和焊接电源对焊接工艺参数的调整，从而实现机器人高速识别焊缝智能焊接

进一步的，微型摄像头扫描识别工件上的二维码具体如下：通过电机控制激光扫描测距仪和微型摄像头先后分别围绕焊枪转动，到达每条待焊焊缝时，先由微型摄像头扫描工件识别二维码，当没有微型摄像头识别到有效二维码信息，即视为激光打标机给工件打的二维码不在该区域，微型电机控制微型摄像头转动直至检测到有效二维码信息为止；接着激光扫描测距仪开始对工件扫描，计算机通过反馈结果识别出焊缝中心。

进一步的，二维码包含焊接材料、焊缝类型、焊接工艺参数。

本发明与现有技术相比，其显著优点有：(1)采用二维码和激光扫描技术，提高机器人焊接智能化程度；(2)自主识别焊缝并下达合理焊接工艺参数有利于提高焊接效率、保证焊接质量。

附图说明

图1为本发明的高速焊缝识别流程图；

图2为本发明模块流程示意图；

图3为本发明焊枪装置图；

其中1为水冷焊枪；2为激光扫描测距仪；3为微型摄像头。

具体实施方式

结合图1～2，本发明一种焊装车间机器人高速识别焊缝智能焊接系统，包括一台激光打标机，一台激光扫描测距仪，一把水冷机器人焊枪，一个微型摄像头，一台机器人及机器人控制柜，一个数据采集卡，一台计算机，一台焊接电源；所述微型激光扫描仪和微型摄像头集成在机器人水冷焊枪上，激光扫描测距仪和微型摄像头的输出端接入计算机；数据采集卡输入端和计算机通过数据线相连，输出端和机器人控制柜相连。

首先激光打标机把特定的二维码打到待焊焊缝周边任意位置，在计算机中创建一个焊接参数数据库、二维码识别软件模块和点云数据处理模块；然后通过微型摄像头扫描识别工件上的二维码；通过识别的二维码信息从计算机中的焊接参数数据库调取焊接参数；接下来激光扫描测距仪开始对焊接方向前方的接缝位置进行扫描，定位接缝中心位置；然后计算机将焊接参数和接缝中心位置信息传送到机器人控制柜，控制焊枪的位置和焊接电源对焊接工艺参数的调整，从而实现机器人高速识别焊缝智能焊接。

微型摄像头扫描识别工件上的二维码具体如下：通过电机控制激光扫描测距仪和微型摄像头先后分别围绕焊枪转动，到达每条待焊焊缝时，先由微型摄像头扫描工件识别二维码，当没有微型摄像头识别到有效二维码信息，即视为激光打标机给工件打的二维码不在该区域，微型电机控制微型摄像头转动直至检测到有效二维码信息为止；接着激光扫描测距仪开始对工件扫描，计算机通过反馈结果识别出焊缝中心。

结合图3，高速识别焊缝的水冷焊枪1上集成有激光扫描测距仪2和微型摄像头3，激光扫描测距仪2和微型摄像头3在电机控制下可以围绕水冷焊枪1的柄旋转。

实施例1

本实施例为一种焊装车间机器人焊接高速识别焊缝的方法是基于计算机软件的数字化焊接技术，将摄像头识别二维码技术和激光扫描采集空间点云数据技术通过计算机软件应用于数字化焊接领域。硬件部分包括3D-Area微型激光测距仪一个、GQ-3微型摄像头一个、Fronius机器人水冷焊枪一套、Fronius焊接电源一套、ABB机器人及其控制柜一套、研华USB-4711数据采集卡一套以及计算机一台，软件部分包括MATLAB。

结合图1和2，以激光扫描测距仪旋转360°所形成圆的圆心为原点，焊枪喷嘴中心坐标为(0，0，-120mm)，焊丝干伸长10mm，焊接位置坐标为(0，0，-130mm)，焊接准备开始阶段，首先由微型摄像头探寻二维码，0.05s内读取焊缝特征信息，并通过计算机软件处理将最优焊接工艺参数传输到焊接电源；同时再由激光扫描测距仪采集焊接方向前方点云数据，经过计算机点云数据处理模块处理，定位焊缝准确位置，再将数据传输至机器人控制柜，控制机器人微调焊枪位置，保证焊接位置始终保持在焊缝中心；以此循环反馈，确保快速识别而且连续的焊接同时保证焊接质量。