[實用新型]一種嵌入式多設備實時控制的焊接機器人系統

有效

• 申請號: 201220125649.2
• 申請日: 2012-03-29
• 公開（公告）號: CN202571548U
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 石永華;鄭澤培;段錦程
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B23K9/095
• 分類號: B23K9/095;B23K9/127
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本實用新型涉及焊接機器人技術領域，具體涉及一種嵌入式多設備實時控制的焊接機器人系統。

背景技術

在焊接領域中，對于結構復雜的焊件，特別是焊縫不規則的情況下（諸如拋物線，S曲線，圓柱相慣線），常采用示教編程方式，通過對焊接機器人的示教、再現，完成焊接過程的軌跡控制。但在焊接過程中，焊件常因受熱變形導致焊槍與焊件產生相對運動。焊槍相對于焊件表面的垂直上下運動常表現為熄弧和焊接不穩定現象；焊槍相對于焊件表面的水平運動常表現為焊槍嚴重偏離焊縫。究其原因，是焊接過程中工件的受熱變形造成了焊槍與焊縫的相對位置的不確定性。解決的辦法是在焊接機器人示教的基礎上，對焊接過程中焊槍的運動軌跡進行實時糾偏。此外焊接是個復雜的過程，焊接過程中需要根據焊接狀況實時調整焊接電壓，焊接電流以及焊接速度等參數，并能在遇到異常情況下及時停止焊接作業。因此，需要一套操作方便，在焊接過程能夠實時控制焊接軌跡和調整焊接參數，并能同時控制弧焊電源，送絲機等多臺設備的焊接裝置。

中國專利申請“控制焊接機器人的方法和裝置”，申請號為98125934.0，該實用新型的主要特點是在焊接過程中，通過溫度傳感器獲得焊件的溫度，與預定的參考溫度對比，從而在不停止焊接作業的情況下，調整焊接電壓、焊接電流與焊接速度值。其控制方法的不足之處主要在于：①不能在焊接過程中的進行實時糾偏。對焊接過程中由于某種原因產生的焊槍偏離焊縫問題，僅采用溫度傳感器并不能檢測出來，也就無法使控制器控制焊槍相對焊縫的左右運動。②不能動態調整焊槍高度。當焊接過程中由于焊接受熱變形造成焊槍離焊件的距離過高或過低時，會導致容易熄弧或電弧不穩定現象。僅僅通過調整焊接電壓、焊接電流與焊接速度無法從本質上改善焊接質量。

已有的中國專利申請“焊接機器人系統”，申請號為99111556.2，其應用領域也是焊接機器人控制。該實用新型的主要特點在于焊接過程中通過主PC機控制焊接機器人移動路徑的焊接機器人系統。其PC機在焊接過程中通過視覺傳感器獲得路徑偏差，發送命令控制焊槍的修正移動。該系統的不足之處主要在于：①同樣存在不能在焊接過程中動態調整焊槍高度的問題。②焊接過程中不能調整焊接電壓、焊接電流、焊接速度的焊接參數。③系統用到視覺傳感器和PC機，提高了系統的成本。④使用PC機擴展麻煩，不方便同時控制多臺焊接設備（如弧焊電源、送絲機等）。

已有的中國專利申請“用于焊接機器人的人機交互方法和實施裝置”，申請號為201110023122.9，其應用領域也是焊接機器人控制。

該實用新型的主要特點在于借助人機交互界面，將控制信息傳輸給焊接機器人控制器，由焊接機器人控制器完成焊前設定，焊時調整等操作。該裝置的不足之處主要在：①人機交互見面主窗口下設置多個子窗口，子窗口各有其功能，例如焊槍的移動控制功能和焊接參數的調整功能分屬不同的子窗口。焊接過程中，需要頻繁切換子窗口進行發送不同的控制信息，操作不方便。②焊接過程根據焊接狀況控制焊槍移動和改變焊接參數，一般要求實時性較高，采用此種控制方法難以滿足要求。當按下觸摸屏時，需要摸屏控制器從觸摸點檢測裝置上接收觸摸信息，并將它轉換成觸點坐標，通過串口發送命令，再由焊接機器人控制器接收命令從而判斷哪個控件被按下，最終才發出控制焊接機器人的命令，這個過程需要花費比較大的時間開銷，不適合參數修改頻繁或焊接作業實時性要求較高的場合。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術存在的上述不足，提供為一種嵌入式多設備實時控制的焊接機器人系統，其最大特點在于該系統以手持嵌入式實時控制器為控制核心，手持嵌入式實時控制器與機器人控制柜、二維運動平臺、送絲機和弧焊電源電連接，具有糾偏焊接軌跡、調整焊接參數、顯示焊接參數、實時控制送絲機的啟停和弧焊電源的開斷的功能。能夠實現焊接前焊接機器人的焊接路徑示教、焊接參數設定與焊接過程中焊槍位置的實時控制、焊接參數的實時調整相結合，具體技術方案如下。

一種嵌入式多設備實時控制的焊接機器人系統，包括：焊接機器人、機器人控制柜、機器人示教盒、手持嵌入式實時控制器、二維運動平臺、送絲機及弧焊電源，其中，二維運動平臺安裝于焊接機器人的末端，二維運動平臺安裝有焊槍；手持嵌入式實時控制器分別與二維運動平臺、機器人控制柜、送絲機和弧焊電源電連接；機器人示教盒與機器人控制柜相連，用于對焊接機器人進行示教；手持嵌入式實時控制器用于控制送絲機的啟停和弧焊電源的開斷，控制二維運動平臺帶動焊槍運動，發送命令給機器人控制柜并由機器人控制柜控制焊接機器人運動，在焊接過程中實時調整弧焊電源輸出的電壓和電流。