本实用新型涉及自动控制技术领域，具体涉及一种挂车牵引模块的自动化拼焊系统。
背景技术：
挂车是指由汽车牵引而本身无动力驱动装置的车辆，其是公路运输的重要车种。挂车按挂车与牵引汽车的连接方式分为全挂车和半挂车。全挂车由牵引车牵引且其全部质量由本身承受的挂车；半挂车由牵引车牵引且其部分质量由牵引车承受的挂车。在半挂车的生产装配的过程中，常需要利用到一些模块化的零配件，而牵引模块作为牵引车与半挂车的传力连接件，是整个半挂车结构中最核心的部件，其结构强度和焊接质量直接决定了整台半挂车的产品质量；在现阶段挂车的牵引模块生产，依然是依靠人手进行拼装，其拼装精度容易受到工人操作技能和拼装工装精度因素影响，会导致牵引模块拼装精度参差不齐，对生产质量和生产效率有一定的影响。
技术实现要素：
为克服上述缺陷，本实用新型的目的即在于提供一种能实现挂车的牵引模块自动拼装焊接的系统。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
本实用新型是一种挂车牵引模块的自动化拼焊系统，包括：
相对设置的焊接机器人和搬运机器人，所述搬运机器人上设有用于获取视觉识别图像的摄像头；
所述搬运机器人的外围设有上料位和下料位；所述上料位用于存放待焊接的零件，所述下料位用于存放经过焊接后的零件。
在本实用新型中，所述自动化生产系统还包括：
主控制模块，所述主控制模块分别与焊接机器人、搬运机器人和摄像头相连接，用于接收摄像头的视觉识别图像，并对所述焊接机器人和/或搬运机器人发送控制指令。
在本实用新型中，所述焊接机器人和搬运机器人之间设有焊接工位，所述焊接工位设置于焊接变位机的加工平台上，所述焊接变位机与主控制模块相连接，其包括：加工平台，所述加工平台通过连接板与旋转部件相连接，所述旋转部件安装于定位支架中。
在本实用新型中，所述搬运机器人的末轴上设有抓手组件，该抓手组件包括：
与搬运机器人的末轴相连接的法兰盘，所述法兰盘上固定有安装板，所述安装板上设有摄像头，且所述摄像头的图像采集端朝向安装板的外侧，所述安装板上通过连接杆设置有磁铁组件。
在本实用新型中，所述磁铁组件的数量为两个，其分别安装于连接杆的两末端，且每个磁铁组件均包括：固定于该连接杆末端上的磁铁固定件，所述磁铁固定件上安装有磁铁驱动气缸，所述磁铁驱动气缸与气动磁铁组件相连接，所述气动磁铁组件设置于该磁铁固定件的外侧，且气动磁铁组件与磁铁固定件之间设有弹性件。
在本实用新型中，所述加工平台上设有四块用于支持零件的支撑块、三组用于纵向压紧零件的压紧组件和两组用于对零件进行水平定位的定位组件，每组压紧组件均由两个相对设置的压紧器件组成，所述压紧器上设有压紧气缸，且所述压紧器件分别设置于该加工平台的两侧上；两组定位组件之间相互垂直设置，每组定位组件均由相对设置的定位挡块和定位压块组成，所述定位压块上设有定位气缸。
在本实用新型中，所述搬运机器人的活动半径范围内还设有：第一空料盘放置位和第二空料盘放置位；
所述第一空料盘放置位用于放置被取出待焊接的零件后的第一料盘；
所述第二空料盘放置位用于放置待装入经过焊接后的零件第二料盘。
在本实用新型中，所述焊接变位机设置于搬运机器人的前方，所述上料位和下料位分别设置于搬运机器人的两侧，所述第一空料盘放置位和第二空料盘放置位设置于该搬运机器人的后方，且第一空料盘放置位靠近于上料位，第二空料盘放置位靠近于下料位。
在本实用新型中，所述自动化生产系统还包括：无人搬运车，所述无人搬运车用于将盛有待焊接的零件的第一料盘搬运到上料位，和/或往第二空料盘放置位搬运第二料盘，并将下料位中已经装有经过焊接后的零件的第二料盘搬运至预定的位置上。
在本实用新型中，所述第一料盘的第一边缘上设有第一零件放置位，与所述第一边缘相邻的第二边缘上设有第二零件放置位，所述第一料盘中还设有沿其表面对角线布置的第三零件放置位，所述第一料盘的表面设有向上伸出的支撑件和支撑立柱，所述支撑件用于支撑放置于其上方的零件，所述支撑立柱用于对放置于所述第一料盘上方的另一个第一料盘进行支撑，所述第一料盘上设有用于标识盘内的零件属性信息的识别码。
