一种高精度机器人自动焊接装置及其工作方法与流程

本发明属于栅格板领域，特别涉及一种高精度机器人自动焊接装置及其工作方法。

背景技术：

钢格栅板二氧化碳气体主要用于钢格栅板的封边工作，焊接大多数的企业都还是采用人工焊接的方式进行焊接，工作的工作量非常大，同时，由于人在焊接的过程中大多数都是凭借肉眼进行焊接，其焊接的质量不够稳定，由于人的可控性较差，因而焊接的质量很难保持一致，由于其焊接点较为密集，对于焊接工人的技术要求较高，焊接位置和参数匹配不易保持最佳，在焊接的过程中常常会出现虚焊、漏焊的问题，而且焊接过程产生的气体会对人体有一定的伤害，因而人工焊接被替代将会成为必然。

随着社会经济的快速发展，无论是人们的生活还是工作的节奏都在不断的加快，企业的生产也是如此，大多数的企业都采用机械的自动化逐步代替人工操作。目前很多的企业都会采用机器人进行焊接，其成本较高，由于钢格栅板焊接的操作过于繁琐，且，其并不是争对焊接的产品专门定制，有些工艺难以完成或者无法实现，现有的钢格栅板的生产环境中会出现诸多的金属粉尘，传感器等检测装置在加工过程中因烟尘影响会造成检测不准等问题，这样会严重的影响检测装置的检测效果，从而影响其焊接的质量，这样会对自动焊接装置提出更高的要求，因而现有的钢格栅板的焊接技术还有待于改进。。

技术实现要素：

发明目的：为了克服以上不足，本发明的目的是提供一种高精度机器人自动焊接装置，其结构简单，设计合理，易于生产，自动化程度高，从而很好的解决了烟尘所带来的检测不准的问题，有效的提高其检测的准确性。

技术方案：为了实现上述目的，本发明提供了一种高精度机器人自动焊接装置，包括：基座、机械臂、腕关节、触摸屏和控制装置，其中，所述的腕关节上设有激光检测仪和焊枪，所述的机械臂设于基座上，所述腕关节设于机械臂的端部，所述触摸屏设于基座的支撑架上，所述机械臂、腕关节、触摸屏以及激光检测仪均与控制装置连接，所述的控制装置中设有电控箱，且，所述激光检测仪的检测范围大于等于栅格板所需焊接边的宽度。

本发明中所述腕关节上设有安装基座，所述的安装基座呈倒的L型，所述安装基座上设有用于安装激光检测仪的第一安装孔和用于安装焊枪的第二安装孔，所述第一安装孔高于第二安装孔，避免焊枪焊接时对激光检测仪造成损坏，同时，能够有效的保证激光检测仪能够全程检测。

本发明中所述的机械臂由多组机械轴组成，每个机械轴之间作可活动连接，且，所述的机械臂通过旋转轴与基座连接。

本发明中所述激光检测仪上设有保护罩，所述的保护罩呈透明状，且，所述保护罩通过连接线与安装基座连接。

本发明中所述的控制装置中设有焊接控制装置、激光检测控制装置、执行控制装置和控制系统，所述的控制系统中设有焊接控制模块、激光检测控制模块、执行控制模块和中央控制器，所述的焊接控制装置的两端分别与焊枪和焊接控制模块连接，所述相机控制装置两端分别与激光检测仪和激光检测控制模块连接，所述执行控制装置两端分别与执行装置和执行控制模块连接，所述焊接控制装置、相机控制装置和执行控制装置均与控制系统连接，所述焊接控制模块、激光检测控制模块和执行控制模块均与中央控制器连接。

本发明中所述的焊接装置包括焊接工装夹具、焊接变位机、焊接操作机和焊接工件输送装置，所述的焊接变位机与焊枪和第二工业相机连接，所述的焊接工装夹具、焊接操作机和焊接工件输送装置均与控制系统连接，且它们均与焊枪相配合。

本发明中所述的执行控制装置由伺服电机和气动回路构成，所述气动回路由气源、控制阀和气缸构成，所述的伺服电机和气动回路均与控制系统连接。

本发明中所述的控制系统采用PLC控制系统。

本发明中所述的PLC控制系统中设有中央处理器CPU、程序存储器ROM、数据存储器RAM、I/O口、数据转换器、定时计数器、外部中断和串行通信，且，所述的单片机控制系统中设有用于存储栅格板型号的数据存储单元，所述的程序存储器ROM、数据存储器RAM、I/O口、数据转换器、定时计数器、外部中断和串行通信均与中央处理器CPU连接，所述的激光检测控制模块与数据存储器RAM的输入端连接，所述的数据存储器RAM的输出端与数据转换器连接。

