[发明专利]一种无需编程结构件激光快速寻位焊接系统及焊接方法

说明书

技术领域

本发明专利属于机器人焊接技术领域，特别涉及一种结构件激光快速寻位焊接系统及焊接方法。

背景技术

目前，工业焊接机器人的编程方式主要有两种：传统在线示教模式和离线编程技术。传统示教模式在焊接一个新的工件时，需要在机器人停止工作的情况下，在线示教进行新程序的编写，最后焊接机器人依照新的焊接程序进行焊接。示教编程存在示教精度低、编程时间长和安全性不够等问题。

离线编程技术通过在虚拟的环境下操作和控制机器人，最终生成机器人程序，离线编程技术具有以下优点：减少机器人不工作的时间，提高机器人的利用率与生产效率；

提高编程者工作的安全性；之前编写的机器人工作程序可以反复调用等，大大简化了生产过程中的编程步骤。工业机器人离线编程技术虽然能够极大地提高焊接生产效率。但是离线编程技术仍然需要首先在计算机上建立机器人的仿真模型、搭建仿真环境，然后在计算机上的仿真环境内依据给定的焊接任务对机器人进行姿态规划，最后输出机器人的运动轨迹。虽然其相对于传统示教模式有了极大的进步，但是仍然需要较为繁杂的人工编程过程，降低了结构件焊接的工作效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有激光寻位焊接技术领域存在的需要繁杂的人工编程过程的缺陷，提高结构件焊接过程的焊接效率，降低人工编程工作量。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种无需编程结构件激光快速寻位焊接系统，包括嵌入式数控系统(2)、焊接机器人(1)、激光视觉传感器(3)、工业平板电脑(4)、以太网(5)；通过外插USB或者以太网的形式将所需焊接结构件的三维几何模型导入工业平板电脑(4)中；通过工业平板电脑(4)上的人机对话界面首先选择焊缝为直线模式或者是圆弧模式，随后工业平板电脑(4)将在三维几何模型上自动生成该焊缝的轨迹；通过工业平板电脑(4)自动生成针对设定焊缝轨迹的焊接程序，包括电流程序曲线、焊枪旋转程序曲线、送丝程序曲线、送气程序曲线；通过以太网(5)将焊接程序发送至嵌入式数控系统；通过激光视觉传感器(3)对所要焊接的工件平面或曲面进行扫描，得到平面或曲面间的相交线，也即焊缝的轨迹，进而实现焊缝位置的精确定位；将激光视觉传感器(3)扫描确定的焊缝轨迹发送至嵌入式数控系统(2)，对比扫描获得的焊缝轨迹与自动生成的焊缝轨迹之间的误差值，若两者轨迹偏差距离不超过阈值，则不修正焊接程序；若两者轨迹偏差距离超过阈值，则修正焊接程序；通过嵌入式数控系统(2)将没有修正的焊接程序或者修正后的焊接程序转换成机器人语言；通过以太网(5)将机器人语言发送至焊接机器人(1)执行。

所述的焊接系统，所述嵌入式数控系统(2)和焊接机器人(1)、激光视觉传感器(3)、工业平板电脑(4)之间均通过以太网(5)互相连接。

所述的焊接系统，所述阈值范围为0.5-2mm。

所述的焊接系统，所述工业平板电脑(4)配备了USB和以太网(5)两种数据连接形式。

一种无需编程结构件激光快速寻位焊接方法，包括以下步骤：通过外插USB或者以太网的形式将所需焊接结构件的三维几何模型导入工业平板电脑(4)中；通过工业平板电脑(4)上的人机对话界面首先选择焊缝为直线模式或者是圆弧模式，随后系统将在三维几何模型上自动生成该焊缝的轨迹；通过工业平板电脑(4)自动生成针对该设定焊缝轨迹的焊接焊接程序，包括电流程序曲线、焊枪旋转程序曲线、送丝程序曲线、送气程序曲线；通过以太网(5)将焊接程序发送至嵌入式数控系统；通过激光视觉传感器(3)对所要焊接工件的平面或曲面进行扫描，得到平面或曲面间的相交线，也即焊缝的轨迹，进而实现焊缝位置的精确定位；将激光视觉传感器(3)扫描确定的焊缝轨迹发送至嵌入式数控系统(2)，对比扫描获得的焊缝轨迹与自动生成的焊缝轨迹之间的误差值，若两者轨迹偏差距离不超过阈值，则不修正焊接程序；若两者轨迹偏差距离超过阈值，则修正焊接程序；通过嵌入式数控系统(2)将没有修正的焊接程序或者修正后的焊接程序转换成机器人语言；通过以太网(5)将机器人语言发送至焊接机器人(1)执行。

有益效果：

1、本发明为结构件焊接提供了一种激光快速寻位焊接系统以及激光寻位自动焊接方法；

2、本发明有效地解决了目前结构件机器人焊接领域存在的需要繁杂的人工编程过程的缺陷，对于提高结构件焊接效率、降低人工编程工作量具有重要意义；

3、本发明方法简单可行，生产效率高，在结构件焊接领域具有重要的工程应用价值和明显的经济效益。

附图说明