本实用新型的挂车牵引模块的自动化拼焊系统利用搬运机器人中的摄像头获取料盘的图像信息，识别出各个零件的图像和位置信息，搬运机器人并从料盘中提取出相应的零件，而焊接机器人对两零件之间的连接位进行快速焊接，其通过焊接机器人和搬运机器人的配合，能实现挂车零件的自动化拼装与焊接，极大地提高了拼装的精度，有效地保证了生产质量，并提高了其生产效率。
附图说明
为了易于说明，本实用新型由下述的较佳实施例及附图作详细描述。
图1为本实用新型挂车牵引模块的自动化拼焊系统的整体结构示意图；
图2为本实用新型挂车牵引模块的自动化拼焊系统的俯视结构示意图；
图3为本实用新型中的搬运机器人与焊接机器人的位置关系示意图；
图4为本实用新型中的焊接变位机的整体结构示意图；
图5为本实用新型中的加工平台的装配好零件后的结构示意图；
图6为本实用新型中的加工平台的未装配零件时的结构示意图；
图7为本实用新型中的搬运机器人中的抓手组件的一个角度的结构示意图；
图8为本实用新型中的搬运机器人中的抓手组件的另一个角度的结构示意图；
图9为本实用新型中的第一料盘的整体结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
下面以半挂车的生产为例对本实用新型的一种挂车牵引模块的自动化拼焊系统进行具体描述，请参阅图1至图3，本实用新型基于日本发那科公司的二维图像视觉识别技术，结合搬运机器人、焊接机器人、无人搬运车技术，实现对半挂车牵引模块中的多个不同零件的自动识别、搬运、拼装、点焊、满焊、搬运下料的一个自动化生产系统，其包括：
相对设置的焊接机器人100和搬运机器人200，且焊接机器人100和搬运机器人200之间设有焊接工位；所述搬运机器人200上设有用于获取视觉识别图像的摄像头201；
所述搬运机器人200的外围设有上料位300和下料位400，所述上料位300和下料位400均设置于搬运机器人200的活动半径范围之内；所述上料位300用于存放待焊接的零件800，所述下料位400用于存放经过焊接后的零件800。
其中，本实施例中所述的焊接机器人100是从事焊接的工业机器人；根据国际标准化组织的定义，工业机器人属于标准焊接机器人100的定义，工业机器人是一种多用途的、可重复编程的自动控制操作机，具有三个或更多可编程的轴，用于工业自动化领域。为了适应不同的用途，机器人末轴的机械接口，通常是一个连接法兰，可接装不同工具或称末端执行器。焊接机器人100就是在工业机器人的末轴法兰装接焊钳或焊枪的，使之能进行焊接，切割或热喷涂。本实施例中所述的搬运机器人200是可以进行自动化搬运作业的工业机器人；而搬运作业是指用一种设备握持工件，是指从一个加工位置移到另一个加工位置。
在本实施例中，其具体的工作过程为：搬运机器人200通过摄像头201获取上料位300中的料盘的图像信息，并从图像信息中识别出各个零件800的图像和位置信息，根据所识别出来的零件800的图像和位置信息从第一料盘中按照预定的顺序提取出相应的零件800，并将零件800放置于焊接工位上，然后再次从按照预定的顺序提取出相应的零件800，将零件800移至靠近焊接工位上的零件800；焊接机器人100同时对两零件800之间的连接位进行快速焊接，使该两零件800相互固定，形成模块半成品；所述第一料盘中的零件800包括：牵引板801、牵引横梁802、牵引纵梁803、牵引导向板804，搬运机器人200从第一料盘中提取零件800的顺序依次为牵引板801、牵引横梁802、牵引纵梁803、牵引导向板804，在所有零件800都通过快速焊接固定好后，焊接机器人100再对所有连接位进行满焊；以保证焊接的质量。
在本实施例中，所述自动化生产系统还包括：
主控制模块(未图示)，所述主控制模块(未图示)为具有逻辑运算处理能力的电子器件，能获取用户所输入的控制信号，并分别与焊接机器人100、搬运机器人200和摄像头201相连接，用于接收摄像头201的视觉识别图像，并对所述焊接机器人100和/或搬运机器人200发送控制指令。该主控制模块(未图示)用于对视觉识别图像进行分析，并根据分析所得到的结果，控制搬运机器人200对零件800进行提取，并移动其到相应的位置，同时控制焊接机器人100对相应位置进行焊接。
在本实施例中，所述搬运机器人200的活动半径范围内还设有：第一空料盘放置位600和第二空料盘放置位700；