本发明中所述的一种高精度机器人自动焊接装置的工作方法，具体的工作方法如下：

（1）：首先通过人工将企业涉及的栅格板的型号数据通过录入控制系统中PLC控制系统中的栅格板数据库中；

（2）：然后企业在生产的过程中通过压焊机对钢板进行压制，然后根据焊接需要的尺寸对钢板进行划分；

（3）待上一步骤中钢板划分完成后，开始启动该自动焊接装置，然后整个装置中的各个部分均进入工作状态；

（4）：然后焊接工件输送装置将焊接工件送到指定的工位；

（5）：待工件被送到指定的工位后，工作人员按下开始按钮，当控制系统得到命令后，将通过中央控制器命令激光检测控制模块开始工作，然后激光检测控制模块将通过激光控制装置驱动激光检测控制开始对栅格板进行拍摄；

（6）：在拍摄的过程中，激光检测仪（6）中的激光头不断的旋转，让其发出的光束以打圈圈的方式对栅格板的进行扫描，在扫描的过程中，栅格板上需要焊接的边的宽度应该小于等于激光检测仪（6）打出光束圈圈的宽度；

（7）：然后将拍摄的数据通过激光检测控制模块传送给控制系统中的中央控制器，然后中央控制器对接收到的数据进行分析；

（8）：待上一步骤中 中央控制器分析完成后，根据分析的结果，中央控制器从栅格板数据库中调取与之相匹配的栅格板数据，然后根据调取的数据中央控制器命令焊接控制模块控制焊接装置开始工作；

（9）：然后执行控制模块将会命令执行控制装置带动焊枪开始对栅格板进行焊接；

（10）：待上一步骤中焊枪焊接完成后，激光检测仪将对焊接后的栅格板进行第二次拍摄，并将拍摄数后的数据传送给控制系统中的数据存储器RAM，对数据进行存储；

（11）：然后通过数据转换器对存储的模拟信号转换成数字信号，再将数据传送给数据计算器，待数据计算器对接收到的数据进行分析，然后把分析的结果传送至中央处理器CPU；

（12）：待中央处理器CPU接收到数据后对数据进行分析并处理，然后将分析得出的结果再经过数据转换器转换成模拟信号；

（13）：待数据转换完成后，将数据传送给控制器，如果分析数据中发现有漏焊或者是焊接错位现象，那么控制器将会通过报警装置进行报警提醒，并把相关的位置信息通触摸屏进行显示；

（14）：在上述工作过程中，如果激光检测仪拍摄的数据分析得出的结果需要对该自动焊接装置的位置做出相应的调整，那么控制器将会根据分析的结果对机械臂以及腕关节进行微调，让其满足焊接的要求；

（15）：按照上述的工作方法直至所有的焊接点都焊接完毕后，在整个焊接过程中，一旦出现任何的异常问题，都将会通过报警装置进行蜂鸣报警，并同时通过报警显示灯进行显示，直至处理故障解除方可；

（16）：焊接完成后，最后通过操作键盘让控制器命令伺服电机停止工作，然后依次让其他设备停止运转，最后通过操作键盘将设备关闭即可。

上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：

1、本发明中所述的一种高精度机器人自动焊接装置，通过在机器人上安装了激光检测仪来检测栅格板上所需焊接的位置，利用激光的穿透性和防尘性能，让其能够在由烟尘的情况下对栅格板进行正常的检测，从而很好的解决了烟尘所带来的检测不准的问题，有效的提高其检测的准确性，从而有效的提高其焊接的精准性，进而让其更好的满足生产的需求。

2、本发明中激光检测仪上设有保护罩能够对检测仪起到很好的保护作用，同时，保护罩通过连接线与安装基座连接，很好的放置保护罩在不用时丢失，从而很好的解决了保护罩的放置问题。

3、本发明中所述的一种高精度机器人自动焊接装置的工作方法，其整个工作过程简单，方便，通过激光检测仪对栅格板上需要焊接点的位置进行检测，然后将检测的结果传送给控制装置，控制装置根据其检测的结果命令焊接装置对栅格板上需要焊接的点进行焊接，整个工作过程较为简便，易实现，有效的提高其检测的准确性，很好的解决了传感器等检测装置在加工过程中因烟尘造成的检测不准等问题，从而让其更好的满足企业生产的需求。

