一种基于组网智能识别多机器人自动焊接船舶组立件方法与流程

本发明属于数字化焊接技术和装备领域，尤其是一种基于组网智能识别多机器人自动焊接船舶组立件方法。

背景技术

随着工业技术的不断发展，“数字化”和“智能化”的概念越来越频繁的出现在我们的科研和实际应用中。追求品质和效率成为实际生产的主旋律，如何实现焊接智能化成为焊接技术领域的研究热点。

船舶制造过程中，对于中组立件的焊接，主要为了提高其工作效率，提高焊接稳定性和焊接质量，降低制造成本，通过一种基于组网智能识别的多机器人自动焊接船舶组立件的方法，完全能够达到目的。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种能够提高船舶组立件焊接效率和质量的基于组网智能识别的多机器人自动焊接船舶组立件的方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种基于组网智能识别的多机器人自动焊接船舶组立件系统，该系统包括计算机，n台焊接机器人系统，焊接机器人系统包括机器人本体，控制柜和焊接电源，以及对应焊接机器人系统设置的机器人焊枪，ccd相机，还包括：数据采集卡，激光打标机；

激光打标机用于船舶组立件各个部位所有焊缝进行编号以及使用激光打标机在各焊缝起弧点位置打上包含该焊缝最优焊接参数信息；

机器人焊枪末端设置ccd相机对施焊工件部位进行图像采集及扫描焊缝位置已有的二维码；

计算机将ccd采集到的图像与图像比对数据库中已存工件各部位照片进行比对，用于确定将施焊工件准确部位；

计算机中二维码识别模块，读取二维码中包含的最优焊接参数信息，以数字信号的形式通过电缆线传输到机器人控制柜和焊接电源，用于对焊接参数和焊枪位姿的调整；

设有数据采集卡用于接受图像信息和传输数字信号信息；

机器人控制柜用于接受通过数据采集卡以数字信号的方式传输来的所有待焊焊缝空间位置信息，对机器人进行路径规划以及焊接程序生成。

进一步的，机器人焊枪末端集成ccd相机。

进一步的，二维码中的最优焊接参数信息包括：焊接电流、焊接电压、焊接速度、送丝速度、起弧时间、起弧电流、息弧时间及息弧电流。

进一步的，n台焊接机器人系统，其中n的范围为2-100。

进一步的，计算机通过matlab软件建立图片比对数据库和二维码识别模块，用于定位施焊工件准确部位和识别二维码中包含的最优焊接参数信息。

进一步的，图片比对数据库包括船舶组立件各部位图片，各个部位图片中包含该部位所有焊缝类型及空间位置信息。

进一步的，n台焊接机器人系统为kuka焊接机器人系统采用kukakrc2机器人控制柜及fronius焊接电源。

进一步的，数据采集卡采用研华usb-4711数据采集卡。

一种基于组网智能识别的多机器人自动焊接船舶组立件的方法，包括具体步骤如下：

步骤1，将船舶组立件各个部位所有焊缝进行编号以及使用激光打标机在各焊缝起弧点位置打上包含该焊缝最优焊接参数信息的二维码；

步骤2，在计算机上建立图像比对数据库和二维码识别模块，将n台焊接机器人分别编号1-n号，通过组网将1-n号机器人建立协同工作关系；

步骤3，计算机将ccd相机采集到的图像信息与图像比对数据库进行对比，确认船舶组立工件位置；

步骤4，计算机通过二维码识别模块识别ccd相机采集到的二维码信息，获取船舶组立件最优焊接信息；

步骤5，焊接机器人在步骤3确认船舶组立工件位置按照船舶组立件最优焊接信息进行焊接；其他n-1台机器人以同样的方式进行其他部位施焊，完成船舶组立工件整体焊接。

进一步的，步骤3中，机器人焊枪末端的ccd相机对施焊工件部位进行图像采集，数据采集卡将采集到的图像信息传输给计算机；计算机将ccd采集到的图像与图像比对数据库中已存工件各部位照片进行比对，确定将施焊工件准确部位，将该部位所有待焊焊缝空间位置信息通过数据采集卡以数字信号的方式传输给机器人控制柜，对机器人进行路径规划以及焊接程序生成。

进一步的，计算机将ccd采集到的图像与图像比对数据库中已存工件各部位照片进行比对具体按照：将采集图片以中心位置建立直角坐标系，计算机软件对空间坐标系内各点的灰度进行确定灰度值并进行记录，将整张图片各点灰度值记录完毕，然后与图片比对数据库中已存图片进行比对，通过各点灰度值一一对应关系，拟合度达到99.9％以上，即认定ccd相机采集图片中的船舶组立件部位为图片比对数据库中图片所记录的工件部位。

进一步的，步骤4中，当焊枪移动至焊缝起弧点位置，ccd相机扫描焊缝位置已有的二维码；

数据采集卡将采集到的二维码信息传输给计算机；

通过计算机中，读取二维码中包含的最优焊接参数信息，

以数字信号的形式通过电缆线传输到机器人控制柜和焊接电源，实现对焊接参数和焊枪位姿的调整。

进一步的，二维码中的最优焊接参数信息包括：焊接电流、焊接电压、焊接速度、送丝速度、起弧时间、起弧电流、息弧时间、息弧电流、焊枪角度。

进一步的，n台焊接机器人系统，其中n的范围为2-100。

进一步的，计算机通过matlab软件建立图片比对数据库和二维码识别模块，用于定位施焊工件准确部位和识别二维码中包含的最优焊接参数信息。

进一步的，图片比对数据库包括船舶组立件各部位图片，各个部位图片中包含该部位所有焊缝类型及空间位置信息。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)通过组网技术实现多机器人同步协同工作，提升工作效率和稳定性；(2)通过特制ccd相机和比对数据库实现对待焊工件施焊部位智能识别与焊缝定位；(3)通过特制ccd相机和二维码识别模块实现对二维码识别，读取最优焊接参数，保证焊接工艺最优化。

