本实用新型属于焊接技术领域，特别涉及一种可实现自动行走控制的机器人焊接系统。
背景技术：
在现有技术中，复合机器人(AGV+机器人)在室外或者室内作业，受到地面环境、室外光线的影响，造成了AGV车(自动导引运输车)停车精度存在误差，从而影响了机器人的焊接效率。AGV是Automated Guided Vehicle的缩写，意即“自动导引运输车”，是指装备有电磁或光学等自动导引装置，它能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车。复合机器人的行走路径不确定，造成了对动力电缆及气路的收线和放线提高了难度。另外，由于焊接前，需要将焊机的负极与工件进行接触，目前均为人工操作形式。现场由于工件的布置或者场地原因，不能柔性的移动位置进行焊接作业。
技术实现要素：
为了克服上述不足，本实用新型的目的是提供一种可实现自动行走控制的机器人焊接系统，该焊接系统通用性强，自动化程度高。
为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种可实现自动行走控制的机器人焊接系统，包括自动导引运输车及设置于所述自动导引运输车上的控制柜、自动卷线控制系统、自动负极吸附装置、机器人及焊机，其中自动导引运输车和机器人均与所述控制柜连接，所述机器人的执行端设有与所述焊机连接的焊枪，所述自动负极吸附装置和自动卷线控制系统分别设置于所述自动导引运输车的前、后端，所述自动负极吸附装置用于将焊机负极的电缆吸附到工件上，所述自动卷线控制系统用于电缆的收放。
所述焊枪上设有激光寻位传感器和激光测距传感器，所述激光测距传感器用于粗寻找焊缝位置，所述激光寻位传感器用于精确寻找焊缝位置及焊接过程中焊缝的跟踪。
所述激光寻位传感器与所述机器人连接，所述激光测距传感器与所述控制柜内的PLC连接。
所述自动负极吸附装置包括由上至下依次连接的上连接块、零线块及下连接块，所述上连接块和所述下连接块内分别嵌设有上磁铁和下磁铁，所述上连接块的外侧设有用于控制所述上磁铁通断电的上微动开关，所述下连接块的外侧设有用于控制所述下磁铁通断电的下微动开关，所述零线块通过铜板与所述焊机的负极电缆连接。
所述自动导引运输车上设有零线存放板，所述零线存放板上设有导向轴，所述下连接块上设有与所述导向轴定位连接的导向环。
所述焊枪上设有用于与所述自动负极吸附装置磁性吸附的铁板。
所述自动卷线控制系统包括电机、磁滞联轴器、减速箱、集电环输电箱、卷盘、电缆及基座，其中电机安装在基座上、并且输出轴通过磁滞联轴器与减速箱的输入轴连接，所述集电环输电箱和所述卷盘位于所述减速箱的两侧、并且分别与所述减速箱两侧的输出轴连接，所述电缆的一端穿过卷盘的中心及所述减速箱的输出轴与所述集电环输电箱连接，另一端缠绕于所述卷盘上。
所述卷盘的一侧设有排缆器，所述排缆器包括丝杆、丝母、传动装置及导向轮组，其中丝杆转动安装在基座上、并且通过传动装置与所述减速箱的输出轴连接，所述丝母与所述丝杆配合形成螺纹副，所述导向轮组与所述丝母连接、并且可随所述丝母移动，所述电缆的收放线由所述导向轮组导向。
所述自动导引运输车与所述控制柜内的PLC及所述机器人连接。
所述自动导引运输车的前、后端均设有防撞激光头和激光防碰块。
本实用新型的优点及有益效果是：
1.本实用新型自动化程度高。本实用新型采用激光测距传感器和激光寻位传感器相结合的精确定位方式，与机器人进行通讯，达到准确焊接工件的目的。
2.本实用新型适应性强。适用于室内及室外及环境恶劣的场合环境。对中厚板及不同的焊接接头形式全部适用；自动负极吸附装置和自动卷线装置均可以适用于外部特殊环境。
4.本实用新型保护性好。由于传感器的镜头均为易损部分，每个传感器前部均安装有保护气门，当传感器工作时候打开气门，当传感器不工作的时候，关闭气门。自动卷线装置电缆具有防磨，防潮及防腐的功能。
5.本实用新型行业前景好。目前，一些大型港口的设备及重型钢构，均采用人工或者专机进行焊接作业，劳动强度大，工作效率低。采用该系统，大大提高了人员的劳动强度，提高了劳动效率。
6.本实用新型不受电弧过程干扰(烟尘、飞溅、温度等)，不受环境照明条件影响，能够在所有可焊接的材料上实现跟踪，焊枪轨迹实时控制；压缩空气流喷嘴设计，保护可更换镜片，抵抗烟尘与飞溅；高速数字激光传感器实现快速及可靠的焊缝识别，焊缝几何形状尺寸的精确3D激光测量。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为本实用新型的轴测图；
图4为本实用新型自动负极吸附装置的结构示意图；
图5为本实用新型焊枪的结构示意图；
