一种智能焊接系统及方法与流程

本发明涉及焊接自动化技术领域，尤其涉及一种智能焊接系统及方法。

背景技术：

在电子工业领域，尤其是电子产品的焊接上波峰焊、回流焊、贴片机之后对于一部分焊点需要电烙铁焊接，在人工成本不断上升的情况下市面上开始出现了自动焊接设备，目前的自动焊接设备主要是多维平台自动焊锡机。多维平台焊锡机的优势是可以大量减少人工，焊接质量也交人工焊接更加稳定可靠，适合大批量的生产，而且成本也比较低廉，但是现有的自动焊锡机智能化程度不高，结构复杂，并且价格高昂。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种智能焊接系统及方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种智能焊接系统，包括呈长方体的机柜、用于传送待焊接的电路板的流水线和工控机，所述流水线沿着所述机柜的宽度方向贯穿所述机柜，所述机柜内设有运动平台、夹取组件、视觉系统和焊接组件，所述视觉系统、夹取组件和焊接组件分别设置于所述运动平台上，所述流水线、运动平台、夹取组件、焊接组件和视觉系统分别与所述工控机电连接；

所述视觉系统，用于获取所述流水线上待焊接的电路板的位置信息，并获取运动至设定位置的电路板的图像信息；

所述夹取组件，用于根据所述夹取信号将运动至所述目标位置的待焊接的电路板夹起固定；还用于根据所述放置信号将夹取的焊接完成的电路板放置于所述流水线上；

所述工控机，用于根据所述图像信息识别电路板上焊盘位置，并结合预先存储的所述电路板的印制信息生成焊接脉冲信息；还用于根据所述图像信息生成夹取脉冲信号；还用于在焊接完成后生成放置脉冲信号；

所述焊接组件，用于根据所述焊接脉冲信息对所述夹取组件夹取的电路板进行焊接，直至焊接完成。

本发明的有益效果是：本发明的智能焊接系统，通过视觉系统获取移动至设定位置的电路板的图像信息，并由工控机识别电路板上的焊盘信息，结合预先存储的印制信息生成焊接脉冲信息并对所述夹取组件夹取的电路板进行自动焊接，可以根据不同的焊盘施行不同的焊锡量，大大降低了前期的人工调试工作量，提高了工作效率和产品质量，并且可以针对不同电路结构的电路板同批次焊接，无须调整焊接参数，智能化程度较高。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步：所述运动平台包括第一模组、第二模组和第三模组；所述第一模组沿着所述流水线的宽度方向设置在所述机柜的相对两侧内壁上，所述第二模组沿着所述流水线的长度方向设置在所述第一模组上，且所述第一模组可驱动所述第一模组沿着所述流水线的宽度方向运动，所述第二模组上设有第三模组，且所述第二模组可驱动所述第三模组沿着所述流水线的宽度方向运动，所述焊接组件设置在所述第三模组上，且所述第三模组可驱动所述焊接组件升降运动和水平转动，以对所述夹取组件夹取的所述电路板进行焊接。

上述进一步方案的有益效果是：通过设置所述第一模组、第二模组和第三模组配合使用，可以驱动所述焊接组件在三维空间内运动至任意位置，并可在水平面内转动，实现对所述夹取组件夹取的电路板进行自动焊接，非常方便。

进一步：所述第一模组包括两个第一滑轨和第一驱动组件，所述第二模组包括第二支撑杆和第二驱动组件，所述第三模组包括滑块组件和第三驱动组件；两个所述第一滑轨等高设置于所述机柜沿着宽度方向两侧内壁上，所述第二支撑杆的两端分别与对应的所述第一滑轨滑动连接，所述第一驱动组件设置在所述第一滑轨的一端，且所述第一驱动组件与所述第二支撑杆传动连接，并可驱动所述第二支撑杆沿着所述流水线的宽度方向滑动，所述第二支撑杆上沿着所述流水线的长度方向设有第二滑轨，所述滑块组件设置在所述第二滑轨上，所述第二驱动组件设置在所述第二支撑杆的一端，所述第二驱动组件与所述滑块组件传动连接，并可驱动所述滑块组件沿着所述流水线的长度方向滑动，所述焊接组件设置在所述滑块组件上，所述第三驱动组件设置在所述滑块组件的上端，且所述第三驱动组件与所述焊接组件传动连接，并可驱动所述焊接组件升降运动和水平转动。

