一种挂车的自动拼装焊接方法与流程

本发明涉及自动控制技术领域，具体涉及一种挂车的自动拼装焊接方法。

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。在半挂车的结构中包括：牵引模块、簧支架和牵引销等部件；其中，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，而簧支架和牵引销则为整个车体最重要的受力部件，而正是由于上述部件在车体上的重要性，故上述部件对生产精度的要求也相当高。在现有技术中，由于机器人的拼装精度不高，故为了保证其生产精度和生产质量，上述部件的拼装焊接只能通过人手加工的方式进行生产，其生产的效率不高。

技术实现要素：

为克服上述缺陷，本发明的目的即在于提供一种应用于挂车上的自动生产制造方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明是一种挂车的自动拼装焊接方法，包括：

获取料盘的图像信息，识别各个挂车零件摆放的位置信息；并对所述料盘的图像信息进行分析，从该料盘的图像信息中分解出与料盘中各个挂车零部件相对应的零件图像信息；

根据零件摆放的位置信息，控制搬运机器人抓取对应的零件并搬运至预定的焊接位上；

控制焊接机器人对搬运至预定的焊接位上的挂车零部件进行点焊固定；

待放置在料盘上的所有零件完成点焊固定后，得到初步固定后的挂车组件，控制焊接机器人对初步固定后的挂车组件中需要焊接的位置进行满焊。

在本发明中，所述控制焊接机器人对搬运至预定的焊接位上的挂车零部件进行点焊固定之后包括：

通过料盘的图像信息和零件图像信息判断料盘中是否还有挂车零部件，若有，则继续控制搬运机器人抓取对应的零件并搬运至预定的焊接位上；若没有，则控制焊接机器人对初步固定后的挂车组件中需要焊接的位置进行满焊。

在本发明中，所述获取料盘的图像信息之前包括：

对料盘上的识别码进行扫描识别，获取与该识别码对应的识别信息；

将该识别信息与预输入的生产任务信息进行匹配，若匹配成功，则获取料盘中的料盘的图像信息，若匹配不成功，则进行报警提示。

在本发明中，所述对料盘上的识别码进行扫描识别之前包括：

在配料区中按预定的顺序在料盘中叠放预定数量的挂车零部件，且所述挂车零部件的信息与该料盘上的识别码相一致；

将两个以上装有挂车零部件的料盘进行叠放，利用无人引导车将叠放后的料盘运输至上料区域。

在本发明中，所述通过料盘的图像信息和零件图像信息判断料盘中是否还有挂车零部件还包括：

若没有，则控制搬运机器人将空的料盘搬运至空料盘放置区。

在本发明中，所述利用无人引导车将叠放后的料盘运输至上料区域之后包括：

控制无人引导车将放置于空料盘放置区中的料盘运输至配料区中。

在本发明中，所述控制焊接机器人对初步固定后的挂车组件中需要焊接的位置进行满焊之前包括：

对初步固定后的挂车组件进行夹紧，并将其翻转到预定的角度。

在本发明中，所述控制搬运机器人抓取对应的零件并搬运至预定的焊接位上还包括：

获取搬运机器人中的夹持件的旋转角度信息；

根据零件图像信息对该夹持件的旋转角度进行调整，使该夹持件的旋转角度与挂车零部件的上表面相配合。

在本发明中，所述控制焊接机器人对初步固定后的挂车组件中需要焊接的位置进行满焊之后包括：

控制搬运机器人将经过满焊后的挂车组件搬运至下料区域，并利用无人引导车将挂车组件运输至预定的区域。

在本发明中，所述控制焊接机器人对初步固定后的挂车组件中需要焊接的位置进行满焊之后包括：

控制无人引导车从焊接位中获取挂车组件，并将该挂车组件运输至预定的区域。

本发明利用视觉识别技术对待加工的零件进行识别与定位拼装，极大地提高了挂车零件的拼装精度，使得在挂车的生产焊接过程中的挂车零部件可以利用机器人进行拼装，并通过机器人实现全自动化生产，极大地提高了挂车的生产效率。

