[發明專利]一種工字鋼焊接機器人軟件控制方法

無效

• 申請號: 201210263388.5
• 申請日: 2012-07-27
• 公開（公告）號: CN103506736A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 張鑫;王玉寬;聶玉棟;陳玲風
• 申請（專利權）人: 中國有色金屬工業第六冶金建設有限公司
• 主分類號: B23K9/095
• 分類號: B23K9/095;B23K9/127
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及機器人軟件領域，特別是一種工字鋼焊接機器人軟件控制方法。?

背景技術

焊接加工一方面要求焊工要有熟練的操作技能、豐富的實踐經驗、穩定的焊接水平；另一方面，焊接又是一種勞動條件差、煙塵多、熱輻射大、危險性高的工作。工字鋼是機械加工的常用產品，其焊接使用半自動化焊接機，采用藥皮焊時需要人工定位焊縫以及在焊接過程中人工修正焊縫位置，因此，工作效率低下，生產周期長，人工修正焊槍和焊縫的相對位置對人體輻射很大，對人體健康危害很大。?

發明內容

針對目前工字鋼焊接機自動化程度低，使用藥皮焊操作不方便，工作效率低的狀況，工字鋼焊接機器人控制系統軟件采用c語言編寫，重點是閉環控制PID算法和常用焊接參數配方的導入與導出以及人機界面的組態，做到焊接全自動化，提高生產效率。?

本發明的有益效果是：使用工字鋼專用焊接機器人代替人的手工焊接，減輕焊工的勞動強度，減少健康損害，同時也可以保證焊接質量和提高焊接效率。?

附圖說明

下面結合附圖對本發明進行進一步的說明。?

圖1為焊縫偏移圖；圖2為工字鋼焊接機器人控制系統原理框圖；圖3為控制系統程序流程圖。?

具體實施方式

?1.工字鋼焊接機器人控制系統原理：工字鋼結構規則，但工件擺放船型焊時不能保證焊縫是一條水平的直線，為了保證焊接的均勻度和平整度，需要自動調整焊槍和焊縫的相對位置，但焊接時使用藥皮會覆蓋焊縫，普通傳感器無法直接對焊縫進行跟蹤。?

如圖l所示的焊縫偏移圖，工字鋼擺放船型焊時GFBC是水平擺放時的一個較長“V”面，AB是焊槍，AC是超聲波位移傳感器到面GFBC的水平位移，假如，工字鋼擺放不水平，偏移至面GFED，此時焊槍要跟蹤焊縫A點移動到A’點，B點移動到E點，根據幾何原理，焊槍移動的位移BE=CD，位移AC可以通過超聲波位移傳感器測量得到。控制器的CPU實時監測這個位移的變化，當這個位移發生變化時，焊槍需要平移的位移量等于超聲波位移傳感器實際檢測的位移減去位移AC，根據位移量的正負判斷平移的方向。?

?嵌入式控制器采用ARM9作為CPU，布爾指令執行時間：<lμs，字操作時間：<96μs，整型數算術運算時間：<130μs，浮點數算術運算時間：<300μs。所有的I／0接口電路均采用光電隔離，使工業現場的外電路與內部電路之間電氣上隔離，各輸入端均采用R—C濾波器，其濾波時間常數一般為10～20ms,，各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。采用性能優良的開關電源，對采用的器件進行嚴格的篩選，具有良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發生異常情況，CPU立即采用有效措施，以防止故障擴大。可以處理不同的工業現場信號，如：交流或直流、開關量或模擬量、電壓或電流、脈沖或電位、強電或弱電等。有相應的I／0模塊與工業現場的器件或設備，如：按鈕、行程開關、接近開關、傳感器及變送器、電磁線圈、控制閥等直接連接。另外為了提高操作性能，它還有多種人-機對話的接口模塊；為了組成工業局部網絡，還有多種通訊聯網的接口模塊。?

????工字鋼焊接機器人控制系統原理框圖如圖2所示，在功能上它具有邏輯控制、定時控制、計數控制、步進(順序)控制、PID控制、數據處理、通信和聯網以及適用于各種特殊控制的要求，如定位控制等。帶有多路模擬量輸入輸出模塊，2個單／雙相高速計數器，其中單相最大20KHz，雙相最大10KHz。2個門0(脈沖串輸出)／PWM(脈寬調制輸出)，輸出頻率最大20KHz。帶有RS232／RS485通訊口，用于PC編程、第三方HMI面板、第三方串行通訊設備連接等。?

3.工字鋼焊接機器人控制系統軟件設計：首先根據超聲波位移傳感器檢測到的數據，計算出焊槍相對焊縫的偏移最，CPU根據這個偏移量的大小通過PID算法得到一個脈沖量，輸出到步進電機控制器，步進電機控制器根據脈沖的多少驅動步進電機轉動，修正焊槍和焊縫的相對位移，直到偏移量為零。另外，CPU還能根據人機界面中輸入的或實測的焊接參數，調整焊接平均電流、電弧電壓和焊接速度等。?

工字鋼焊接機器人控制系統程序流程圖如圖3所示，首先對控制系統進行初始化操作，恢復一部分默認參數并加載上次正常運行的焊接參數，然后用戶選擇“手動操作”還是“自動操作”，選擇手動操作可以調整焊接小車和焊槍的位置，“自動操作”有故障的情況下選擇“手動操作”可以在人工校正焊槍和焊縫相對位置的半自動化狀態下完成焊接任務。?

????人機界面是操作人員跟設備交互的最直觀畫面。主框架為對話框類型，包含自動控制區和手動控制區。自動控制區主要用于在焊接時控制焊槍按照輸入的焊接速度自動跟蹤焊縫移動，手動控制區可以調整焊槍的位置，在自動控制有故障時，使用手動控制可以在人參與的情況下完成焊接任務。?