一种基于智能视觉跟踪焊缝的自动焊接设备和方法与流程

本发明涉及一种基于智能视觉跟踪焊缝的自动焊接设备和方法。

背景技术：

在物流领域，在装载货物方面最常用到的是集装箱，集装箱由波纹板拼接连接，目前，一般通过人工对集装箱进行焊接拼装，工人劳动强度大，工作环境恶劣，且焊接质量参差不齐，并且无法实现智能自动化生产。

技术实现要素：

基于以上不足，本发明要解决的技术问题是提供一种基于智能视觉跟踪焊缝的自动焊接设备，其能够自动生成焊枪的运行轨迹坐标，并通过数控模块控制焊枪进行焊接，实现智能自动化焊接，提高了焊接效率和焊接质量。

为了解决以上技术问题，本发明采用了以下技术方案：

一种基于智能视觉跟踪焊缝的自动焊接设备，包括：

视觉感应模块，用于获取焊缝的特征点的坐标；

逻辑运算模块，用于将所述焊缝的特征点的坐标转换成焊枪的运行轨迹坐标；

数控模块，接收所述运行轨迹坐标并驱动焊接模块焊接。

所述视觉感应模块包括：

激光扫描单元，用于扫描焊缝并获取焊缝的特征点；

拍摄单元，用于拍摄所述特征点；

坐标生成单元，用于生成所述特征点的坐标。

所述焊接模块包括驱动焊枪沿着x轴向移动的x轴向驱动单元、驱动焊枪沿着y轴向移动的y轴向驱动单元和驱动焊枪沿着z轴向移动的z轴向驱动单元。

所述焊接模块还包括驱动焊枪沿x轴向往复移动的往复移动驱动单元。

所述焊接模块还包括驱动焊枪摆动的摆动驱动单元。

采用以上技术方案，本发明取得了以下技术效果：

(1)本发明提供的基于智能视觉跟踪焊缝的自动焊接设备，能够实时获取焊缝的坐标，并将焊缝的坐标转换成焊枪的运行轨迹坐标，然后通过数控模块驱动焊接模块焊接，实现智能自动化焊接，提高了焊接效率和焊接质量；

(2)通过x轴向驱动单元可以驱动焊枪沿着x轴向移动，通过y轴向驱动单元可以驱动焊枪沿着y轴向移动，通过z轴向驱动单元可以驱动焊枪沿着x轴向移动，可以将焊枪驱动到运行轨迹坐标所在的位置；

(3)通过往复移动驱动单元可以驱动焊枪沿x轴向往复移动进行焊接；

(4)通过摆动驱动单元可以驱动焊枪摆动焊接。

本发明另一方面要解决的技术问题是提供一种智能视觉跟踪焊缝的自动焊接方法，其先自动获取焊缝的特征点坐标，然后转换成焊枪的运行轨迹坐标，并通过数控模块控制焊枪进行焊接，实现智能自动化焊接，提高了焊接效率和焊接质量。

为了解决以上技术问题，本发明采用了以下技术方案：

一种智能视觉跟踪焊缝的自动焊接方法，包括以下步骤：

(1)视觉感应模块获取焊缝的特征点的坐标；

(2)逻辑运算模块将所述焊缝的特征点的坐标转换成焊枪的运行轨迹坐标；

(3)数控模块接收逻辑运算模块输出的焊枪的运行轨迹坐标并驱动焊接模块焊接。

所述步骤(1)包括以下步骤：

(11)激光扫描单元扫描焊缝并获取焊缝的特征点；

(12)拍摄单元拍摄所述特征点；

(13)坐标生成单元生成所述特征点的坐标。

所述步骤(3)包括以下步骤：

数控模块驱动x轴向驱动单元、y轴向驱动单元以及z轴向驱动单元驱动焊枪沿着运行轨迹坐标移动。

所述步骤(3)包括以下步骤：

数控模块驱动往复移动驱动单元驱动焊枪沿x轴向往复移动。

所述步骤(3)包括以下步骤：数控模块驱动摆动驱动单元驱动焊枪摆动。

采用以上技术方案，本发明取得了以下技术效果：

(1)本发明提供的智能视觉跟踪焊缝的自动焊接方法，能够将能够实时获取焊缝的坐标，并将焊缝的坐标转换成焊枪的运行轨迹坐标，然后通过数控模块驱动焊接模块焊接，能够一边扫描获取特征点的坐标，一边生成焊枪运动轨迹坐标，实现同步扫描，同步焊接，最大化提高焊接效率，提高焊接质量；