附图说明

为了易于说明，本发明由下述的较佳实施例及附图作详细描述。

图1为本发明挂车的自动拼装焊接方法一个实施例的工作流程示意图；

图2为本发明挂车的自动拼装焊接方法另一个实施例的工作流程示意图；

图3为本发明挂车的自动拼装焊接方法另一个实施例的工作流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，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发明和简化描述，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发明的限制。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。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，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发明中的具体含义。

下面以半挂车的生产为例对本发明的一种挂车的自动拼装焊接方法进行具体描述，请参阅图1，其包括：

s101.获取零件图像信息

通过利用摄像头拍照的方式，获取料盘的图像信息，该料盘的图像信息中含有各个挂车零部件图像以及其在料盘中的位置信息；并对所述料盘的图像信息进行分析，从该料盘的图像信息中分解出与料盘中各个挂车零部件相对应的零件图像信息；以牵引模块为例，其料盘中一般会放置6-8个零件，其包含有牵引板、牵引横梁、牵引纵梁、牵引导向板等零件，摄像头分别单独从上而下拍摄这些零件1-2个轮廓特征信息，其一般选取零件的对角线特征，计算出该零件位置偏移量；并通过识别零件的轮廓特征信息，分析出来该零件是哪个零件，故通过对料盘的图像信息进行分析后可以得到牵引板、牵引横梁、牵引纵梁、牵引导向板等零件的图像，以及其分别在料盘中的位置；

s102.搬运挂车零部件

根据零件图像信息，分别识别出各个挂车零部件的图像，并且对各个挂车零部件在料盘中的位置进行定位，并控制搬运机器人将挂车零部件进行搬运并移动至预定的焊接位上；搬运机器人在搬运挂车零部件时，根据摄像头识别到的位置偏移量，控制搬运机器人的抓手的中心线保持与挂车零部件的中心线平行；使得搬运机器人的抓手能准确地对挂车零部件进行抓取；由于不同的挂车零部件需要设置在不同的位置上，故需要分别对每个挂车零部件所对应的零件图像信息进行识别，并提供对应的挂车零部件，将其移动至对应的位置上，能防止零件放错的情况发生；

s103.点焊固定挂车零部件

焊接机器人对移动至预定的焊接位上的挂车零部件进行点焊固定，得到初步固定后的挂车组件，搬运机器人将挂车零部件移动至预定的焊接位上，再通过焊接机器人将搬运机器人正在夹持的挂车零部件与其他已经放在焊接位上的挂车零部件进行焊接，使其固定形成一体的挂车组件；使得设置在焊接位上的拼装台不需要设有复杂的工装夹具，只需要利用搬运机器人精确的定位精度，就可以在焊接机器人的配合下完成拼装点焊工作；

s104.对需要焊接的位置进行满焊

焊接机器人对初步固定后的挂车组件中需要焊接的位置进行满焊，当所有挂车零部件均固定好后，焊接机器人就对所有已经经过点焊固定的位置以及其他零件间的焊接缝进行焊接，使其达到满焊的状态，此处所述的满焊也称全焊，就是将准备焊在一起的两个工件的所有接触的地方都进行熔焊，其适用于要求焊接强度较高的条件；并且该焊接机器人具备焊缝起始点自动纠偏和长直焊缝自动跟踪功能，能有效地确保焊接质量满足要求。由于步骤s103中的点焊仅仅是起到各个零部件之间的固定作用，故在本步骤中，需要在点焊位置上进行满焊；以保证其能满足半挂车的受力要求。并且，在本步骤进行满焊的过程中，其不需要搬运机器人的参与，故在满焊过程中，搬运机器人可完成其他工作，有效地提高了整体的生产效率。

下面以半挂车中的牵引模块的焊接过程为例对本发明的一种挂车的自动拼装焊接方法进行具体描述，请参阅图2，其需要控制无人引导车、搬运机器人、焊接机器人、焊接变位机的协同工作，其包括：

s201.在料盘中放置挂车零部件

在配料区中按预定的顺序在料盘中叠放一个牵引模块的挂车零部件，且所述挂车零部件的信息与该料盘上的识别码相一致；由于半挂车的牵引模块由牵引板、牵引横梁、牵引纵梁、牵引导向板等零件组成，并且其需要按照一定的顺序进行拼装，故在将零件装进料盘时，各个零件按预定的顺序进行叠放，既节省了料盘的面积，也便于搬运机器人按顺序将零件取出和拼装，并且将牵引模块的零件装进设有与牵引模块相对应的识别码的料盘中，其便于系统识别其料盘中的零件类型；

