一种焊缝自动识别反弯装置的制作方法

本发明涉及焊缝质量检测领域，尤其涉及一种焊缝自动识别反弯装置。

背景技术：

在生产加工钢卷时，需要采用激光焊接或者电阻焊等方式将上一卷钢卷的尾部与下一卷钢卷的头部焊接在一起，然后连续通过各种工艺段进行处理，以实现钢卷的连续生产。焊缝质量的好坏直接影响到钢卷在通过各种工艺段时受到拉力后是否会断带，因而需要在钢卷通过各种工艺段之前对焊缝的强度进行检测。

目前，常用的检测方式是在焊接结束后采用圆盘剪等设备对焊接部分沿钢卷宽度方向的末端进行冲剪，得到带有焊缝的钢板，然后将钢板放置在弯曲夹具上，并使焊缝与弯曲夹具的刃口对齐，再利用弯曲夹具多次正反弯曲钢板，判断钢板上的焊缝处是否断裂。若钢板上的焊缝处断裂，则报警提示工作人员控制钢卷倒退，进行补焊，并再次测试。

在实际生产过程中，相邻两个钢卷的宽度和厚度存在差异，且任意两个相邻钢卷沿宽度方向上的相对位置存在偏差，故冲剪得到的钢板形状差异大，焊缝在钢板上的位置也无法确定。因此，利用弯曲夹具等设备对钢板进行弯曲时，难以以焊缝为基准进行弯曲，导致无法保证检测结果的准确性。

技术实现要素：

为了解决现有技术中难以以焊缝为基准对钢板进行弯曲，导致无法保证检测结果的准确性的问题，本发明的目的是提供一种焊缝自动识别反弯装置。

本发明提供如下技术方案：

一种焊缝自动识别反弯装置，用于对带有焊缝的钢板样本进行检测，所述焊缝自动识别反弯装置包括：

至少一个弯曲机，用于多次弯曲所述钢板样本；

视觉识别系统，用于获取所述钢板样本上的焊缝的位置信息；

输送系统，用于将所述钢板样本输送至所述视觉识别系统的识别区域内；

抓取机器人，用于将所述钢板样本从所述输送系统转移至所述弯曲机上；和

控制系统，用于根据所述视觉识别系统获取的位置信息来控制所述抓取机器人转移所述钢板样本。

作为对所述焊缝自动识别反弯装置的进一步可选的方案，所述弯曲机包括机架，所述机架上设有第一夹具和摆动气缸，所述摆动气缸的输出端接有摆臂，所述摆臂上设有第二夹具，所述第一夹具和所述第二夹具分别用于夹持在所述钢板样本上焊缝的两侧。

作为对所述焊缝自动识别反弯装置的进一步可选的方案，所述视觉识别系统包括相机，所述相机与所述控制系统电连接。

作为对所述焊缝自动识别反弯装置的进一步可选的方案，所述视觉识别系统包括光源和遮光罩。

作为对所述焊缝自动识别反弯装置的进一步可选的方案，所述输送系统包括第一输送线和第二输送线；

所述第一输送线包括第一输送辊和第一电机，所述第一输送辊上绕设有废料皮带，所述第一电机与所述控制系统电连接；

所述第二输送线包括第二输送辊和第二电机，所述第二输送辊上绕设有耐磨耐热皮带，所述第二电机与所述控制系统电连接。

作为对所述焊缝自动识别反弯装置的进一步可选的方案，所述第二输送线还包括传感器，所述传感器与所述控制系统电连接，所述传感器用于检测所述钢板样本的位置，所述第二电机采用伺服电机。

作为对所述焊缝自动识别反弯装置的进一步可选的方案，所述抓取机器人包括运动组件和抓取组件，所述运动组件用于带动所述抓取组件移动，所述抓取组件用于抓取所述钢板样本。

作为对所述焊缝自动识别反弯装置的进一步可选的方案，所述弯曲机成对设置，所述输送系统和两个所述弯曲机环绕所述抓取机器人分布。

作为对所述焊缝自动识别反弯装置的进一步可选的方案，还包括自动检测系统，所述自动检测系统包括电源、阴极触点和阳极触点，所述阴极触点和所述阳极触点均设置在所述弯曲机上，所述阴极触点和所述阳极触点分别与所述钢板样本上焊缝的两侧相抵触。

作为对所述焊缝自动识别反弯装置的进一步可选的方案，所述弯曲机下部设有收集箱。

本发明的实施例具有如下有益效果：

利用输送系统将钢板样本输送至视觉识别系统的识别区域之后，视觉识别系统能够对钢板样本上的焊缝进行识别，然后由抓取机器人根据视觉识别系统的识别结果，将钢板样本从输送系统转移至弯曲机上，最后由弯曲机多次弯曲钢板样本，根据钢板样本是否折断来判断焊缝强度是否满足要求。在上述过程中，视觉识别系统对焊缝的识别不受钢板样本的形状、焊缝在钢板样本上的位置等因素影响，故弯曲机能够以焊缝为基准进行弯曲，从而保证检测结果的准确性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显和易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，做详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例提供的一种焊缝自动识别反弯装置的俯视图；