上述进一步方案的有益效果是：通过所述第三模组可以驱动所述第三驱动组件驱动所述滑块组件带动所述焊接组件升降运动和水平转动，通过所述第二驱动组件驱动所述第二支撑杆带动所述第三模组连同所述焊接组件沿着所述流水线的长度方向运动，通过所述第一驱动组件可以驱动所述第二模组带动第三模组连同所述焊接组件沿着所述第一滑轨运动，实现对焊接组件在空间位置和方位的任意调整，满足焊接需求。

进一步：所述焊接组件包括背板、供锡器和焊笔，所述背板与所述第三驱动组件的输出端连接，所述供锡器设置在所述背板上，所述焊笔设置在所述背板上，并位于所述供锡器的下方，所述供锡器上的锡丝伸至所述焊笔的焊头处，所述第三驱动组件可驱动所述背板带动所述焊笔升降运动和水平转动，所述焊笔与温度控制器电连接，所述温度控制器与所述工控机电连接。

上述进一步方案的有益效果是：通过所述第三模组驱动所述背板带动所述供锡器和焊笔一同运动至焊盘处，并通过所述供锡器上的焊锡丝对所述焊盘进行自动焊接，大大提高了焊接效率，非常方便。

进一步：所述夹取组件包括沿着所述流水线宽度方向横跨设置在所述流水线上方的支撑架和设置在所述支撑架上的夹取驱动机构和夹持部，所述支撑架位于所述机柜沿着宽度方向的相对两侧内壁之间，所述夹取驱动机构可驱动所述夹持部运动并夹取所述流水线上运动至设定位置的电路板，且移动至所述焊接组件的下方。

上述进一步方案的有益效果是：通过所述支撑架可以稳定的支撑所述夹取驱动机构可夹持部，并由所述夹取驱动机构驱动所述夹持部运动至设定位置的电路板进行自动夹取，可靠性高，大大提高了操作效率。

进一步：所述支撑架上沿着所述流水线的长度方向上下滑动设有支撑横梁，所述夹持部包括两个夹持手，所述夹取驱动机构包括伸缩驱动组件、取放驱动组件和升降驱动组件，所述升降驱动组件与所述支撑横梁传动连接，并可驱动所述支撑横梁上下运动，所述伸缩驱动组件设置在所述支撑横梁上，所述伸缩驱动组件与所述取放驱动组件传动连接，并可驱动所述取放驱动组件沿着所述流水线宽度方向伸缩运动，所述取放驱动组件分别与两个所述夹持手连接，并可驱动两个所述夹持手运动并相互靠近或远离。

上述进一步方案的有益效果是：通过所述伸缩驱动组件、取放驱动组件和升降驱动组件可以分别驱动所述夹持手沿着所述流水线宽度方向伸缩运动、驱动两个所述夹持手相互靠近或远离以及驱动所述夹持手升降运动，从而顺利地实现对运动至设定位置的电路板进行夹取，进而保证后续电路板的焊接顺利完成。

进一步：所述视觉系统包括设置在所述滑块组件上并可随着所述滑块组件一同移动的摄像机和设置所述机柜上靠近所述电路板来料一侧的扫描器，所述摄像机和扫描器分别与所述工控机电连接。

上述进一步方案的有益效果是：通过所述扫描器可以对所述流水线上的电路板的位置进行扫描，便于夹取组件准确的夹取运动至设定位置的电路板，通过所述摄像机可以对运动至设定位置的电路板进行拍摄，并由工控机识别所述电路板上的焊盘信息。

进一步：所述视觉系统还包括沿着所述流水线的宽度方向设置在所述机柜内的光电传感器，所述光电传感器与所述工控机电连接，并检测所述夹取组件夹取的所述电路板是否运动至所述目标位置。