附图说明

图1为本发明所述的高精度机器人自动焊接装置的结构示意图；

图2为本发明中安装基座的结构示意图；

图3为本发明中控制系统的电气连接示意图；

图中：基座-1、机械臂-2、腕关节-3、触摸屏-4、控制装置-5、

激光检测仪-6、焊枪-7、旋转轴-8、焊接控制模块-9、激光检测控制模块-10、执行控制模块-11、中央控制器-12。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。

实施例

如图1至图3所示的一种高精度机器人自动焊接装置，包括：基座1、机械臂2、腕关节3、触摸屏4和控制装置5，所述的腕关节3上设有激光检测仪6和焊枪7；

上述各部件的关系如下：

其中，所述的机械臂2设于基座1上，所述腕关节3设于机械臂2的端部，所述触摸屏4设于基座1的支撑架上，所述机械臂2、腕关节3、触摸屏4以及激光检测仪6均与控制装置5连接，所述的控制装置5中设有电控箱，且，所述激光检测仪6的检测范围大于等于栅格板所需焊接边的宽度。

本实施例中所述腕关节3上设有安装基座，所述的安装基座呈倒的L型，所述安装基座上设有用于安装激光检测仪6的第一安装孔和用于安装焊枪7的第二安装孔，所述第一安装孔高于第二安装孔。

本实施例中所述的机械臂2由多组机械轴组成，每个机械轴之间作可活动连接，且，所述的机械臂2通过旋转轴8与基座1连接。程检测。

本实施例中所述激光检测仪6上设有保护罩，所述的保护罩呈透明状，且，所述保护罩通过连接线与安装基座连接。

本实施例中所述的控制装置中设有焊接控制装置、激光检测控制装置、执行控制装置和控制系统，所述的控制系统中设有焊接控制模块9、激光检测控制模块10、执行控制模块11和中央控制器12，所述的焊接控制装置的两端分别与焊枪7和焊接控制模块9连接，所述相机控制装置两端分别与激光检测仪2和激光检测控制模块10连接，所述执行控制装置两端分别与执行装置和执行控制模块11连接，所述焊接控制装置、相机控制装置和执行控制装置均与控制系统连接，所述焊接控制模块9、激光检测控制模块10和执行控制模块11均与中央控制器12连接。

本实施例中所述的焊接装置包括焊接工装夹具、焊接变位机、焊接操作机和焊接工件输送装置，所述的焊接变位机与焊枪7和第二工业相机连接，所述的焊接工装夹具、焊接操作机和焊接工件输送装置均与控制系统连接，且它们均与焊枪7相配合。

本实施例中所述的执行控制装置由伺服电机和气动回路构成，所述气动回路由气源、控制阀和气缸构成，所述的伺服电机和气动回路均与控制系统连接。

本实施例中所述的控制系统采用PLC控制系统。

本实施例中所述的PLC控制系统中设有中央处理器CPU、程序存储器ROM、数据存储器RAM、I/O口、数据转换器、定时计数器、外部中断和串行通信，且，所述的单片机控制系统中设有用于存储栅格板型号的数据存储单元，所述的程序存储器ROM、数据存储器RAM、I/O口、数据转换器、定时计数器、外部中断和串行通信均与中央处理器CPU连接，所述的激光检测控制模块10与数据存储器RAM的输入端连接，所述的数据存储器RAM的输出端与数据转换器连接。

实施例2

如图1至图3所示的一种高精度机器人自动焊接装置，包括：基座1、机械臂2、腕关节3、触摸屏4和控制装置5，所述的腕关节3上设有激光检测仪6和焊枪7；

上述各部件的关系如下：

其中，所述的机械臂2设于基座1上，所述腕关节3设于机械臂2的端部，所述触摸屏4设于基座1的支撑架上，所述机械臂2、腕关节3、触摸屏4以及激光检测仪6均与控制装置5连接，所述的控制装置5中设有电控箱，且，所述激光检测仪6的检测范围大于等于栅格板所需焊接边的宽度。

本实施例中所述腕关节3上设有安装基座，所述的安装基座呈倒的L型，所述安装基座上设有用于安装激光检测仪6的第一安装孔和用于安装焊枪7的第二安装孔，所述第一安装孔高于第二安装孔。

本实施例中所述的机械臂2由多组机械轴组成，每个机械轴之间作可活动连接，且，所述的机械臂2通过旋转轴8与基座1连接。程检测。

本实施例中所述激光检测仪6上设有保护罩，所述的保护罩呈透明状，且，所述保护罩通过连接线与安装基座连接。

本实施例中所述的控制装置中设有焊接控制装置、激光检测控制装置、执行控制装置和控制系统，所述的控制系统中设有焊接控制模块9、激光检测控制模块10、执行控制模块11和中央控制器12，所述的焊接控制装置的两端分别与焊枪7和焊接控制模块9连接，所述相机控制装置两端分别与激光检测仪2和激光检测控制模块10连接，所述执行控制装置两端分别与执行装置和执行控制模块11连接，所述焊接控制装置、相机控制装置和执行控制装置均与控制系统连接，所述焊接控制模块9、激光检测控制模块10和执行控制模块11均与中央控制器12连接。