图2示出了本发明实施例提供的一种焊缝自动识别反弯装置的右视图；

图3示出了本发明实施例提供的一种焊缝自动识别反弯装置中弯曲机的结构示意图；

图4示出了图3中a处放大示意图；

图5示出了本发明实施例提供的一种检测方法的步骤流程图。

主要元件符号说明：

100-弯曲机；110-机架；120-第一夹具；130-摆动气缸；140-摆臂；150-第二夹具；160-收集箱；200-视觉识别系统；300-输送系统；310-第一输送线；320-第二输送线；400-抓取机器人；500-控制系统；510-机器人控制柜；520-电控箱；600-钢板样本。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在模板的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例

请一并参阅图1至图4，本实施例提供一种焊缝自动识别反弯装置，用于对带有焊缝的钢板样本600进行检测，从而间接地判断相邻钢卷之间的焊缝强度是否满足要求。焊缝自动识别反弯装置包括控制系统500、输送系统300、抓取机器人400、视觉识别系统200、弯曲机100和自动检测系统。其中，输送系统300输送钢板样本600，抓取机器人400配合视觉识别系统200将钢板样本600以合适的姿态转移至弯曲机100上，弯曲机100则配合自动检测系统完成检测过程。

具体地，控制系统500由机器人控制柜510和电控箱520组成。电控箱520与机器人控制柜510电连接，电控箱520上还设有操作界面、按钮、工控机和显示器。

具体地，输送系统300由第一输送线310和第二输送线320组成，第一输送线310和第二输送线320接力输送钢板样本600。

第一输送线310沿第一方向设置，第一输送线310的一端位于焊接后的钢卷下方，第一输送线310的另一端则与第二输送线320相接。

在本实施例中，第一方向为焊缝的长度方向。工作人员将相邻两个钢卷焊接后，利用圆盘剪将焊接部分沿焊缝长度方向的两端切下，得到两块月牙形的钢板样本600。两块钢板样本600掉落在第一输送线310上，由第一输送线310输送。

第一输送线310包括第一支架，第一支架上栓接固定有第一电机，第一支架上转动架设有多根第一输送辊。第一电机与电控箱520电连接，由电控箱520控制第一电机的开启和关闭。各个第一输送辊均沿水平方向设置，并沿第一方向排列，各个第一输送辊上绕设有废料皮带。

焊缝强度检测需要在钢卷进入后续工艺段之前完成，因而要在焊接结束后尽快进行焊缝强度检测。此时，焊接部分的温度很高，切下的钢板样本600的温度也高。利用废料皮带输送钢板样本600，不必考虑废料皮带被钢板样本600烧蚀的问题，节约了成本。

第二输送线320包括第二支架，第二支架上栓接固定有第二电机和传感器，第二支架上转动架设有多根第二输送辊。各个第二输送辊均水平方向设置，并沿第二方向排列，且第二方向与第一方向垂直，各个第二输送辊上绕设有耐磨耐热皮带。

钢板样本600在第一输送线310上输送时逐渐冷却，当钢板样本600转移至第二输送线320上时，钢板样本600的温度已经降低，不会烧蚀耐磨耐热皮带。

第二电机采用伺服电机，传感器采用对射型光电开关，二者均与电控箱520电连接。

钢板样本600在第二输送线320上输送时经过传感器，并被传感器检测到。由于传感器与视觉识别系统200之间的距离已经确定，故电控箱520可以通过控制第二电机的转速来控制钢板样本600的输送速度，并以此来确定钢板样本600由传感器移动至视觉识别系统200所需的时间。待传感器检测到钢板样本600后，第二输送线320延时输送钢板样本600，能够准确地将钢板样本600输送至视觉识别系统200的识别区域。

具体地，视觉识别系统200包括相机、光源和遮光罩。其中，相机与工控机电连接，拍照识别钢板样本600上的焊缝。光源发出光线，遮光罩则使光线尽可能地汇聚，光线最终照射在钢板样本600上，保证相机的拍摄质量。

使用时，工控机先对钢板样本600上的焊缝进行深度学习，以形成数据库。相机拍摄钢板样本600上的焊缝后，将图像信息传输至工控机。工控机根据数据库来定位钢板样本600上的焊缝，并生成抓取点坐标，进而将抓取点坐标传输给机器人控制柜510。

具体地，抓取机器人400由运动组件和抓取组件组成。其中，运动组件为六轴机械臂，带动抓取组件完成沿x、y、z三个方向的平移和旋转动作。抓取组件采用电磁吸盘，其在通电后能够产生磁场，将钢板样本600吸附固定。