图6为本实用新型自动卷线控制系统的结构示意图；
图7为图6的俯视图；
图8为图6的右视图。
图中：1为自动导引运输车，2为激光头Ⅰ，3为激光防碰块Ⅰ，4为焊枪，5为控制柜，6为自动卷线控制系统，61为电缆引线，62为电机，63为磁滞联轴器，64为减速箱，65为输电滑环，66为集电环输电箱，67为双气路旋转接头，68为卷筒轴，69为卷盘，610为电缆，611为基座，612为丝杠， 613为传动装置，614为导向轮组，7为激光头Ⅱ，8为激光防碰块Ⅱ，9为自动负极吸附装置，91为零线块，92为下微动开关，93为下连接块，94为下磁铁，95为导向环，96为铜板，97为限位柱，98为上连接块，99为上微动开关，10为焊枪清洗装置，11为机器人，12为激光寻位传感器，13为激光测距传感器，14为铁板。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。
如图1-3所示，本实用新型的目的在于提供一种可实现自动行走控制的机器人焊接系统，包括自动导引运输车1及设置于自动导引运输车1上的控制柜5、自动卷线控制系统6、自动负极吸附装置9、机器人11及焊机，其中自动导引运输车1和机器人11均与控制柜5连接，机器人11的执行端设有与焊机连接的焊枪4，自动负极吸附装置9和自动卷线控制系统6分别设置于自动导引运输车1的前、后端，自动负极吸附装置9用于将焊机负极的电缆吸附到工件上，自动卷线控制系统6用于电缆的收放。
如图5所示，焊枪4上设有激光寻位传感器12和激光测距传感器13，激光测距传感器13与控制柜5内的PLC连接，用于粗寻找焊缝位置，激光寻位传感器12与机器人11连接，用于精确寻找焊缝位置及焊接过程中焊缝的跟踪。在机器人焊接过程中，激光寻位传感器12能够与机器人11进行通讯，通讯方式为ethernet IP；激光测距传感器13能够与PLC进行通讯，通讯方式为Profibus net。
激光测距传感器13由传感器、安装支架及通讯电缆组成，通过识别因目标工件表面状态的变化而产生的CMOS入光波形的不同，而自动进行最佳的波形处理。
激光寻位传感器12由传感器、安装支架及通讯电缆组成，通过对焊缝的自动寻位及焊接过程中的焊缝跟踪，对工件进行焊接。系统采用了实时控制的单板电子技术，适用于高速焊缝寻位，大测量范围，过程监控和特征的识别。设备配备了以太网模块，便于与机器人的通讯。
进一步地，焊枪4的下方还设有用于与自动负极吸附装置9磁性吸附的铁板14。
如图4所示，自动负极吸附装置9包括由上至下依次连接的上连接块98、零线块91及下连接块93，上连接块98和下连接块93内分别嵌设有上磁铁和下磁铁94，上连接块98的外侧设有用于控制上磁铁通断电的上微动开关99，下连接块93的外侧设有用于控制下磁铁94通断电的下微动开关92，零线块 91通过铜板96与焊机的负极电缆连接。
进一步地，自动导引运输车1的前端设有零线存放板，零线存放板上设有导向轴，下连接块93上设有与导向轴定位连接的导向环95。
自动负极吸附装置9为将焊机的负极电缆接头固定在磁铁位置处。通过机器人示教后，机器人11的六轴自动吸附该装置后，通过电磁铁将焊机负极的电缆吸附到工件下表面。具体为：
①当开始工作时，机器人11到零线块91的上方，并按上微动开关99(两个同时有信号)后，上电磁铁通电，零线块91吸住机器人11。
②机器人11将零线块91放到要焊接钢板处，将下电磁铁94对准工件后，按下微动开关92，此时下方两个下微动开关92同时动作，下电磁铁94通电。零线块91吸住工件，机器人11进行焊接工作。
③机器人11完成焊接工作后动作回到零线存放板，在放置的过程中，两个导向环95与导向轴会修正此次工作中零线块的微小偏移。
如图6-8所示，自动卷线控制系统6包括电机62、磁滞联轴器63、减速箱64、集电环输电箱66、卷盘69、电缆610及基座611，其中电机62安装在基座611上、并且输出轴通过磁滞联轴器63与减速箱64的输入轴连接，集电环输电箱66和卷盘69位于减速箱64的两侧、并且分别与减速箱64两侧的输出轴连接，电缆610的一端穿过卷盘69的中心及减速箱64的输出轴与集电环输电箱66连接，另一端缠绕于卷盘69上。
卷盘69的一侧设有排缆器，排缆器包括丝杆612、丝母、传动装置613 及导向轮组614，其中丝杆612转动安装在基座611上、并且通过传动装置 613与减速箱64的输出轴连接，丝母与丝杆612配合形成螺纹副，导向轮组 614与丝母连接、并且可随丝母移动，电缆610的收放线由导向轮组614导向。
