[實用新型]一種多焊接機器人協調控制系統

有效

• 申請號: 201220136038.8
• 申請日: 2012-03-31
• 公開（公告）號: CN202486615U
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 孫輝輝;訾斌;魏明生;錢森
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418;B23K37/00
• 代理公司: 徐州市三聯專利事務所 32220
• 代理人: 周愛芳

技術領域

本實用新型涉及機器人控制技術領域，具體是一種多焊接機器人協調控制系統。

技術背景

隨著焊接機器人焊接任務的復雜性不斷增加，單個焊接機器人體現出了靈活性差、效率低等缺點,已經滿足不了焊接工藝的需求。因而，多焊接機器人協調控制是當今焊接機器人領域的一個熱門話題。多焊接機器人協調控制系統逐漸成為發展的主要趨勢，多焊接機器人協調的行為可以極大程度的提高整個系統的效用。相對于單焊接機器人系統，一個相互協調的多焊接機器人系統具有諸多的優越性。

發明內容

針對上述問題，本實用新型提供了一種多焊接機器人協調控制系統，同時控制多個焊接機器人工作，提高整個系統的效率。

本實用新型是以如下技術方案實現的：一種多焊接機器人的協調控制系統，包括多個用于驅動控制焊接機器人運動的子控制系統；與多個子控制系統連接用于分析、處理信息，實時向子控制系統發出控制指令的總控制系統；與總控制系統連接用于獲得伺服電機的轉速及轉角信息的光電編碼器；與總控制系統連接用于獲得機械臂的力學性能的測力傳感器；與總控制系統連接用于實時采集焊縫熔池信息的接近傳感器和激光視覺傳感器；與總控制系統連接用于對需要焊接的工件進行三維掃描的三維激光掃描儀；與總控制系統連接的人機接口。

本實用新型的有益效果是：實現了多焊接機器人的協調控制，工作的空間和資源得到合理分布，工作效率和容錯能力都有所提高；焊接精度高，系統抗電磁場干擾能力增強；相比于設計一個功能強大的多自由度單焊接機器人系統，多焊接機器人系統更加經濟、方便、靈活，并且可以大大地降低生產成本。

附圖說明

圖1是本實用新型硬件結構示意圖；

圖2是本實用新型空間布置示意圖；

圖3?是本實用新型整體流程圖；

圖4?是任務分配模塊流程圖。

具體實施方式

如圖1和圖2所示，一種多焊接機器人的協調控制系統包括多個用于驅動控制焊接機器人運動的子控制系統；與多個子控制系統連接用于分析、處理信息，實時向子控制系統發出控制指令的總控制系統；與總控制系統連接用于獲得伺服電機的轉速及轉角信息的光電編碼器；與總控制系統連接用于獲得機械臂的力學性能的測力傳感器；與總控制系統連接用于實時采集焊縫熔池信息的接近傳感器和激光視覺傳感器；與總控制系統連接用于對需要焊接的工件進行三維掃描的三維激光掃描儀。

總控制系統包括工控計算機和輸入輸出通道；光電編碼器、測力傳感器、近傳感器、激光視覺傳感器和三維激光掃描儀將其各自采集的信號通過輸入輸出通道的轉換匹配送入工控計算機。工控計算機是整個控制系統的核心，主要由無源底板，CPU卡，顯卡，內存和電源組成，可以對輸入的現場信息和操作人員的操作信息進行分析、處理、實時發出控制指令，控制和管理其他設備。輸入輸出（I/O）通道在總控制系統中完成傳感器輸出信號和工控計算機或工控計算機和驅動元件之間的信號轉換和匹配功能，也可稱為接口電路。

子控制系統包括用于接收總控制系統傳輸過來的控制信息，對機器人進行控制，并將機器人的工作狀況實時的反饋給總控制系統的驅動器和用于信號轉換的輸入輸出通道。驅動器主要接收總控制系統傳輸過來的控制信息，對機器人進行控制，并將機器人的工作狀況實時的反饋給總控制系統，形成閉環控制。輸入輸出通道和總控制系統的輸入輸出通道的功能基本相同。

光電編碼器安裝在交流伺服電機上，獲得伺服電機的轉速及轉角信息。機器人各關節的機械臂上均安裝測力傳感器，獲得機械臂的力學性能。接近傳感器和激光視覺傳感器安裝在焊槍上，通過CCD傳感器，視頻采集卡，實時的采集焊縫的熔池信息，對焊接過程進行實時監控并對焊槍的姿態進行實時調整。

三維激光掃描模塊包括激光發射器、接收器、時間計數器、馬達控制可旋轉的濾光鏡、彩色CCD相機和控制電路板。三維激光掃描儀對需要焊接的工件進行三維掃描，得出三維實體模型和三維坐標；由安裝在工控計算機上的任務優化分配軟件組成，主要對接收到的三維工件模型進行焊縫定位，并且模擬出各個焊接機器人的位置，利用遺傳算法，計算出最優解，將任務分配給各個子系統。通過三維激光掃描儀，實現了工件焊縫與焊接機器人的虛擬工況模擬，對多個焊接機器人的焊接任務進行合理分配，機器人之間相互協作，作業時間比普通焊接縮短一半，而且焊接難度大幅度降低，焊接質量提高，實現了多焊接機器人的協調工作。

人機接口是操作人員和工控計算機之間信息交換的設備，是總控制系統中必不可少的部分，主要由鼠標、鍵盤和顯示器組成。