附图说明

图1为本发明的自动识别定位焊缝流程图；

图2为本发明的自动识别二维码流程图；

图3为本发明的硬件系统示意图；

图4为本发明的机器人焊枪结构示意图。

图5为实施例中焊点处设有二维码的组立件的示意图。

其中1为机器人焊枪本体，2为ccd相机。

具体实施方式

结合图1-3，本发明的一种基于组网智能识别的多机器人自动焊接船舶组立件的系统，该系统包括1台计算机，n台焊接机器人系统(包括机器人本体，控制柜以及焊接电源)，n台焊接电源，n把机器人焊枪，n台特制ccd相机，1个数据采集卡，1台激光打标机。方法为：焊接之前在计算机上建立图像比对数据库和二维码识别模块，将n台焊接机器人分别编号1-n号，通过组网技术将1-n号机器人建立彼此独立又相互协同工作关系，将船舶组立件各个部位所有焊缝进行编号以及使用激光打标机在各焊缝起弧点位置打上包含该焊缝最优焊接参数信息，焊接开始时，机器人焊枪末端的ccd相机对施焊工件部位进行图像采集，计算机将ccd采集到的图像与图像比对数据库中已存工件各部位照片进行比对，确定将施焊工件准确部位，将该部位所有待焊焊缝空间位置信息通过数据采集卡以数字信号的方式传输给机器人控制柜，对机器人进行路径规划以及焊接程序生成，当焊枪移动至焊缝起弧点位置，ccd相机扫描焊缝位置已有的二维码，通过计算机中二维码识别模块，读取二维码中包含的最优焊接参数信息，以数字信号的形式通过电缆线传输到机器人控制柜和焊接电源，实现对焊接参数和焊枪位姿的调整，其他n-1台机器人以同样的方式进行其他部位施焊，n台机器人对船舶组立件各部位全覆盖工作，最终实现基于组网智能识别的多机器人自动焊接船舶组立件。

结合图4，所谓机器人焊枪1，在机器人焊枪1末端集成特制ccd相机2，节省空间位置，实现自动识别功能。

机器人焊枪末端集成特制ccd相机。

ccd除了采集照片之外，还具备扫描二维码功能，通过计算机识别出二维码包含的信息。

基于组网技术联络的n台机器人，其中n的范围为2-100。

计算中包括图片比对数据库和二维码识别模块，基于matlab软件，用于定位施焊工件准确部位和识别二维码中包含的最优焊接参数信息。

实施例

本实施例的一种基于组网智能识别的多机器人自动焊接舶组立件的方法是基于matlab软件平台，硬件部分包括kgk激光打标机，n把特制机器人焊枪(集成有特制xsj-ccd相机)，n台kuka焊接机器人系统(包含kukakrc2机器人控制柜，fronius焊接电源)，1套研华usb-4711数据采集卡，1套计算机。

结合图1-3，用kgk激光打标机对已下料的船舶组立件在特定位置打上包含焊接参数的二维码，在计算机上使用matlab软件建立图片比对数据库和二维码识别模块。

焊接开始前，机器人焊枪末端ccd相机采集船舶组立件任一部位图片，通过研华usb-4711数据采集卡将采集到的图片传输到计算机，通过计算机中图片比对数据库确认船舶组立件的部位。

图片比对数据库定位船舶组立件焊接部位的方法为：将采集图片以中心位置建立直角坐标系，以0.1mm为基本单位，每0.1mmx0.1mm区域为一个点，从原点开始，对整张图片所有区域进行编号1-k，每个区域灰度值取值区间为0-255，计算机对所有区域内各点的灰度进行确定灰度值并进行记录，将整张图片各点灰度值记录完毕，然后与图片比对数据库中已存图片进行比对，通过各点灰度值一一对应关系，依次比对拟合度达到99.5％以上，即认定ccd相机采集图片中的船舶组立件部位为图片比对数据库中图片所记录的工件部位。

图片比对数据库各图片下包含该图片中包含船舶组立件该部位所有焊缝的类型以及空间位置坐标，计算机将这些焊缝空间信息编辑成机器人能够识别的焊接路径程序，通过数据采集卡以数字信号的方式传输到机器人控制柜，从而控制机器人焊枪移动至焊枪起始点。

ccd相机采集焊缝位置已打好的二维码，通过数据采集卡将二维码传输至计算机，计算机通过二维码识别模块，读取二维码中的焊接电流183a、焊接电压16.5v、焊接速度10mm/s、送丝速度7.8m/min、起弧时间0.2s、起弧电流190a、息弧时间0.1s、息弧电流138a、焊枪角度45°，

计算机将焊接参数信息通过采集卡再传输给焊接电源对焊接电流、焊接电压、送丝速度、起弧时间、起弧电流、息弧时间、息弧电流；机器人控制柜对焊接速度和焊枪姿态进行调整。

其他n-1台机器人工作方式相同，协同工作，实现对船舶组立件全方位完整焊接。

结合图4，该特征机器人焊枪为自主研发焊枪，具备主动识别功能。xsj-ccd相机集成于机器人焊枪手柄末端，本套xsj-ccd相机具有以下特点：

摄像头数量：1

摄像头分辨率：250000像素

扫描范围：n00mmxn00mmx800mm(高)

扫描精度：由于0.4％

摄像速度：n-50mm/s可调

ccd尺寸：

本发明提高了船舶组立件焊接自动化数字化程度，提高工作效率及稳定性，提升产品质量。