其中，该识别码可以为条形码、二维码等；

s202.将料盘运输至上料区域

将两个以上装有挂车零部件的料盘进行叠放，利用无人引导车将叠放后的料盘运输至上料区域，故无人引导车可一次运输多个料盘；

无人引导车将料盘运输至上料区域后，在无人引导车准备返回至配料区之前，其将放置于空料盘放置区中的料盘连接上，并将其运输至配料区中，供下一轮的配料；其有效地利用无人引导车的行程，提高整体的生产效率。

s203.获取料盘的识别信息

对料盘上的识别码进行扫描识别，获取与该识别码对应的识别信息；

s204.判断识别信息是否匹配

将该识别信息与预输入的生产任务信息进行匹配，若匹配成功，则获取料盘的图像信息，若匹配不成功，则进行报警提示。在牵引模块的拼装焊接过程中，其预输入的生产任务信息均为“牵引模块拼装”，获取料盘上的识别码，并判断其是否为“牵引模块”，若是，则进行步骤s206.获取零件图像信息，若不是，则表明所运输的料盘有误，执行步骤s205.报警提示；

s205.报警提示

利用蜂鸣器、指示灯和/或显示屏，进行声和/或光的报警提示，显示屏中可显示“料盘错误”等提示信息；同时，搬运机器人将该料盘移送至预定的区域中，此处所述的预定的区域可以包括：空料盘放置区或错盘放置区；该空料盘放置区用于放置空的料盘，错盘放置区用于放置错误的料盘；

s206.获取零件图像信息

通过利用摄像头拍照的方式，获取料盘中的料盘的图像信息，该料盘的图像信息中含有各个挂车零部件图像以及其在料盘中的位置信息；并对所述料盘的图像信息进行分析，从该料盘的图像信息中分解出与料盘中各个挂车零部件相对应的零件图像信息；通过对料盘的图像信息进行分析后可以得到牵引板、牵引横梁、牵引纵梁、牵引导向板等零件的图像，以及其分别在料盘中的位置；

s207.搬运挂车零部件

对零件图像信息进行识别，获取与该零件图像信息相对应的零件类型信息；同时，获取当前时刻下搬运机器人中的夹持件的旋转角度信息；根据零件图像信息对该夹持件的旋转角度进行调整，使该夹持件的旋转角度与挂车零部件的上表面相配合，使得搬运机器人中的夹持件能准确地夹持挂车零部件，使其夹持更为稳固，有效地防止挂车零部件的掉落；

在搬运机器人的搬运过程中，其根据零件类型信息按照预定的先后顺序，从上料区域的料盘中依次对挂车零部件进行选定与搬运，并将被搬运的挂车零部件移动至预定的焊接位上；其具体为：搬运机器人依次从料盘中抓取牵引板、牵引横梁、牵引纵梁、牵引导向板等零件到焊接变位机上的焊接位；

由于不同的挂车零部件需要设置在不同的位置上，故需要分别对每个挂车零部件所对应的零件图像信息进行识别，并提供对应的挂车零部件，将其移动至对应的位置上，能防止零件放错的情况发生；

s208.点焊固定挂车零部件

控制焊接机器人对移动至预定的焊接位上的挂车零部件进行点焊固定，得到初步固定后的挂车组件，搬运机器人将挂车零部件移动至预定的焊接位上，再通过焊接机器人将搬运机器人正在夹持的挂车零部件与其他已经放在焊接位上的挂车零部件进行焊接，使其固定形成一体的挂车组件；使得设置在焊接位上的拼装台不需要设有复杂的工装夹具，只需要利用搬运机器人精确的定位精度，就可以在焊接机器人的配合下完成拼装点焊工作；

s209.判断是否还有挂车零部件

通过料盘的图像信息和零件图像信息判断料盘中是否还有挂车零部件，若有，表示本料盘中的零件拼装还没完成，则进行步骤s207.控制搬运机器人继续将料盘中的挂车零部件搬运至预定的焊接位上；若没有，表示本料盘中的零件拼装已经完成，则控制焊接机器人对初步固定后的挂车组件中已经点焊的位置进行满焊，同时，控制搬运机器人将空的料盘搬运至空料盘放置区，待无人引导车在下一轮上料后，将其搬运回配料区；

