[发明专利]一种焊接机械手坡口焊缝轨迹的激光寻址方法及系统

说明书

技术领域

本发明公开了一种焊接机械手坡口焊缝轨迹的激光寻址方法及系统，具体涉及一种自动化、智能化和操作便捷化的焊接控制系统，属于焊接技术领域。

背景技术

焊接生产自动化是焊接结构生产技术发展的方向。目前焊接自动化技术存在一个亟待解决的难题就是工件的不规则性，这种普遍存在的现象严重阻碍了焊接自动化的推广应用。如果待焊接结构件每件都能保证工件以及装配的尺寸相同，则每次焊接自动化设备就都能够精确地对工件定位和保证焊接位置的一致性，但在实际生产中，这只是理想情况。

目前焊接自动化技术解决此问题的方法大都是在焊接机器人上使用进口激光焊缝跟踪系统，它能够自动纠正偏离理论焊缝路径（位置）的偏差，这是进口激光焊缝跟踪系统的优点。但是它也有很多缺点，具体包括：

（1）由于工件的不规则性，每次重新焊接都需重新编程，操作工都需要经过专业机器人操作培训、操作复杂，对操作工的知识水平要求高；

（2）由于上述原因造成焊接节拍的滞后，示教编程花费时间；

（3）由于其成本较高昂，因此推广应用也受到一定程度的影响；

（4）后台软件不开放，使推广应用和维护受制于人。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的缺陷，提供一种焊接机械手坡口焊缝轨迹的激光寻址方法及系统。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种焊接机械手坡口焊缝轨迹的激光寻址系统，包括PLC控制器、伺服运动控制器、激光传感器、触摸屏、第一至第三伺服放大器、第一至第三伺服电机；所述PLC控制器分别和伺服运动控制器、激光传感器、触摸屏相连接，伺服运动控制器分别和第一至第三伺服放大器相连接，第一至第三伺服放大器分别对应连接第一至第三伺服电机；

所述触摸屏用以实现焊接参数的输入设置和显示；

所述激光传感器用以扫描所需焊接的坡口焊缝的实际位置，并将位置信息上传至PLC控制器；

PLC控制器产生控制信号，并将控制信号发送至伺服运动控制器；

伺服运动控制器将控制信号经过伺服放大器发送至伺服电机；

第一至第三伺服电机的控制方位对应空间立体坐标系的三个轴向，分别控制焊接机械手在水平面上横、纵方向的位移和竖直方向上、下的位移。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述PLC控制器中具体包括：数据接收功能模块、数据存储功能模块、命令下达功能模块、安全监测功能模块；

数据接收功能模块用于接收激光传感器采集的位置信息以及伺服运动控制器传送至伺服电机的控制信号；

数据存储功能模块用于存储数据接收功能模块中接收到的位置信息和控制信号；

命令下达功能模块用于生成控制信号，并将控制信号发送至伺服运动控制器；

安全监测功能模块用于对伺服电机的动作进行实时监测和安全保护，在发生故障时产生报警信号。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述伺服运动控制器中具体包括：绝对位置检测模块、原点回归模块、JOG操作控制模块、单轴定位控制模块、多轴插补控制模块、恒速控制模块；

绝对位置检测模块用于能实时检测当前焊接机械手的绝对位置；

原点回归模块用于确认焊接机械手的原点位置；

JOG操作控制模块用于实现三个轴向的伺服电机单独启动或者同时启动；

单轴定位控制模块用于实现焊接机械手在空间立体坐标系中的单轴上，从当前停止位置到指定位置的定位控制；

多轴插补控制模块用于实现焊接机械手在空间立体坐标系中的多轴上，从当前停止位置到指定位置的插补控制；

恒速控制模块用于实现焊接机械手以指定的定位方式、定位速度依次通过预先设定的经过点。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述PLC控制器与伺服运动控制器之间、伺服运动控制器与伺服放大器之间均通过SSNETⅢ光纤网络相连接。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述激光传感器与PLC控制器之间通过RS422通讯方式相连接。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述触摸屏与PLC控制器之间通过RS485通讯方式相连接。

本发明还公开了基于所述一种焊接机械手坡口焊缝轨迹的激光寻址系统的激光寻址方法，其特征在于，具体步骤为：

步骤一、将激光传感器产生的激光光束红斑停留在即预扫描位置上，由激光寻址系统记录下扫描点地址的X轴坐标及预扫描地址的XYZ轴坐标；