[发明专利]一种基于多传感器的集箱管座机器人自动装配系统和方法

说明书

本发明涉及锅炉设备制造技术领域，具体为一种用于集箱管座高精度机器人自动装配的方法和系统，其可用于集箱管座的坡口结构为：管座坡口段车削加工出圆锥面，并留有钝边，筒身上对应位置加工有平面和沉孔用于管座的安装，沉孔与管座坡口之间存在一定间隙。

技术领域

本发明涉及锅炉设备制造技术领域，具体为一种基于多传感器集箱管座自动装配的系统和方法。

背景技术

集箱是锅炉中的重要部件之一，主要用于工质汇集或分配的压力容器。集箱主体由一根大量开孔的钢制筒身和多个钢制管座焊接而成，筒身和管座正式焊接前，需预先加工出各自的坡口，并进行装配、点焊固定。

管座装配是集箱整个制造周期中的首要工序，装配的质量直接影响了之后工序的质量，甚至产品的性能和寿命。目前工厂多采用人工进行管座装配，但由于加工误差、装配间隙以及人工装配随机性等的影响，极易出现装配尺寸超差，出现质量事故。

机器人自动装配技术是解决集箱装配问题的方法之一，其可提高装配精度、效率以及管座的一致性，大幅降低人工劳动强度。但传统的机器人装配多用于汽车、电子等批量大、工件尺寸小、加工精度高、夹具定位精确的领域，通过简单的机器人示教编程便能满足装配要求，而对于集箱这种大型结构件，加工精度低、搬运和焊前预热等造成的变形、以及夹具难以精确定位等不利因素使得传统的方法不再适用，需通过多种传感器进行装配过程的自适应控制。

发明内容

针对上述问题，结合集箱管座自身的结构特点，本发明提供了一种用于集箱管座高精度机器人自动装配的方法和系统。其可用于集箱管座的坡口结构为：管座坡口段车削加工出圆锥面，并留有钝边，筒身上对应位置加工有平面和沉孔用于管座的安装，沉孔与管座坡口之间存在一定间隙。

为了解决现有技术中的问题，本发明提出了一种基于多传感器的集箱管座机器人自动装配系统。

一种基于多传感器的集箱管座机器人自动装配系统，其特征在于包括：系统控制单元、工业机器人、机器人平台移动单元、管座上料单元、视觉传感单元、力传感单元、管座称重单元、管座夹持单元和筒身夹持单元，系统控制单元、工业机器人、机器人平台移动单元、管座上料单元、视觉传感单元、力传感单元、管座称重单元、管座夹持单元和筒身夹持单元相互采用信号连接。

所述系统控制单元由PLC、工控机、及各通讯模块组成，各模块的通讯信号均采用现场总线形式，其中PLC作为主控单元，站类型为Modbus-TCP主站，用于整个系统流程的控制和数据信号的处理，工控机站类型为Modbus-TCP从站，其主要用于各传感器反馈数据的分析和计算，并将结果发送给PLC。

所述工业机器人末端机械连接所述视觉传感单元、力传感单元、管座夹持单元，站类型为Modbus-TCP从站，工业机器人根据系统控制单元发出的控制指令进行相应的动作。

所述机器人平台移动单元用于装配工位的切换，平台的移动可采用半闭环或闭环的伺服系统，伺服控制器与PLC采用CANOPEN总线连接，通过PLC发出的高速脉冲进行定位。

所述管座上料单元置于所述管座称重单元上，为整个装配系统不间断地提供管座。

所述视觉传感单元置于所述工业机器人末端，用于管座装配过程中筒身孔轮廓数据的采集，并将获取的数据发送给所述系统控制单元，站类型：Modbus-TCP 从站。

所述力传感单元置于所述工业机器人末端，用于管座装配过程中力数据的采集，并将获取的数据发送给所述系统控制单元，站类型：Modbus-TCP 从站。

所述管座称重单元置于所述管座上料单元下，用于管座重量数据的采集，并将获取的数据发送给所述系统控制单元，站类型：Modbus-TCP 从站。

所述管座夹持单元机械固定在所述力传感单元上，用于夹持管座，所述筒身夹持单元用于筒身的固定和旋转。