所述第一空料盘放置位600用于放置被取出待焊接的零件800后的第一料盘；当搬运机器人200将料盘中的所有零件800取出后，将该第一料盘移放至第一空料盘放置位600中；
所述第二空料盘放置位700用于放置待装入经过焊接后的零件800的第二料盘；无人搬运车将用于存放经过焊接后的零件800的第二料盘搬运至第二空料盘放置位700中，当焊接机器人100进行满焊的时候，搬运机器人200将该第二料盘从第二空料盘放置位700移至下料位400中，在焊接机器人100满焊结束后，搬运机器人200将零件800放置于下料位400的第二料盘中。由于在拼装焊接前的零件与拼装焊接后的零件结构并不相同，故在本实施例中，其第一、第二料盘的结构也并不相同，所述第一料盘用于承载未拼装前的零件，所述第二料盘用于承载拼装后的零件。
在本实施例中，所述焊接变位机500设置于搬运机器人200的前方，所述上料位300和下料位400分别设置于搬运机器人200的两侧，所述第一空料盘放置位600和第二空料盘放置位700设置于该搬运机器人200的后方，且第一空料盘放置位600靠近于上料位300，第二空料盘放置位700靠近于下料位400。采用上述的位置分布方式，使得上料位300与下料位400均能靠近焊接工作位，搬运机器人200的上料与下料均十分方便，不需要多余的行程，且第一空料盘放置位600靠近于上料位300，第二空料盘放置位700靠近于下料位400，搬运机器人200对空料盘的搬运距离也较短，极大地提高了工作的效率。所述上料位300、下料位400、第一空料盘放置位600和第二空料盘放置位700上均可叠放三层的料盘。
请参阅图4，在本实施例中，所述焊接工位设置于焊接变位机500的加工平台上，所述焊接变位机500与主控制模块(未图示)相连接，其包括：加工平台501，所述加工平台501通过连接板502与旋转部件相连接，所述旋转部件安装于定位支架503中。为了便于焊接机器人100对连接位进行满焊，焊接变位机500在进行满焊之前先对其加工平台501进行旋转，以调节模块半成品的倾斜角度，便于焊接机器人100的操作。
请参阅图5至图6，在本实施例中，所述加工平台501上设有四块用于支持零件的支撑块510、三组用于纵向压紧零件的压紧组件和两组用于对零件进行水平定位的定位组件，三组压紧组件中的两组为用于压紧牵引板801的牵引板压紧组件504，一组为用于压紧牵引导向板804的导向板压紧组件505，每组压紧组件均由两个相对设置的压紧器件组成，所述压紧器上设有压紧气缸，且所述压紧器件分别设置于该加工平台的两侧上；两组定位组件之间相互垂直设置，其分别为对零件进行X向定位的X向定位组件和对零件进行Y向定位的Y向定位组件，所述X向定位组件由相对设置的X向定位挡块506和X向定位压块507组成，所述X向定位压块上设有X向定位气缸；所述Y向定位组件由相对设置的Y向定位挡块508和Y向定位压块509组成，所述Y向定位压块上设有Y向定位气缸。在零件800进行拼装焊接时，零件800中的牵引板801放置于支撑块510之上，三组定位组件中的压紧器件对牵引板801进行纵向压紧，而X向定位组件和Y向定位组件相互配合实现牵引板801在加工平台501的水平面上进行定位；其中Y向定位挡块508和Y向定位压块509分别设置于加工平台501两侧的边缘上，Y向定位气缸驱动Y向定位压块509向加工平台501的内侧移动，其压紧牵引板801一侧边缘，使牵引板801向另一侧移动，直到牵引板801的另一侧边缘压紧Y向定位挡块508为止；X向定位压块507设置在牵引板801的通孔的下方，当X向定位气缸驱动时，其X向定位压块507上的销柱先旋转升起，从牵引板801的通孔伸出，再拉动牵引板801，使其顶紧X向定位挡块506；当牵引板801完成在加工平台501上的水平定位后，压紧组件对牵引板801的边缘进行压紧，然后再依次在牵引板801上拼装和焊接牵引横梁802、牵引纵梁803，最后拼装上牵引导向板804并通过导向板压紧组件505进行压紧，导向板压紧组件505将有效防止牵引导向板804在焊接时的变形；在本实施例中，通过牵引板压紧组件504和导向板压紧组件505以对零件800进行夹紧，避免因加工平台501的翻转而导致零件800从加工平台501的掉落，同时，X向定位组件和Y向定位组件也有效地保证了焊接的定位精确。