上述进一步方案的有益效果是：通过所述光电传感器可以检测所述夹取组件夹取的所述电路板是否运动至所述目标位置，便于所述焊接组件精确地完成焊接。

进一步：所述的智能焊接系统还包括与所述电路板相匹配的定位夹具，所述电路板一一对应地固定在所述定位夹具上，且所述夹取组件夹取所述定位夹具并将所述电路板移动至所述目标位置进行焊接。

上述进一步方案的有益效果是：通过所述定位夹具可以对所述电路板进行有效保护，避免应力导致电路损伤或引起接触不良，保证电路板的质量。

本发明还提供了一种所述智能焊接系统的焊接方法，包括如下步骤：

步骤1：获取所述流水线上待焊接的电路板的位置信息，并在电路板运动至设定位置时获取其图像信息；

步骤2：根据所述图像信息识别生成夹取脉冲信号，以及根据所述图像信息识别电路板上的焊盘信息，并结合预先存储的所述电路板的印制信息生成焊接脉冲信息；

步骤3：根据所述夹取信号将运动至所述目标位置的待焊接的电路板夹起固定，并根据所述焊接脉冲信息对所述夹取组件夹取的电路板进行焊接；

步骤4：所述电路板焊接完成后生成放置脉冲信号，根据所述放置信号将夹取的焊接完成的电路板放置于所述流水线上，并返回步骤1，如此循环，直至完成所有所述电路板的焊接。

本发明的智能焊接方法，通过获取移动至设定位置的电路板的图像信息，并识别电路板上的焊盘信息，结合预先存储的印制信息生成焊接脉冲信息并对所述夹取组件夹取的电路板进行自动焊接，可以根据不同的焊盘施行不同的焊锡量，大大降低了前期的人工调试工作量，提高了工作效率和产品质量，并且可以针对不同电路结构的电路板同批次焊接，无须调整焊接参数，智能化程度较高。

附图说明

图1为本发明的智能焊接系统主视图；

图2为本发明的智能焊接系统俯视图；

图3为本发明的焊接组件主视图；

图4为本发明的智能焊接方法流程示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、机柜，2、电路板，3、流水线，4、工控机，5、第一模组，6、第二模组，7、第三模组，8、焊接组件，9、夹取组件，10、视觉系统，11、温度控制器；

51、第一滑轨，52、第一驱动组件，61、第二支撑杆，62、第二驱动组件，71、滑块组件，72、第三驱动组件，81、背板，82、供锡器，83、焊笔，91、支撑架，92、夹取驱动机构，93、夹持部，94、支撑横梁；

921、伸缩驱动组件，922、取放驱动组件，923、升降驱动组件，101、摄像机，102、扫描器，103、光电传感器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1和图2所示，一种智能焊接系统，包括呈长方体的机柜1、用于传送待焊接的电路板2的流水线3和工控机4，所述流水线3沿着所述机柜1的宽度方向贯穿所述机柜1，所述机柜1内设有运动平台、夹取组件9、视觉系统10和焊接组件8，所述视觉系统10、夹取组件9和焊接组件8分别设置于所述运动平台上，所述流水线3、运动平台、夹取组件9、焊接组件8和视觉系统10分别与所述工控机4电连接；

所述视觉系统10，用于获取所述流水线3上待焊接的电路板2的位置信息，并获取运动至设定位置的电路板2的图像信息；

所述夹取组件9，用于根据所述夹取信号将运动至所述目标位置的待焊接的电路板2夹起固定；还用于根据所述放置信号将夹取的焊接完成的电路板2放置于所述流水线3上；

所述工控机，用于根据所述图像信息识别电路板2上焊盘位置，并结合预先存储的所述电路板2的印制信息生成焊接脉冲信息；还用于根据所述图像信息生成夹取脉冲信号；还用于在焊接完成后生成放置脉冲信号；

所述焊接组件8，用于根据所述焊接脉冲信息对所述夹取组件9夹取的电路板2进行焊接，直至焊接完成。

本发明的智能焊接系统，通过视觉系统获取移动至设定位置的电路板的图像信息，并由工控机识别电路板上的焊盘信息，结合预先存储的印制信息生成焊接脉冲信息并对所述夹取组件夹取的电路板进行自动焊接，可以根据不同的焊盘施行不同的焊锡量，大大降低了前期的人工调试工作量，提高了工作效率和产品质量，并且可以针对不同电路结构的电路板同批次焊接，无须调整焊接参数，智能化程度较高。

