机器人焊接系统及其焊接质量检测方法
【专利说明】机器人焊接系统及其焊接质量检测方法
[技术领域]
[0001] 本发明涉及焊接、切割领域，尤其涉及一种机器人焊接系统及其焊接质量检测方 法。
[【背景技术】]
[0002] 目前，焊接机器人在制造业的应用越来越广泛，特别是在汽车制造及其零配件生 产企业，已普遍采用焊接机器人进行车身等零部件的焊接作业。并且，已有一部分企业采用 了精益生产方式，即通过计算机信息技术与网络技术对焊接机器人生产线进行的监控和管 理，提高焊接效率与精度。
[0003] 虽然采用机器人焊接能够大大提高焊接精度和焊接质量，但是焊接过程中时常会 出现焊接错误问题。宄其原因，主要有以下几个方面。1、机器人程序编写过程中出现失误， 例如某些参数设置不符合焊接工艺规范。2、工件装配不到位，焊接有偏差。3、工件的表面 清洁度、坡口加工精度等因素具有不一致性。4、机器人焊枪干伸长度、导电嘴磨损程度等不 一致。以上这些原因均会导致机器人焊接质量的降低。
[0004] 针对上述问题，目前，在焊接机器人按预设参数对工件施焊之后，需对焊缝质量进 行抽检。抽检通常使用的手段有射线探伤、强度试验、表面成型等。由于是抽检，因此不容 易找到真正有焊接质量问题的工件，即存在漏检现象。但是如果要对所有焊缝都进行检测， 则耗时耗力。
[0005] 此外，由于抽检是在事后进行，因此当出现焊接错误时（例如某些参数设置错 误），无法及时发现并予以解决，从而导致焊接质量降低。
[
【发明内容】
]
[技术问题]
[0006] 本发明旨在针对现有技术中的问题，提供一种机器人焊接系统及其焊接质量检测 方法。其能够通过在焊接过程中自动对工件进行实时检测（预检），从而有效降低后期抽检 的漏检率，提高检测精度，保证焊接质量。
[解决方案]
[0007] 本发明提供一种机器人焊接系统，所述机器人焊接系统包括信息处理装置。所述 信息处理装置包括：第一获取单元，其用于获取工件的标识信息；第二获取单元，其用于获 取焊接所述工件时的焊接电流信息、焊接电压信息和焊接速度信息；以及第一比较判断单 元，其用于将所获取的焊接电流信息、焊接电压信息、焊接速度信息分别与预定的对应所述 工件的标识信息的焊接电流区间、焊接电压区间、焊接速度区间进行比较，以判断所述工件 的焊接是否存在焊接质量问题。
[0008] 本发明提供一种机器人焊接质量预检方法，所述机器人焊接质量预检方法包括： 第一获取步骤：获取工件的标识信息；第二获取步骤：获取焊接所述工件时的焊接电流信 息、焊接电压信息和焊接速度信息；以及比较判断步骤：将获取的焊接电流信息、焊接电压 信息、焊接速度信息分别与预定的对应所述工件的标识信息的焊接电流区间、焊接电压区 间、焊接速度区间进行比较，以判断所述工件的焊接是否存在焊接质量问题。
[发明有益效果]
[0009] 本发明通过上述技术方案，能够有效降低机器人焊接后期抽检的漏检率，提高检 测精度，保证焊接质量。
[【附图说明】]
[0010] 图1是第一实施例的机器人焊接系统的硬件结构示意图； 图2是第一实施例的机器人焊接系统的软件结构示意图； 图3是第一实施例的机器人焊接系统的焊接质量检测方法的工作流程图； 图4是第一实施例的与工件相关的预检规则的表； 图5是通过图4的预检规则进行质量检测时使用的异常点阈值表； 图6是第二实施例的机器人焊接系统的焊接质量检测方法的工作流程图； 图7是第二实施例的与工件相关的预检规则的表；以及 图8是通过图7的预检规则进行质量检测时使用的异常点阈值表。
[【具体实施方式】]
[0011] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】进行说明。
[0012] 本发明的核心思想是在焊接过程中，对焊接质量进行实时检测，从而有效提高质 量检测的效率和精度，保证焊接质量。
[第一实施例]
[0013] 图1是本发明第一实施例的机器人焊接系统的结构示意图。
[0014] 如图1所示，第一实施例的机器人焊接系统包括机器人本体（以下，也称为机械 手）、变位机、机器人控制器、焊接设备以及远距离控制工作站（以下，也称为信息处理装 置）。机械手是焊接机器人的执行机构，它由驱动器、传动机构、连杆、关节以及内部传感器 (编码盘）等组成。
[0015] 在本实施例中，机械手优选具有六个旋转关节的关节式机器人。在机构尺寸相同 情况下其工作空间最大，并且能以较高的位置精度和最优的路径到达指定位置，因而在焊 接领域得到广泛应用。但是，本发明不限于此，机械手也可以为其他类型的机器人。
[0016] 变位机作为机器人焊接生产线及焊接柔性加工单元的重要组成部分，其作用是将 被焊工件旋转（平移）到最佳的焊接位置。在焊接作业前和焊接过程中，变位机通过夹具 来装卡和定位被焊工件。
