[发明专利]机器人焊接中使用具有位置跟踪的智能焊炬的方法和系统

说明书

一种电弧焊接的系统(200，300，400，500)和方法，其包括焊接装置，所述焊接装置具有带传感器的电弧焊机焊炬(260，360，560)，所述传感器用于在自动焊接期间确定焊炬尖端的绝对位置和所述焊炬尖端相对于焊缝的相对位置。将绝对位置数据与相对位置数据相结合可以用来在自动化或机器人焊接期间响应于所述焊缝的变化而调整机器人的路径。

发明领域

本发明涉及一种根据权利要求1所述的自动电弧焊接方法以及一种根据权利要求10和15所述的焊接系统。本发明的实施例总体上涉及与焊接相关的系统和方法，并且更具体地，涉及使用物联网(IOT)的网络化机器人焊接。本申请要求2017年11月29日提交的标题为METHODS AND SYSTEMS USING THE INTER-NET-OF-THINGS IN ROBOTIC WELDING(在机器人焊接中使用物联网的方法和系统)的美国临时专利申请序列号62/592,072的优先权和任何其他权益。

技术背景

焊接系统通常与机器人一起使用以准确地且重复地将部件焊接在一起。此类机器人焊接系统一般布置在焊接室中以安全地容纳焊接操作并且保护可能正在观察该过程的使用者。典型地，机器人焊接系统包括具有焊炬的机器人臂，焊炬用来焊接被定位在焊接室内的工作台上的工件。机器人被编程为沿着与每种特定焊接类型相应的期望或规划路径进行焊接。现今，焊接室内的系统之间、两个或更多个焊接室之间或者焊接室与外部系统之间的通信例如在性能和速度方面受限。这种受限的通信限制了焊接过程和操作的控制、速度、准确性和其他方面。需要改进的系统和方法来克服这些和其他缺陷。

描述

鉴于现有焊接设备的前述问题和缺点，本申请描述了一种系统和方法以克服这些缺点。特别是为了加速焊接的通信方面，描述了一种根据权利要求1所述的自动电弧焊接方法以及一种根据权利要求10和15所述的焊接系统。优选实施例是从属权利要求的主题。

本发明的实施例包括用于经由物联网(嵌入在物体中的计算机装置的经由互联网的互连，从而允许在物体之间传送数据)来增强机器人焊接的各个方面的系统、架构、过程和方法。

根据本发明的一方面，一种电弧焊接方法包括：使用相对位置传感器来确定焊炬相对于实际焊接路径的相对位置；使用绝对位置传感器来确定所述焊炬的绝对位置；基于所述焊炬相对于所述实际焊接路径的所述相对位置并且在所述实际焊接路径不同于规划的焊接路径时基于所述焊炬的所述绝对位置来计算校正向量；以及根据所述规划的焊接路径和所述校正向量来移动所述焊炬。

本发明的描述不以任何方式限制权利要求中使用的词语或者权利要求或本发明的范围。权利要求中使用的词语全部具有它们的完整普通含义。

附图说明

附图结合在说明书中并构成其一部分，在附图中，展示了本发明的实施例，附图与以上给出的本发明的总体描述和以下给出的详细描述一起用于例证本发明的实施例。应了解的是，附图中展示的元件边界(例如，框、框组或者其他形状)表示边界的一个实施例。在一些实施例中，一个元件可以被设计成多个元件或者多个元件可以被设计成一个元件。在一些实施例中，被示出为一个元件的内部部件的另一个元件可以被实现为外部部件，反之亦然。此外，元件可以不是按比例绘制的。

图1展示了机器人焊接室单元的示例性实施例。

图2展示了具有绝对位置传感器和相对位置传感器的示例性焊接系统的框图。

图3展示了在电极靠近工件上的实际焊接路径的情况下示出的示例性焊炬，示出了示例性绝对位置和相对位置关系。

图4展示了在焊接期间处于各种位置的示例性焊炬。

图5展示了在电极靠近工件上的实际焊接路径的情况下示出的另一个示例性焊炬，示出了因横向移动而引起的焊接电弧的变化。

图6展示了在施加示例性校正向量之前和之后的示例性规划的焊接路径。