[發明專利]一種焊接機械手坡口焊縫軌跡的激光尋址方法及系統

有效

• 申請號: 201310575996.4
• 申請日: 2013-11-18
• 公開（公告）號: CN103722278A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 陳志來;朱麗霞;汪星;魯周迪;陳汀
• 申請（專利權）人: 南京鵬力科技有限公司
• 主分類號: B23K9/127
• 分類號: B23K9/127
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明公開了一種焊接機械手坡口焊縫軌跡的激光尋址方法及系統，具體涉及一種自動化、智能化和操作便捷化的焊接控制系統，屬于焊接技術領域。

背景技術

焊接生產自動化是焊接結構生產技術發展的方向。目前焊接自動化技術存在一個亟待解決的難題就是工件的不規則性，這種普遍存在的現象嚴重阻礙了焊接自動化的推廣應用。如果待焊接結構件每件都能保證工件以及裝配的尺寸相同，則每次焊接自動化設備就都能夠精確地對工件定位和保證焊接位置的一致性，但在實際生產中，這只是理想情況。

目前焊接自動化技術解決此問題的方法大都是在焊接機器人上使用進口激光焊縫跟蹤系統，它能夠自動糾正偏離理論焊縫路徑（位置）的偏差，這是進口激光焊縫跟蹤系統的優點。但是它也有很多缺點，具體包括：

（1）由于工件的不規則性，每次重新焊接都需重新編程，操作工都需要經過專業機器人操作培訓、操作復雜，對操作工的知識水平要求高；

（2）由于上述原因造成焊接節拍的滯后，示教編程花費時間；

（3）由于其成本較高昂，因此推廣應用也受到一定程度的影響；

（4）后臺軟件不開放，使推廣應用和維護受制于人。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：針對現有技術的缺陷，提供一種焊接機械手坡口焊縫軌跡的激光尋址方法及系統。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種焊接機械手坡口焊縫軌跡的激光尋址系統，包括PLC控制器、伺服運動控制器、激光傳感器、觸摸屏、第一至第三伺服放大器、第一至第三伺服電機；所述PLC控制器分別和伺服運動控制器、激光傳感器、觸摸屏相連接，伺服運動控制器分別和第一至第三伺服放大器相連接，第一至第三伺服放大器分別對應連接第一至第三伺服電機；

所述觸摸屏用以實現焊接參數的輸入設置和顯示；

所述激光傳感器用以掃描所需焊接的坡口焊縫的實際位置，并將位置信息上傳至PLC控制器；

PLC控制器產生控制信號，并將控制信號發送至伺服運動控制器；

伺服運動控制器將控制信號經過伺服放大器發送至伺服電機；

第一至第三伺服電機的控制方位對應空間立體坐標系的三個軸向，分別控制焊接機械手在水平面上橫、縱方向的位移和豎直方向上、下的位移。

作為本發明的進一步優選技術方案，所述PLC控制器中具體包括：數據接收功能模塊、數據存儲功能模塊、命令下達功能模塊、安全監測功能模塊；

數據接收功能模塊用于接收激光傳感器采集的位置信息以及伺服運動控制器傳送至伺服電機的控制信號；

數據存儲功能模塊用于存儲數據接收功能模塊中接收到的位置信息和控制信號；

命令下達功能模塊用于生成控制信號，并將控制信號發送至伺服運動控制器；

安全監測功能模塊用于對伺服電機的動作進行實時監測和安全保護，在發生故障時產生報警信號。

作為本發明的進一步優選技術方案，所述伺服運動控制器中具體包括：絕對位置檢測模塊、原點回歸模塊、JOG操作控制模塊、單軸定位控制模塊、多軸插補控制模塊、恒速控制模塊；

絕對位置檢測模塊用于能實時檢測當前焊接機械手的絕對位置；

原點回歸模塊用于確認焊接機械手的原點位置；

JOG操作控制模塊用于實現三個軸向的伺服電機單獨啟動或者同時啟動；

單軸定位控制模塊用于實現焊接機械手在空間立體坐標系中的單軸上，從當前停止位置到指定位置的定位控制；

多軸插補控制模塊用于實現焊接機械手在空間立體坐標系中的多軸上，從當前停止位置到指定位置的插補控制；

恒速控制模塊用于實現焊接機械手以指定的定位方式、定位速度依次通過預先設定的經過點。

作為本發明的進一步優選技術方案，所述PLC控制器與伺服運動控制器之間、伺服運動控制器與伺服放大器之間均通過SSNETⅢ光纖網絡相連接。

作為本發明的進一步優選技術方案，所述激光傳感器與PLC控制器之間通過RS422通訊方式相連接。

作為本發明的進一步優選技術方案，所述觸摸屏與PLC控制器之間通過RS485通訊方式相連接。

本發明還公開了基于所述一種焊接機械手坡口焊縫軌跡的激光尋址系統的激光尋址方法，其特征在于，具體步驟為：

步驟一、將激光傳感器產生的激光光束紅斑停留在即預掃描位置上，由激光尋址系統記錄下掃描點地址的X軸坐標及預掃描地址的XYZ軸坐標；