本发明提供的实施例中，所述运动平台包括第一模组5、第二模组6和第三模组7；所述第一模组5沿着所述流水线3的宽度方向设置在所述机柜1的相对两侧内壁上，所述第二模组6沿着所述流水线3的长度方向设置在所述第一模组5上，且所述第一模组5可驱动所述第一模组5沿着所述流水线3的宽度方向运动，所述第二模组6上设有第三模组7，且所述第二模组6可驱动所述第三模组7沿着所述流水线3的宽度方向运动，所述焊接组件8设置在所述第三模组7上，且所述第三模组7可驱动所述焊接组件8升降运动和水平转动，以对所述夹取组件9夹取的所述电路板2进行焊接。通过设置所述第一模组5、第二模组6和第三模组7配合使用，可以驱动所述焊接组件在三维空间内运动至任意位置，并可在水平面内转动，实现对所述夹取组件9夹取的电路板进行自动焊接，非常方便。

本发明提供的实施例中，所述第一模组5包括两个第一滑轨51和第一驱动组件52，所述第二模组6包括第二支撑杆61和第二驱动组件62，所述第三模组7包括滑块组件71和第三驱动组件72；两个所述第一滑轨51等高设置于所述机柜1沿着宽度方向两侧内壁上，所述第二支撑杆61的两端分别与对应的所述第一滑轨51滑动连接，所述第一驱动组件52设置在所述第一滑轨51的一端，且所述第一驱动组件52与所述第二支撑杆61传动连接，并可驱动所述第二支撑杆61沿着所述流水线3的宽度方向滑动，所述第二支撑杆61上沿着所述流水线3的长度方向设有第二滑轨，所述滑块组件71设置在所述第二滑轨上，所述第二驱动组件62设置在所述第二支撑杆61的一端，所述第二驱动组件62与所述滑块组件71传动连接，并可驱动所述滑块组件71沿着所述流水线3的长度方向滑动，所述焊接组件8设置在所述滑块组件71上，所述第三驱动组件72设置在所述滑块组件71的上端，且所述第三驱动组件72与所述焊接组件8传动连接，并可驱动所述焊接组件8升降运动和水平转动。通过所述第三模组7可以驱动所述第三驱动组件72驱动所述滑块组件71带动所述焊接组件8升降运动和水平转动，通过所述第二驱动组件62驱动所述第二支撑杆61带动所述第三模组7连同所述焊接组件8沿着所述流水线3的长度方向运动，通过所述第一驱动组件52可以驱动所述第二模组6带动第三模组7连同所述焊接组件8沿着所述第一滑轨51运动，实现对焊接组件在空间位置和方位的任意调整，满足焊接需求。

如图3所示，本发明提供的实施例中，所述焊接组件8包括背板81、供锡器82和焊笔83，所述背板81与所述第三驱动组件72的输出端连接，所述供锡器82通过固定柱设置在所述背板81上，所述焊笔83设置在所述背板81上，并位于所述供锡器82的下方，所述供锡器82上的锡丝伸至所述焊笔83的焊头处，所述第三驱动组件72可驱动所述背板81带动所述焊笔83升降运动和水平转动，所述焊笔83与温度控制器11电连接，所述温度控制器与所述工控机4电连接。通过所述第三模组7驱动所述背板81带动所述供锡器82和焊笔83一同运动至焊盘处，并通过所述供锡器82上的焊锡丝对所述焊盘进行自动焊接，大大提高了焊接效率，非常方便。

这里，通过所述温度控制器11可以实时检测所述焊笔83的温度，并控制所述焊笔83的温度在所需的温度范围内，提高焊接效率，保证焊接质量。

本发明提供的实施例中，所述夹取组件9包括沿着所述流水线3宽度方向横跨设置在所述流水线3上方的支撑架91和设置在所述支撑架91上的夹取驱动机构92和夹持部93，所述支撑架91位于所述机柜1沿着宽度方向的相对两侧内壁之间，所述夹取驱动机构92可驱动所述夹持部93运动并夹取所述流水线4上运动至设定位置的电路板2，且移动至所述焊接组件8的下方。通过所述支撑架91可以稳定的支撑所述夹取驱动机构92可夹持部93，并由所述夹取驱动机构92驱动所述夹持部3运动至设定位置的电路板2进行自动夹取，可靠性高，大大提高了操作效率。