[0017] 机器人控制器对整个机器人焊接系统进行控制。这些控制包括：与焊接设备进行 焊接参数的通信，与变位机和机器人进行位置通信，以及控制变位机和机器人的操作。
[0018] 焊接设备（具体来说，为焊接电源）是机器人焊接系统完成焊接作业的核心部分， 其包括焊枪（弧焊机器人）、焊接控制器以及水、电、气等辅助部分等。焊接设备（具体来 说，是焊接电源）能够与机器人控制器进行数据的双向通信。
[0019] 信息处理装置用于实现对机器人控制器的远距离控制和通信。例如，可以根据需 要从机器人控制器获取焊接信息。焊接信息包括：机器人焊枪的行走速度信息（以下，也称 为焊接速度信息）、焊接电压信息、焊接电流信息等。信息处理装置通常为计算机，但是本发 明不限于此，可以为手机、PAD等，其与机器人控制器之间可以通过有线或无线方式通信。
[0020] 以上，对机器人焊接系统的基本结构进行了描述。在本发明中，为了实现对焊接质 量的检测，该机器人焊接系统还包括：工件信息获取设备（未示出）。工件信息获取设备可 以为条码扫描器、RFID射频卡识别器、操作台键盘或者手机等。所述工件标识信息获取设 备能够与所述机器人控制器或者信息处理装置进行数据通信，从而直接或者间接（经由机 器人控制器）将读取或输入的工件标识信息发送到信息处理装置。
[0021] 此外，为了实现对焊接质量的检测，本发明的机器人焊接系统还包括焊接信息检 测设备（未示出），例如用于检测焊接电流的电流互感器等传感器。在本实施例中，焊接信 息包括焊接电流信息、焊接电压信息以及焊接速度信息。需要注意的是，目前的机器人焊接 系统已经配备上述焊接信息检测单元，因此，无需增设额外的硬件。
[0022] 需要注意的是，本发明机器人焊接系统的硬件部分均可采用现有市面上通用的设 备，因此不再对其进行详细描述。
[0023] 下面参照图2描述，第一实施例的机器人焊接系统的软件结构。如图2所示，本发 明的机器人焊接系统包括信息处理装置，所述信息处理装置包括第一获取单元，其用于获 取工件的标识信息；第二获取单元，其用于获取焊接所述工件时的焊接电流信息、焊接电压 信息和焊接速度信息；以及第一比较判断单元，其用于将所获取的焊接电流信息、焊接电压 信息、焊接速度信息分别与预定的对应所述工件的标识信息的焊接电流区间、焊接电压区 间、焊接速度区间进行比较，以判断所述工件的焊接是否存在焊接质量问题。
[0024] 以下，参照图3至图5描述本发明的机器人焊接系统的焊接质量检测方法。本发 明的焊接质量检测方法可以通过信息处理装置运行与图2所示的软件结构相对应的程序 模块来实现。
[0025] 如图3所示，首先，在步骤S300 (第一获取步骤）中，获取工件的标识信息（第一 获取单元）。具体来说，接收工件信息获取设备（例如扫码器、读卡器）等获取的工件标识 信息。接着，在步骤S301(第二获取步骤）中，获取焊接信息（第二获取单元）。具体来说， 接收焊接信息获取设备（各种传感器等）获取的焊接电流信息、焊接电压信息以及焊接速 度信息。
[0026] 之后，在步骤S302(第一判断比较步骤）中，将获取的焊接电流信息、焊接电压信 息以及焊接速度信息与预检规则进行比较，以判断所述焊接信息是否符合所述预检规则 (第一比较判断单元）。具体来说，确认获取的焊接信息是否在图4所示的预检规则范围 内。所述预检规则是预定的与工件相关的检测规范（即，与工件的标识信息相对应的检测 规范）。
[0027] 下面对图4进行详细描述。图4是示出第一实施例的与工件相关的预检规则的表。 由于通常工件由多条焊缝构成，因此将每条焊缝按照机器人预设的运行程序进行编号。另 外，在厚板焊接的情况下，同一条焊缝需分层焊接，因此，每层焊道具有层间编号。
[0028] 在图4所示的例子中，工件编码为G001的工件共有3条焊缝，机器人按照预先编 写的执行程序对该工件的3条焊缝依次进行焊接。其中，假定第2号焊缝坡口较厚，需要连 续焊接2层，因此，第2条焊缝可再分为第1层与第2层，并设置了相应的预检规则。
[0029] 如图4所示，本实施例的预检规则包括预定的焊接电流区间、焊接电压区间、焊接 速度区间。
[0030] 具体来说，步骤S302中，信息处理装置将获取的焊接电流值（焊接电流信息）与 图4所示的预检规则中所规定的焊接电流区间（预定的焊接电流区间）进行比较，以确定 其是否在焊接电流区间内。信息处理装置还将获取的焊接电压值（焊接电压信息）与图4 所示的预检规则中所规定的焊接电压区间（预定的焊接电压区间）进行比较，以确定其是 否在焊接电压区间内。此外，信息处理装置还将获取的焊接速度值（焊接速度信息）与图4 所示的预检规则中所规定的焊接速度区间（预定的焊接速度区间）进行比较，以确定其是 否在焊接速度区间内。
[0031] 需要注意的是，在步骤S302的比较判断中，将采样的焊接电流值不在规定的焊接 电流区间的