自动卷线控制系统6具有自动放线功能，电缆610为动力、压缩空气和保护气三和一集成电缆，电缆610的放线可以与PLC进行控制通讯。当设备驶向电缆锚位时，电机62得电正转，经磁滞联轴器63调速后驱动卷盘69主动收卷电缆；当设备驶离电缆锚位时，在电缆610的拖拽下，卷盘69克服磁滞联轴器63的“磁联接”阻力，被动释放电缆；当设备停止或设备断电时，电机62延时断电，由于磁滞联轴器单向轴承的止转及“磁联接”阻力，制动电缆卷盘，保证电缆不滑脱。
自动卷线控制系统6具有结构紧凑、安装维修方便、控制方式简单、运行可靠等优点，启动平稳，收放电缆的过程柔和，恒转矩输出，延长电缆的使用寿命。在设备运行过程中，磁滞联轴器能依据主机设备的走行速度和卷径及电缆拉力的变化，自动调整输出转速，使收放电缆的线速度与设备的走行速度保持同步状态。
自动导引运输车1与控制柜5内的PLC及机器人11连接，自动导引运输车1的前、后端均设有防撞激光头和激光防碰块。自动导引运输车1通过产品的特点及焊缝位置，可以自动规划地图及行走路径，保证停车的位置均为焊接的最佳姿态的位置，控制精度好，安全性高，停车精度在±10mm以内。自动导引运输车1自动进行充电，与PLC及机器人系统可以进行通讯。自动导引运输车1的车轮适用于室内和室外环境，耐磨，防腐，防潮。自动导引运输车1安装有安全扇扫，保证其行驶的安全性和稳定性。
自动导引运输车1包括系统设计、路径规划、AGV单车、AGV控制系统、自动充电系统、通讯系统、导航系统，以及其他相关辅助设备如AGV系统自身所需电缆、充电管及走线等。自动导引运输车1在线运行时，可在AGV监控系统屏幕上实时显示系统工作状态，包括在线AGV的数量、位置、状态等，可对自动导引运输车1运行任务进行实时监控和合理干预、故障提示等。AGV 控制管理系统能按就近原则自动分配AGV小车的输送任务，监控系统与现场情况一致，画面美观。AGV控制管理系统具备任务的接收和分配，提供和系统集成商的接口，具备多台AGV状态查询、AGV交通管理、充电管理、人工干预等功能。AGV交通管理具备防交通阻塞功能。AGV控制管理系统与AGV单机的通讯采用无线方式，通讯稳定，不存在盲区。车载显示器和操作面板可以查看AGV工作状态、提示操作步骤和故障信息，可人工设定或修改部分单机控制参数(需权限管理)。自动导引运输车1采用自动充电，自动导引运输车1 执行任务过程中产生充电需求时，需待其任务完成，才能进行充电操作。自动导引运输车1执行任务时，自动选择最短路径。
在设备运行过程中，当自动导引运输车1停在焊接位置处后，首先通过激光测距传感器13来粗寻找焊缝位置，通过XYZ三个方向来找到焊缝的起始点位置。然后在通过激光寻位传感器12，通过线寻位来寻找到焊缝，将信息反馈给机器人11，进行焊接工件的作业。其中激光测距传感器13在测量焊缝过程中，测量的数值会反馈给PLC和机器人系统，通过计算得到焊缝起点的准确位置，定位精度可以在±5mm以内。激光寻位传感器12是通过线激光来反射两个面相交的焊缝，从而使得机器人能够准确的焊接到焊缝，可以达到精度±0.1mm。
复合机器人的动力电源提供、气路提供均采用自动收放线装置,可以满足直线或者曲线行走位移的需要。焊接电源的负极采用自动吸附工件，取消了人工作业的方式。自动导引运输车1可以自动规划路径及精确定位。本系统适用于大型港口，钢构及中厚板焊接应用中。
工件尺寸变化和装配误差是导致焊接缺陷、低生产率和机器人系统停机的最重要的因素之一。激光视觉系统很好地解决了这些问题，实现了焊接质量和生产效率的大幅提高，并显著减少机器人系统的停机时间。
系统的主要部件包括PowerCam激光传感器和PowerBox控制器。PowerCam 是目前尺寸最小的激光传感器，它却同时提供了基于激光三角测量原理的3D 视觉和内部集成的2D视频监控摄像头。3D视觉用于对焊缝接头位置和几何形状的精确测量。2D视频监控则便于远程的过程监控和机器人编程。
紧凑的PowerBox控制器则简化了系统的安装，并只需要很小的安装空间。 PowerBox接收来自传感器的数据，生成焊缝跟踪尺寸和位置数据，实现实时修正机器人的轨迹并自适应调制参数，系统人机界面友好，容易编程，响应速度快，易于使用。
本实用新型具有结构紧凑、安装维修方便、控制方式简单、运行可靠等优点。本实用新型可以适用于多种钢结构、甲板等中后板焊接场合下，适用角接、对接、搭接，立焊缝、平焊缝、角焊缝及圆角焊缝。该系统也可以作为安装到移动设备，便于对焊缝的精确寻找焊接。
以上所述仅为本实用新型的实施方式，并非用于限定本实用新型的保护范围。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、改进、扩展等，均包含在本实用新型的保护范围内。