请参阅图7至图8，在本实施例中，所述搬运机器人200的末轴上设有抓手组件202，而在本实施例中，该搬运机器人200为六轴机器人，故其末轴即为其第六轴，该抓手组件202包括：
与搬运机器人200的末轴相连接的法兰盘，所述法兰盘上固定有安装板203，所述安装板203上设有摄像头201，该摄像头201用于获取视觉识别图像，且所述摄像头201的图像采集端朝向安装板203的外侧，所述安装板203上通过连接杆204设置有磁铁组件，所述磁铁组件用于吸取牵引模块的零件800。通过本实施例中的抓手组件202，使得搬运机器人能用于对十多种不同规格的牵引模块的零件进行吸取。
在本实施例中，所述磁铁组件的数量为两个，其分别安装于连接杆204的两末端，且每个磁铁组件均包括：固定于该连接杆204末端上的磁铁固定件205，所述磁铁固定件205上安装有磁铁驱动气缸206，所述磁铁驱动气缸206与气动磁铁组件207相连接，所述气动磁铁组件207设置于该磁铁固定件205的外侧，且气动磁铁组件207与磁铁固定件205之间设有弹性件208。所述磁铁驱动气缸206用于控制气动磁铁组件207的磁性状态，当需要吸取零件800时，磁铁驱动气缸206控制气动磁铁组件207处于具有磁性的状态；当需要放下零件800时，磁铁驱动气缸206控制气动磁铁组件207处于具消磁的状态；在气动磁铁组件207与磁铁固定件205之间设有弹性件208，其能很好地缓冲气动磁铁组件207与零件800接触时的冲击力，避免对零件800或气动磁铁组件207造成损坏。
在本实施例中，所述自动化生产系统还包括：无人搬运车(未图示)，所述无人搬运车(未图示)用于将盛有待焊接的零件800的第一料盘搬运到上料位300，和/或往第二空料盘放置位700搬运空的第二料盘，并将下料位400中已经装有经过焊接后的零件800的第二料盘搬运至预定的位置上。在本实施例中，可以采用一辆无人搬运车(未图示)实现上述的所有搬运工作，也可以通过两辆无人搬运车(未图示)来实现，其中一辆负责将无人搬运车(未图示)用于将盛有待焊接的零件800的第一料盘搬运到上料位300，另一辆则负责往第二空料盘放置位700搬运第二料盘以及将下料位400中已经装有经过焊接后的零件800的第二料盘搬运至预定的位置上；该预定的位置可以为下一个生产工位或仓库。
请参阅图9，在本实施例中，所述第一料盘900的第一边缘上设有第一零件放置位901，与所述第一边缘相邻的第二边缘上设有第二零件放置位902，所述第一料盘900中还设有沿其表面对角线布置的第三零件放置位903，所述第一料盘900的表面设有向上伸出的支撑件904和支撑立柱905，所述支撑件904用于支撑放置于其上方的零件，所述支撑立柱905用于对放置于所述第一料盘900上方的另一个第一料盘900进行支撑，所述第一料盘900上设有用于标识盘内的零件属性信息的识别码。所述第三零件放置位903的长度长于第二零件放置位902的长度，且所述第二零件放置位902的长度长于第一零件放置位901的长度；第一、第二、第三零件放置位901、902、903中分别放置适合其长度的零件，再在支撑件904上放置牵引板801，使得牵引板801覆盖于其他零件之上；通过在第一料盘900上设置支撑立柱905使得多个第一料盘900之间可实现上下叠放，第一料盘900的四个边角上均设有吊环906，以便于第一料盘900的吊运，所述第一料盘900放置于活动底座上，所述活动底座的底部设有带脚刹的万向轮907，便于人或无人搬运车对第一料盘900的移动，所述活动底座中设有供叉车茬臂穿入的叉车孔908。所述第一料盘900中的识别码可以为二维码、条形码等；识别码中具有与第一料盘900内的零件属性相同的识别信息，搬运机器人200在提取第一料盘900内的零件800之前，先获取其第一料盘900内的识别码，根据该识别码的零件属性信息与主控制模块(未图示)内的工作信息进行匹配，若匹配不成功，证明上料区中的零件输送错误，停止拼装的工作；其将有效地防止零件的拼装错误。
本实用新型通过搬运机器人、焊接机器人、无人搬运车的相互配合实现对半挂车牵引模块的自动化拼装焊接生产，并能达到无人化生产的技术效果。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。