[发明专利]基于机械视觉导引实现自动化缝隙焊接的系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及自动化焊接技术领域，具体是指一种基于机械视觉导引实现自动化缝隙焊接的系统及方法。

背景技术

近20年来，随着数字化，自动化，计算机，机械设计技术的发展，以及对焊接质量的高度重视，自动焊接已发展成为一种先进的制造技术，自动焊接设备在各工业的应用中所发挥的作用越来越大，应用范围正在迅速扩大。在现代工业生产中，焊接生产过程的机械化和自动化是焊接机构制造工业现代化发展的必然趋势。

焊接技术就是高温或高压条件下，使用焊接材料(焊条或焊丝)将两块或两块以上的母材(待焊接的工件)连接成一个整体的操作方法。焊接是通过加热、加压，或两者并用，使同性或异性两工件产生原子间结合的加工工艺和联接方式。焊接应用广泛，既可用于金属，也可用于非金属。

大量的手工焊接工序与企业提高产品质量、降低生产成本的诉求形成了主要矛盾。这也是本发明实施自动化焊接的初衷所在。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种能够实现自动化焊接缝隙、解放人力、提高生产效率、具有更广泛应用范围的基于机械视觉导引实现自动化缝隙焊接的系统及方法。

为了实现上述目的，本发明的基于机械视觉导引实现自动化缝隙焊接的系统及方法具有如下构成：

该基于机械视觉导引实现自动化缝隙焊接的系统，其主要特点是，所述的系统包括：

视觉采样轴；

视觉采样模块，用以沿着所述的视觉采样轴运动并采集待焊接的缝隙处的位置数据信息；

焊接轴，所述的焊接轴和所述的视觉采样轴共用一X轴；

焊接模块，用以沿着所述的焊接轴运动并对待焊接的缝隙进行焊接；

电气控制柜，用以根据所述的视觉采样模块的位置数据信息来分析待焊接的缝隙的状态并控制所述的焊接模块的动作。

较佳地，所述的视觉采样模块为设置于所述的视觉采样轴上的视觉传感器。

更佳地，所述的视觉传感器包括摄像单元和缝隙位置数据信息分析单元，所述的缝隙位置数据信息分析单元用以根据所述的摄像单元拍摄的图片计算缝隙的机械位置坐标和缝隙的宽度。

更进一步地，所述的电气控制柜，用以根据所述的缝隙的机械位置坐标和缝隙的宽度的数据点计算得到缝隙的实际物理走势特征并控制所述的焊接模块的动作。

较佳地，所述的焊接模块包括送丝机和设置于所述的焊接轴上的焊枪。

本发明还涉及一种通过所述的系统基于机械视觉导引实现自动化缝隙焊接的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

(1)所述的电气控制柜启动；

(2)所述的视觉采样模块进行寻定中心动作；

(3)所述的视觉采样模块执行X轴方向运动且所述的焊接模块运动至焊接起始点；

(4)所述的视觉采样模块采集待焊接的缝隙处的位置数据信息并发送至所述的电气控制柜；

(5)所述的电气控制柜分析待焊接的缝隙的状态并控制所述的焊接模块的动作。

较佳地，所述的视觉传感器包括摄像单元和缝隙位置数据信息分析单元，所述的视觉采样模块采集待焊接的缝隙处的位置数据信息，具体为：

所述的缝隙位置数据信息分析单元用以根据所述的摄像单元拍摄的图片计算缝隙的机械位置坐标和缝隙的宽度。

更佳地，所述的电气控制柜分析待焊接的缝隙的状态，具体为：

所述的电气控制柜根据所述的缝隙的机械位置坐标和缝隙的宽度的数据点计算得到缝隙的实际物理走势特征。

更进一步地，所述的控制所述的焊接模块的动作，具体为：

所述的电气控制柜根据缝隙走势特征中缝隙的坐标控制所述的焊接模块运动的方向以及根据缝隙的宽度控制焊接模块的电压、电流和速度。

采用了该发明中的基于机械视觉导引实现自动化缝隙焊接的系统及方法，可以实现缝隙自动化焊接，解放人力，提高生产效率；采用的是五轴共臂技术，独立设计研发应用于非标准化工件的焊接，焊枪和视觉器二者共用同一X轴，如此保证焊枪与视觉器在X速度一致，保证位置数据信息传递不会出错，能够让视觉跟踪与焊接同步进行，减少被焊物件形变造成对焊接质量的影响；通过视觉器内的折线特征走势，实时调整视觉装置位置，保证折线一直在视野最佳位置，降低镜头畸变等各种不利因素对识别精度的影响；视觉器在调整过程中，不影响视觉器对物体的识别，通过高帧率的拍摄图片，每幅图片均可通过折线计算出缝隙的机械坐标位置和缝隙的宽度，提高焊接精度，具有更广泛的应用范围。

附图说明