[发明专利]大型钢构智能焊接引导系统

说明书

本发明公开了一种大型钢构智能焊接引导系统，包括：龙门行走单元携带焊接设备和定位设备进行移动；机器人焊接单元可在焊接枪头运行至精确位置后执行焊接命令；视觉定位单元由工业摄像机和图像采集电路组成，其作用为焊缝捕捉、焊缝位置粗定位与引导；激光引导单元含有一个线阵激光传感器，其作用为在每条焊缝起始位置进行精确定位，并引导焊枪进行精确的焊缝跟踪和焊接；处理单元进行整个系统的逻辑处理、数据处理、数据存储、运动控制，并负责指导整套系统有序工作；工作台单元用于放置待焊接工件，实现对不同种类焊接工件的快速装夹。本发明不仅能够实现自动化焊接，还提高焊接效率和柔性化程度。

技术领域

本发明涉及自动化生产技术领域，尤其涉及一种大型钢构智能焊接引导系统。

背景技术

大型钢构框架广泛应用于各类建筑中，作为主体框架，需求量极大。大型钢构件需要在型材基础上焊接不同的固定件，或拼接钢板板材。对于生产企业，同一批次钢构件数量少，难以标准化作业。然而大型钢构件焊缝长，焊接时间长，因此人力焊接工作繁重，且难以保证焊接稳定性。实现大型钢构件的自动焊接是亟待解决的问题。本发明专利提供了一套系统解决方案，解决钢构框架组装前的大型钢构件焊接问题。

现有的机器人焊接系统以示教为主，虽然加入了激光焊缝跟踪系统，但仍存在以下问题：单纯使用激光焊缝跟踪，需要不断示教；对于大型工件，焊缝寻找困难、偏差大；同批次钢构件数量较少，示教成本过高。

本发明采用视觉引导技术，设计了结构简单且可靠的引导系统和引导方法，不仅能够实现自动化焊接，还提高焊接效率和柔性化程度。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种大型钢构智能焊接引导系统及其焊接方法，该系统具有高度柔性、智能化、高效率、高品质的特点。

本发明是通过下述技术方案来实现的。

本发明提供了一种大型钢构智能焊接引导系统，包括龙门行走单元、机器人焊接单元、视觉定位单元、激光引导单元、处理单元、工作台单元。其中：

龙门行走单元，固定着机器人焊接单元和视觉定位单元、激光引导单元，能够进行水平方向的移动；

机器人焊接单元，实现机器人和焊接设备一体化，可精确执行焊接命令，在焊接枪头运行至精确位置后开始焊接；

视觉定位单元，由工业摄像机和图像采集电路组成，其作用为焊缝捕捉、焊缝位置粗定位与引导，视觉定位单元的定位精度设计为1cm；

激光引导单元，含有一个线阵激光传感器，在进行焊缝位置粗定位后，将焊接枪头和激光引导单元指引至焊缝起始位置，然后激光引导单元进行精确定位，并引导焊枪进行精确的焊缝跟踪和焊接；

处理单元，进行整个系统的逻辑处理、数据处理、数据存储、运动控制，并负责指导整套系统有序工作；

工作台单元，用于放置待焊接工件，实现对不同种类焊接工件的快速装夹。

所述机器人焊接单元包括机器人和焊枪设备，机器人前端固定有视觉定位单元、激光引导单元和焊枪。

优选的，所述基于视觉定位单元当前位置的工件相对位置坐标数据为包含笛卡尔坐标系和四元数空间位置坐标的相对位置坐标数据。

优选的，所述机器人焊接单元设有碰撞避让与碰撞检测的空间位置关系。

优选的，所述处理单元包括人机交互工作台、图像处理控制机和机器人控制箱，所述人机交互工作台分别连接图像处理控制机和机器人控制箱，机器人控制箱连焊接机器人。

优选的，所述工作台单元包括多功能焊接工作台和夹紧工装，待焊接工件放置在多功能焊接工作台台面上，所述夹紧工装夹紧在待焊接工件的预置夹紧位。