(2)通过x轴向驱动单元可以驱动焊枪沿着x轴向移动，通过y轴向驱动单元可以驱动焊枪沿着y轴向移动，通过z轴向驱动单元可以驱动焊枪沿着x轴向移动，可以将焊枪驱动到运行轨迹坐标所在的位置；

(3)通过往复移动驱动单元可以驱动焊枪沿x轴向往复移动进行焊接；

(4)通过摆动驱动单元可以驱动焊枪摆动焊接。

附图说明

图1为本发明基于智能视觉跟踪焊缝的自动焊接设备的结构图；

图2为本发明基于智能视觉跟踪焊缝的自动焊接设备的视觉感应模块的结构图；

图3为本发明智能视觉跟踪焊缝的自动焊接方法的步骤图。

具体实施方式

如图1-图2所示，本发明提供了一种基于智能视觉跟踪焊缝的自动焊接设备，包括：视觉感应模块1、逻辑运算模块2和数控模块3，视觉感应模块1用于获取焊缝的特征点的坐标；逻辑运算模块2用于将所述焊缝的特征点的坐标转换成焊枪的运行轨迹坐标；数控模块3接收逻辑运算模块2输出的焊枪的运行轨迹坐标并驱动焊接模块4焊接。通过视觉感应模块1能够实时获取焊缝的坐标，并将焊缝的坐标转换成焊枪的运行轨迹坐标，然后通过数控模块3驱动焊接模块4焊接，实现智能自动化焊接，提高了焊接效率和焊接质量。

其中，视觉感应模块1包括激光扫描单元11、拍摄单元12和坐标生成单元13，激光扫描单元11用于扫描焊缝并获取焊缝的特征点；拍摄单元12用于拍摄所述特征点；坐标生成单元13用于生成所述特征点的坐标。

焊接模块4包括驱动焊枪沿着x轴向移动的x轴向驱动单元、驱动焊枪沿着y轴向移动的y轴向驱动单元和驱动焊枪沿着z轴向移动的z轴向驱动单元。焊接模块4还包括驱动焊枪沿x轴向往复移动的往复移动驱动单元。焊接模块4还包括驱动焊枪摆动的摆动驱动单元。通过x轴向驱动单元可以驱动焊枪沿着x轴向移动，通过y轴向驱动单元可以驱动焊枪沿着y轴向移动，通过z轴向驱动单元可以驱动焊枪沿着x轴向移动，可以将焊枪驱动到运行轨迹坐标所在的位置；通过往复移动驱动单元可以驱动焊枪沿x轴向往复移动进行焊接；通过摆动驱动单元可以驱动焊枪摆动焊接。

本发明还提供了一种智能视觉跟踪焊缝的自动焊接方法，包括以下步骤：

s1视觉感应模块获取焊缝的特征点的坐标；

此步骤通过视觉传感器完成，具体包括：

(11)激光扫描单元扫描焊缝并获取焊缝的特征点；

(12)拍摄单元拍摄所述特征点；

(13)坐标生成单元生成所述特征点的坐标。

s2逻辑运算模块将所述焊缝的特征点的坐标转换成焊枪的运行轨迹坐标，通过事先将焊枪轨迹坐标与焊缝轨迹坐标的差值输入逻辑运算模块，逻辑运算模块可以根据视觉传感器扫描得到的焊缝的特征点坐标计算出焊枪的运行轨迹坐标；

s3数控模块接收逻辑运算模块输出的焊枪的运行轨迹坐标并驱动焊接模块焊接；

所述步骤s3具体包括以下步骤：数控模块驱动x轴向驱动单元、y轴向驱动单元以及z轴向驱动单元驱动焊枪沿着运行轨迹坐标移动。具体为数控模块驱动x轴向驱动单元驱动焊枪沿着x轴向移动；数控模块驱动y轴向驱动单元驱动焊枪沿着y轴向移动；数控模块驱动z轴向驱动单元驱动焊枪沿着z轴向移动。可以将焊枪驱动到运行轨迹坐标所在的位置；可以将焊枪驱动到运行轨迹坐标所在的位置；

所述步骤s3还包括以下步骤：数控模块驱动往复移动驱动单元驱动焊枪沿x轴向往复移动，以及数控模块驱动摆动驱动单元驱动焊枪摆动。如果数控模块读到后水平位间隙值大于2，需要往复移动焊接，则驱动往复移动驱动单元使得焊枪来回运动，如果数控模块读到姿态角状态信号，需要将焊枪偏转一定角度进行焊接，数控模块驱动摆动驱动单元驱动伺服电机逆时针旋转一定角度。

通过上述焊接方法可以做到一边扫描获取特征点的坐标，一边生成焊枪运动轨迹坐标，这样就可以实现同步扫描，同步焊接，最大化提高焊接效率。

最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。