s210.控制焊接变位机翻转

控制焊接变位机上的夹具对初步固定后的挂车组件进行夹紧后，焊接变位机进行翻转将挂车组件翻转到预定的角度，便于焊接机器人进行满焊；

s211.对需要焊接的位置进行满焊

控制焊接机器人对初步固定后的挂车组件中需要焊接的的位置进行满焊，当所有挂车零部件均固定好后，焊接机器人就对所有已经经过点焊固定的位置以及其他零件间的焊接缝进行焊接，使其达到满焊的状态，此处所述的满焊也称全焊，就是将准备焊在一起的两个工件的所有接触的地方都进行熔焊，其适用于要求焊接强度较高的条件；并且该焊接机器人具备焊缝起始点自动纠偏和长直焊缝自动跟踪功能，能有效地确保焊接质量满足要求。由于步骤s208.中的点焊仅仅是起到各个零部件之间的固定作用，故在本步骤中，需要在点焊位置上进行满焊；以保证其能满足半挂车的受力要求。并且，在本步骤进行满焊的过程中，其不需要搬运机器人的参与，故在满焊过程中，搬运机器人将空的料盘搬运至空料盘放置区，有效地提高了整体的生产效率。

s212.将挂车组件运输至预定的区域

控制焊接机器人将经过满焊后的挂车组件搬运至下料区域，并利用无人引导车将挂车组件运输至预定的区域，此处所述的预定的区域包括下一步加工的工位或存储区域等。

下面以半挂车中的簧支架的焊接过程为例对本发明的一种挂车的自动拼装焊接方法进行具体描述，请参阅图3，其需要控制无人引导车、搬运机器人、焊接机器人的协同工作，其包括：

s301.在料盘中放置挂车零部件

在配料区中往料盘中放置一台车分量的簧支架零部件，且所述挂车零部件的信息与该料盘上的识别码相一致；半挂车的簧支架由前簧、中簧、后簧、簧支架三角筋板等零件组成，将一台车分量的簧支架的零件装在一个具有对应识别码的料盘中，其便于系统识别其料盘中的零件类型；

其中，该识别码可以为条形码、二维码等；

s302.将料盘运输至上料区域

将两个以上装有挂车零部件的料盘进行叠放，利用无人引导车将叠放后的料盘运输至上料区域，故无人引导车可一次运输多个料盘；

无人引导车将料盘运输至上料区域后，在无人引导车准备返回至配料区之前，其将放置于空料盘放置区中的料盘连接上，并将其运输至配料区中，供下一轮的配料；其有效地利用无人引导车的行程，提高整体的生产效率。

s303.获取料盘的识别信息

对料盘上的识别码进行扫描识别，获取与该识别码对应的识别信息；

s304.判断识别信息是否匹配

将该识别信息与预输入的生产任务信息进行匹配，若匹配成功，则获取料盘中的料盘的图像信息，若匹配不成功，则进行报警提示。在牵引模块的拼装焊接过程中，其预输入的生产任务信息均为“簧支架的拼装”，获取料盘上的识别码，并判断其是否为“簧支架”，若是，则进行步骤s306.获取零件图像信息，若不是，则表明所运输的料盘有误，执行步骤s305.报警提示；

s305.报警提示

利用蜂鸣器、指示灯和/或显示屏，进行声和/或光的报警提示，显示屏中可显示“料盘错误”等提示信息；同时，搬运机器人将该料盘移送至预定的区域中，此处所述的预定的区域可以包括：空料盘放置区或错盘放置区；该空料盘放置区用于放置空的料盘，错盘放置区用于放置错误的料盘；

s306.获取零件图像信息

通过利用摄像头拍照的方式，获取料盘中的料盘的图像信息，该料盘的图像信息中含有各个挂车零部件图像以及其在料盘中的位置信息；并对所述料盘的图像信息进行分析，从该料盘的图像信息中分解出与料盘中各个挂车零部件相对应的零件图像信息；通过对料盘的图像信息进行分析后可以得到牵引板、牵引横梁、牵引纵梁、牵引导向板等零件的图像，以及其分别在料盘中的位置；

s307.搬运挂车零部件

对零件图像信息进行识别，获取与该零件图像信息相对应的零件类型信息；同时，获取当前时刻下搬运机器人中的夹持件的旋转角度信息；根据零件图像信息对该夹持件的旋转角度进行调整，使该夹持件的旋转角度与挂车零部件的上表面相配合，使得搬运机器人中的夹持件能准确地夹持挂车零部件，使其夹持更为稳固，有效地防止挂车零部件的掉落；

