[实用新型]一种嵌入式多设备实时控制的焊接机器人系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及焊接机器人技术领域，具体涉及一种嵌入式多设备实时控制的焊接机器人系统。

背景技术

在焊接领域中，对于结构复杂的焊件，特别是焊缝不规则的情况下（诸如抛物线，S曲线，圆柱相惯线），常采用示教编程方式，通过对焊接机器人的示教、再现，完成焊接过程的轨迹控制。但在焊接过程中，焊件常因受热变形导致焊枪与焊件产生相对运动。焊枪相对于焊件表面的垂直上下运动常表现为熄弧和焊接不稳定现象；焊枪相对于焊件表面的水平运动常表现为焊枪严重偏离焊缝。究其原因，是焊接过程中工件的受热变形造成了焊枪与焊缝的相对位置的不确定性。解决的办法是在焊接机器人示教的基础上，对焊接过程中焊枪的运动轨迹进行实时纠偏。此外焊接是个复杂的过程，焊接过程中需要根据焊接状况实时调整焊接电压，焊接电流以及焊接速度等参数，并能在遇到异常情况下及时停止焊接作业。因此，需要一套操作方便，在焊接过程能够实时控制焊接轨迹和调整焊接参数，并能同时控制弧焊电源，送丝机等多台设备的焊接装置。

中国专利申请“控制焊接机器人的方法和装置”，申请号为98125934.0，该实用新型的主要特点是在焊接过程中，通过温度传感器获得焊件的温度，与预定的参考温度对比，从而在不停止焊接作业的情况下，调整焊接电压、焊接电流与焊接速度值。其控制方法的不足之处主要在于：①不能在焊接过程中的进行实时纠偏。对焊接过程中由于某种原因产生的焊枪偏离焊缝问题，仅采用温度传感器并不能检测出来，也就无法使控制器控制焊枪相对焊缝的左右运动。②不能动态调整焊枪高度。当焊接过程中由于焊接受热变形造成焊枪离焊件的距离过高或过低时，会导致容易熄弧或电弧不稳定现象。仅仅通过调整焊接电压、焊接电流与焊接速度无法从本质上改善焊接质量。

已有的中国专利申请“焊接机器人系统”，申请号为99111556.2，其应用领域也是焊接机器人控制。该实用新型的主要特点在于焊接过程中通过主PC机控制焊接机器人移动路径的焊接机器人系统。其PC机在焊接过程中通过视觉传感器获得路径偏差，发送命令控制焊枪的修正移动。该系统的不足之处主要在于：①同样存在不能在焊接过程中动态调整焊枪高度的问题。②焊接过程中不能调整焊接电压、焊接电流、焊接速度的焊接参数。③系统用到视觉传感器和PC机，提高了系统的成本。④使用PC机扩展麻烦，不方便同时控制多台焊接设备（如弧焊电源、送丝机等）。

已有的中国专利申请“用于焊接机器人的人机交互方法和实施装置”，申请号为201110023122.9，其应用领域也是焊接机器人控制。

该实用新型的主要特点在于借助人机交互界面，将控制信息传输给焊接机器人控制器，由焊接机器人控制器完成焊前设定，焊时调整等操作。该装置的不足之处主要在：①人机交互见面主窗口下设置多个子窗口，子窗口各有其功能，例如焊枪的移动控制功能和焊接参数的调整功能分属不同的子窗口。焊接过程中，需要频繁切换子窗口进行发送不同的控制信息，操作不方便。②焊接过程根据焊接状况控制焊枪移动和改变焊接参数，一般要求实时性较高，采用此种控制方法难以满足要求。当按下触摸屏时，需要摸屏控制器从触摸点检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，通过串口发送命令，再由焊接机器人控制器接收命令从而判断哪个控件被按下，最终才发出控制焊接机器人的命令，这个过程需要花费比较大的时间开销，不适合参数修改频繁或焊接作业实时性要求较高的场合。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供为一种嵌入式多设备实时控制的焊接机器人系统，其最大特点在于该系统以手持嵌入式实时控制器为控制核心，手持嵌入式实时控制器与机器人控制柜、二维运动平台、送丝机和弧焊电源电连接，具有纠偏焊接轨迹、调整焊接参数、显示焊接参数、实时控制送丝机的启停和弧焊电源的开断的功能。能够实现焊接前焊接机器人的焊接路径示教、焊接参数设定与焊接过程中焊枪位置的实时控制、焊接参数的实时调整相结合，具体技术方案如下。

一种嵌入式多设备实时控制的焊接机器人系统，包括：焊接机器人、机器人控制柜、机器人示教盒、手持嵌入式实时控制器、二维运动平台、送丝机及弧焊电源，其中，二维运动平台安装于焊接机器人的末端，二维运动平台安装有焊枪；手持嵌入式实时控制器分别与二维运动平台、机器人控制柜、送丝机和弧焊电源电连接；机器人示教盒与机器人控制柜相连，用于对焊接机器人进行示教；手持嵌入式实时控制器用于控制送丝机的启停和弧焊电源的开断，控制二维运动平台带动焊枪运动，发送命令给机器人控制柜并由机器人控制柜控制焊接机器人运动，在焊接过程中实时调整弧焊电源输出的电压和电流。