本实施例中所述的焊接装置包括焊接工装夹具、焊接变位机、焊接操作机和焊接工件输送装置，所述的焊接变位机与焊枪7和第二工业相机连接，所述的焊接工装夹具、焊接操作机和焊接工件输送装置均与控制系统连接，且它们均与焊枪7相配合。

本实施例中所述的执行控制装置由伺服电机和气动回路构成，所述气动回路由气源、控制阀和气缸构成，所述的伺服电机和气动回路均与控制系统连接。

本实施例中所述的控制系统采用PLC控制系统。

本实施例中所述的PLC控制系统中设有中央处理器CPU、程序存储器ROM、数据存储器RAM、I/O口、数据转换器、定时计数器、外部中断和串行通信，且，所述的单片机控制系统中设有用于存储栅格板型号的数据存储单元，所述的程序存储器ROM、数据存储器RAM、I/O口、数据转换器、定时计数器、外部中断和串行通信均与中央处理器CPU连接，所述的激光检测控制模块10与数据存储器RAM的输入端连接，所述的数据存储器RAM的输出端与数据转换器连接。

本实施例中所述的一种高精度机器人自动焊接装置的工作方法，具体的工作方法如下：

（1）：首先通过人工将企业涉及的栅格板的型号数据通过录入控制系统中PLC控制系统中的栅格板数据库中；

（2）：然后企业在生产的过程中通过压焊机对钢板进行压制，然后根据焊接需要的尺寸对钢板进行划分；

（3）待上一步骤中钢板划分完成后，开始启动该自动焊接装置，然后整个装置中的各个部分均进入工作状态；

（4）：然后焊接工件输送装置将焊接工件送到指定的工位；

（5）：待工件被送到指定的工位后，工作人员按下开始按钮，当控制系统得到命令后，将通过中央控制器命令激光检测控制模块10开始工作，然后激光检测控制模块10将通过激光控制装置驱动激光检测控制6开始对栅格板进行拍摄；

（6）：在拍摄的过程中，激光检测仪6中的激光头不断的旋转，让其发出的光束以打圈圈的方式对栅格板的进行扫描，在扫描的过程中，栅格板上需要焊接的边的宽度应该小于等于激光检测仪6打出光束圈圈的宽度；

（7）：然后将拍摄的数据通过激光检测控制模块10传送给控制系统中的中央控制器，然后中央控制器对接收到的数据进行分析；

（8）：待上一步骤中 中央控制器12分析完成后，根据分析的结果，中央控制器从栅格板数据库中调取与之相匹配的栅格板数据，然后根据调取的数据中央控制器命令焊接控制模块9控制焊接装置开始工作；

（9）：然后执行控制模块11将会命令执行控制装置带动焊枪7开始对栅格板进行焊接；

（10）：待上一步骤中焊枪7焊接完成后，激光检测仪6将对焊接后的栅格板进行第二次拍摄，并将拍摄数后的数据传送给控制系统中的数据存储器RAM，对数据进行存储；

（11）：然后通过数据转换器对存储的模拟信号转换成数字信号，再将数据传送给数据计算器，待数据计算器对接收到的数据进行分析，然后把分析的结果传送至中央处理器CPU；

（12）：待中央处理器CPU接收到数据后对数据进行分析并处理，然后将分析得出的结果再经过数据转换器转换成模拟信号；

（13）：待数据转换完成后，将数据传送给控制器，如果分析数据中发现有漏焊或者是焊接错位现象，那么控制器将会通过报警装置进行报警提醒，并把相关的位置信息通触摸屏4进行显示；

（14）：在上述工作过程中，如果激光检测仪6拍摄的数据分析得出的结果需要对该自动焊接装置的位置做出相应的调整，那么控制器将会根据分析的结果对机械臂2以及腕关节3进行微调，让其满足焊接的要求；

（15）：按照上述的工作方法直至所有的焊接点都焊接完毕后，在整个焊接过程中，一旦出现任何的异常问题，都将会通过报警装置进行蜂鸣报警，并同时通过报警显示灯进行显示，直至处理故障解除方可；

（16）：焊接完成后，最后通过操作键盘让控制器命令伺服电机停止工作，然后依次让其他设备停止运转，最后通过操作键盘将设备关闭即可。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。