六轴机械臂与机器人控制柜510电连接，机器人控制柜510根据抓取点坐标来控制六轴机械臂移动，从而带动抓取组件移动至钢板样本600上合适的位置处。抓取组件与机器人控制柜510电连接，机器人控制柜510控制抓取组件的电流通断，进而控制抓取组件抓取或者释放钢板样本600。

具体地，弯曲机100包括机架110，机架110上设置有第一夹具120和摆动气缸130，摆动气缸130的输出端则通过摆臂140连接有第二夹具150。

第一夹具120位于第二夹具150的下方，第一夹具120和第二夹具150的两个夹爪均在油缸的驱动下沿水平方向张合，且第一夹具120栓接固定在机架110上。

摆动气缸130沿水平方向设置，并与机架110栓接固定。摆臂140与摆动气缸130的轴线垂直，摆臂140的一端与摆动气缸130的输出端之间通过螺钉连接，摆臂140的另一端则与第二夹具150栓接固定。

抓取机器人400抓取钢板样本600后，将钢板样本600转移至弯曲机100上，并使钢板样本600保持直立姿态，且钢板样本600的圆弧段朝向弯曲机100的中部。抓取机器人400调整钢板样本600的位置，使钢板样本600底部位于第一夹具120的两个夹爪之间，且焊缝位于第一夹具120的弯曲刃口上方1-3mm处。此时，电控箱520先后控制第一夹具120和第二夹具150夹紧钢板样本600。

待抓取机器人400释放钢板样本600后，电控箱520控制摆动气缸130，进而驱使摆臂140交替地正向和反向摆动，多次将钢板样本600的上部弯折至水平。在上述过程中，电控箱520能够控制摆动气缸130的摆动速度和角度，可以适应不同厚度的钢板样本600的弯曲测试。

在本实施例中，弯曲机100设置有两个。当第一块钢板样本600被转移至其中一个弯曲机100上进行测试时，抓取机器人400继续将第二块钢板样本600转移至另一个弯曲机100上进行测试，提高检测效率。

进一步地，两个弯曲机100、第一输送线310和第二输送线320环绕抓取机器人400分布，有利于抓取机器人400转移钢板样本600，同时使整个焊缝自动识别反弯装置的结构更加紧凑。

具体地，自动检测系统由电源、阴极触点、阳极触点和电阻器等结构组成。阴极触点设置在第一夹具120上，与电源的负极电连接。阳极触点设置在第二夹具150上，与电源的正极电连接。

当第一夹具120和第二夹具150将钢板样本600夹紧时，阴极触点和阳极触点分别与钢板样本600抵触，电路持续导通。待钢板样本600被多次弯曲后，若电路仍导通，则说明钢板样本600未被完全折断，即焊缝强度满足要求；若电路中断，则说明钢板样本600被完全折断，即焊缝强度不足。

在焊缝强度不足的情况下，电控箱520输出信号至钢卷生产加工的主线，使钢卷倒退，进行补焊，并再次测试。

进一步地，机架110的下部侧面设置有收集箱160。检测结束后，第一夹具120和第二夹具150释放钢板样本600，钢板样本600落入收集箱160内，以便工作人员集中处理。

在整个检测过程中，视觉识别系统200对焊缝的识别不受钢板样本600的形状、焊缝在钢板样本600上的位置等因素影响，故弯曲机100能够以焊缝为基准进行弯曲，从而保证检测结果的准确性。

请参阅图5，本实施例还提供一种检测方法，应用于上述焊缝自动识别反弯装置。检测方法包括以下步骤：

s100，所述控制系统500设定弯曲次数。

s200，所述输送系统300将所述钢板样本600输送至所述视觉识别系统200的识别区域内。

工作人员将相邻两个钢卷焊接后，利用圆盘剪将焊接部分沿焊缝长度方向的两端切下，得到两块月牙形的钢板样本600。两块钢板样本600掉落在第一输送线310上，由第一输送线310输送至第二输送线320，然后由第二输送线320输送至视觉识别系统200的识别区域。

s300，所述视觉识别系统200对所述钢板样本600上的焊缝进行识别，获得抓取点坐标。

工控机先对钢板样本600上的焊缝进行深度学习，以形成数据库。相机拍摄钢板样本600上的焊缝后，将图像信息传输至工控机。工控机根据数据库来定位钢板样本600上的焊缝，并生成抓取点坐标。

s400，所述抓取机器人400根据所述抓取点坐标抓取所述钢板样本600，然后将所述钢板样本600转移至所述弯曲机100上。

工控机将抓取点坐标传输给机器人控制柜510后，机器人控制柜510根据抓取点坐标来控制六轴机械臂移动，从而带动抓取组件移动至钢板样本600上合适的位置处，对钢板样本600进行抓取，最终将钢板样本600以合适的姿态转移至弯曲机100上。

s500，所述弯曲机100根据所述弯曲次数对所述钢板样本600进行弯曲。

s600，若所述钢板样本600被完全折断，则所述控制系统500判断焊缝强度不足，若所述钢板样本600未被完全折断，则所述控制系统500判断焊缝强度满足要求。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。