在搬运机器人的搬运过程中，搬运机器人分别对料盘中的挂车零部件进行选定与搬运，并将被搬运的挂车零部件移动至预定的焊接位上；该焊接位设置于可移动的平台上，且其平台上预先放置有车架组件；由于不同的挂车零部件需要设置在车架组件不同的位置上，故搬运机器人整体可按预定的轨道进行移动，搬运机器人是有一个x向外部轴，外部轴由齿条导轨、伺服电机、减速机等主要部件组成。伺服电机与普通电机的区别是可以根据系统设定的行走距离，计算出电机轴承需要转动多少圈，多少度，控制精度可以达到±0.1mm。再配合上高精度的齿条导轨，当系统发出指令让机器人外部轴沿着轨道移动一定距离时，伺服电机就会准确的转动指定的角度，准确的定位到程序要求的位置。故其基于搬运机器人高精度的定位原理，再配合程序指令，就可以完成不同零件之间尺寸关系的解耦；

s308.点焊固定挂车零部件

控制焊接机器人对移动至预定的焊接位上的挂车零部件进行点焊固定，得到初步固定后的车架组件，搬运机器人将挂车零部件移动至车架组件中的预定的焊接位上，再通过焊接机器人将搬运机器人正在夹持的挂车零部件与其他已经放在焊接位上的挂车零部件进行焊接，使其固定形成一体的车架组件；使得设置在焊接位上的拼装台不需要设有复杂的工装夹具，只需要利用搬运机器人精确的定位精度，就可以在焊接机器人的配合下完成拼装点焊工作；

s309.判断是否还有挂车零部件

通过料盘的图像信息和零件图像信息判断料盘中是否还有挂车零部件，若有，表示本料盘中的零件拼装还没完成，则进行步骤s307.控制搬运机器人继续将料盘中的挂车零部件进行搬运并移动至预定的焊接位上；若没有，表示本料盘中的零件拼装已经完成，则控制焊接机器人对初步固定后的挂车组件中已经点焊的位置进行满焊，同时，控制搬运机器人将空的料盘搬运至空料盘放置区，待无人引导车在下一轮上料后，将其搬运回配料区；

s310.对需要焊接的位置进行满焊

控制焊接机器人对初步固定后的挂车组件中已经点焊的位置进行满焊，当所有挂车零部件均固定好后，焊接机器人就对所有已经经过点焊固定的位置以及其他零件间的焊接缝进行焊接，使其达到满焊的状态，此处所述的满焊也称全焊，就是将准备焊在一起的两个工件的所有接触的地方都进行熔焊，其适用于要求焊接强度较高的条件；并且该焊接机器人具备焊缝起始点自动纠偏和长直焊缝自动跟踪功能，能有效地确保焊接质量满足要求。由于步骤s308.中的点焊仅仅是起到各个零部件之间的固定作用，故在本步骤中，需要在点焊位置上进行满焊；以保证其能满足半挂车的受力要求。并且，在本步骤进行满焊的过程中，其不需要搬运机器人的参与，故在满焊过程中，搬运机器人将空的料盘搬运至空料盘放置区，有效地提高了整体的生产效率。

s311.将挂车组件运输至预定的区域

控制无人引导车从焊接位中获取挂车组件，并将该挂车组件运输至预定的区域，此处所述的预定的区域包括下一步加工的工位或存储区域等。

同样地，牵引销的拼装焊接方式与本实施例相类似，也可以在本实施例中一同完成牵引销的拼装焊接，若需要将牵引销与簧支架一同进行拼装焊接，则其在满焊的步骤之前需要利用焊接变位机将车架组件翻转至合适的角度。

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发明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。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。