[实用新型]一种六自由度焊接机器人线激光实时焊缝跟踪系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及机器人线激光实时焊缝跟踪系统，尤其涉及六自由度焊接机器人线激光实时焊缝跟踪系统。

背景技术

由于焊接作业存在工作环境恶劣、劳动强度大、效率低下等问题，当前焊接机器人已经逐步在的汽车生产、工程机械、造船以及集装箱生产等许多领域得到应用.焊接机器人通常采用示教再现的工作模式.为确保这种工作模式能在具体的焊接环境中实施，前工序中需通过人工点焊完成焊接工件的定位，这会引起定位误差，使实际轨迹偏离示教轨迹，从而导致示教编程获得的机器人焊接轨迹偏离了再现时的轨迹。

随着机器视觉技术的发展，焊接机器人广泛使用视觉检测技术校正再现轨迹，实现焊缝跟踪。焊缝跟踪系统通常将视觉系统安装在机械手末端，当机器人作业时，视觉系统与焊枪同步工作，实时检测工件在焊接过程中由高温引起的热变形，并调整焊枪与焊缝间的位置。

焊缝实时跟踪系统主要技术指标是激光条纹8和焊接熔池5之间的距离d，如附图4。d越小则跟踪精度越高，通常希望d＜30mm，但是这会导致视觉系统检测的图像信息中存在强烈的弧光和飞溅，造成测量精度降低和产生大量错误数据，当焊接电流超过300A后，此现象更加明显。为了减小弧光飞溅的干扰，目前大部分焊缝跟踪系统的d都在70mm左右，这大大降低了跟踪实时性与焊接精度。因此如何从含有强烈噪声干扰的图像中识别出焊缝，快速、准确获取其位置是实时焊缝跟踪中重要的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足,提供一种六自由度焊接机器人线激光实时焊缝跟踪系统及方法，旨在解决当前自动焊接技术中视觉图像处理困难以及激光条纹与焊接熔池距离过大的问题

上述目的是通过以下技术方案实现的：

一种六自由度焊接机器人线激光实时焊缝跟踪系统，包括六自由度机械臂，焊枪，线激光视觉传感器，工作台，自动焊机，送丝机构，嵌入式工业控制器、控制柜，工件放置在工作台上，工件的位置和倾斜角度可以手动调节，所述线激光视觉传感器通过安装底座安装在焊枪上，焊枪置于机械臂末端，线激光视觉传感器和焊枪通过六自由度机械臂的运动而改变其在空间的位置，焊丝存放在容器中，通过导管，经由送丝装置送向焊枪，送丝装置固定于六自由度机械臂U轴上，容器固定于六自由度机械臂的S轴；所述控制柜分别与自动焊机、六自由度机械臂、嵌入式工业控制器信号连接，所述嵌入式工业控制器还与线激光视觉传感器信号连接，用于根据线激光视觉传感器获取的图像识别跟踪对象并准确确定其位置，将所得到的位置偏差传输给六自由度机械臂，实时跟踪并修正焊枪运动轨迹，实现精确的在线自动焊接。

进一步地，所述线激光视觉传感器包括激光传感器本体、相机、线激光发生器、激光发生器底座，所述的相机竖直固定在激光传感器本体内，所述线激光发生器通过激光发生器底座固定在激光传感器本体内且轴线与相机的轴线呈一定夹角。

进一步地，所述线激光发生器的轴线与相机的轴线的夹角为20°。

进一步地，所述的相机采用CMOS相机，所述的CMOS相机高速采集携带焊缝信息的特征条纹图像并实时传输到嵌入式工业控制器。

进一步地，所述送丝机构为YWC-WFRPM42RD。

进一步地，所述嵌入式工业控制器为研华IPC-510，控制柜为JZRCR-YTB21-F380。

进一步地，所述自动焊机为MOTOWELD-RD350。

进一步地，所述六自由度机械臂为由六根轴组成，S轴与机器人架台相连，T轴加装焊枪，轴与轴之间装有伺服电机，允许相互转动。

相比现有技术，本实用新型有如下优点：

(1)通过线激光视觉传感器检测焊缝特征点，精度高。通过嵌入式工业控制器对焊缝图像进行处理，控制送丝与焊接装置以及伺服驱动器，系统结构简单，易于维护；

(2)在能够在含有大量弧光与飞溅的环境下提取焊缝中心点的坐标值，精度高，抗干扰能力强，将激光条纹与焊接熔池的距离缩小至30mm以内，增强了焊缝跟踪的实时性。

附图说明

图1是本实用新型实施例的六自由度焊接机器人线激光实时焊缝跟踪系统总体结构示意图；

图2是本实用新型实施例的六自由度焊接机器人线激光实时焊缝跟踪系统中机械臂自由度示意图；

图3是本实用新型实施例的六自由度机械臂与焊枪、线激光视觉传感器安装示意图。

图4是本实用新型实施例的焊缝跟踪系统中激光条纹与焊接熔池距离示意图。

图5是本实用新型实施例的六自由度焊接机器人线激光实时焊缝跟踪方法整体工作流程图。