优选地，本发明提供的实施例中，所述支撑架91上沿着所述流水线3的长度方向通过滑杆上下滑动设有支撑横梁94，所述夹持部93包括两个夹持手，所述夹取驱动机构92包括伸缩驱动组件921、取放驱动组件922和升降驱动组件923，所述升降驱动组件923与所述支撑横梁94传动连接，并可驱动所述支撑横梁94沿着所述滑杆上下运动，所述伸缩驱动组件921设置在所述支撑横梁94上，所述伸缩驱动组件921与所述取放驱动组件922传动连接，并可驱动所述取放驱动组件922沿着所述流水线宽度方向伸缩运动，所述取放驱动组件922分别与两个所述夹持手连接，并可驱动两个所述夹持手运动并相互靠近或远离。通过所述伸缩驱动组件921、取放驱动组件922和升降驱动组件923可以分别驱动所述夹持手沿着所述流水线宽度方向伸缩运动、驱动两个所述夹持手相互靠近或远离以及驱动所述夹持手升降运动，从而顺利地实现对运动至设定位置的电路板2进行夹取，进而保证后续电路板2的焊接顺利完成。

本发明提供的实施例中，所述视觉系统10包括设置在所述滑块组件71上并可随着所述滑块组件71一同移动的摄像机101和设置所述机柜1上靠近所述电路板2来料一侧的扫描器102，所述摄像机101和扫描器102分别与所述工控机4电连接。通过所述扫描器102可以对所述流水线3上的电路板2的位置进行扫描，便于夹取组件准确的夹取运动至设定位置的电路板2，通过所述摄像机101可以对运动至设定位置的电路板2进行拍摄，并由工控机4识别所述电路板2上的焊盘信息。

本发明提供的实施例中，所述视觉系统10还包括沿着所述流水线3的宽度方向设置在所述机柜1内的光电传感器103，所述光电传感器103与所述工控机4电连接，并检测所述夹取组件9夹取的所述电路板2是否运动至所述目标位置。通过所述光电传感器103可以检测所述夹取组件9夹取的所述电路板2是否运动至所述目标位置，便于所述焊接组件8精确地完成焊接。

优选地，本发明提供的实施例中，所述的智能焊接系统还包括与所述电路板2相匹配的定位夹具，所述电路板2一一对应地固定在所述定位夹具上，且所述夹取组件9夹取所述定位夹具并将所述电路板2移动至所述目标位置进行焊接。通过所述定位夹具可以对所述电路板2进行有效保护，避免应力导致电路损伤或引起接触不良，保证电路板2的质量。

需要指出的是，本发明中，所有的驱动组件均可以采用现有的电机或液压缸，本发明中不再进行详细的赘述。

实际中，首先向工控机4中导入所述电路板2的印制信息，工控机根据所述印制信息识别待焊接的焊盘信息(包括电路板上预先标记的中心点o、焊盘相对于中心点的位置坐标、焊盘大小、预设焊锡长度和焊笔停留时间等)，然后启动流水线3，通过102扫描器获取所述流水线3上待焊接的电路板2的位置信息，并在电路板2运动至设定位置时通过摄像机101获取其图像信息并发送至工控机4；工控机4根据所述图像信息生成夹取脉冲信号，以及根据所述图像信息识别电路板2上的焊盘信息，并结合预先存储的所述电路板2的印制信息生成焊接脉冲信息；待电路板2运动至设定位置时，工控机4控制夹持手根据所述夹取信号将运动至所述目标位置的待焊接的电路板2夹起固定，焊笔83根据所述焊接脉冲信息对所述夹取组件9夹取的电路板2进行焊接，待所述电路板2焊接完成后生成放置脉冲信号，所述工控机4控制夹持手根据所述放置信号将夹取的焊接完成的电路板2放置于所述流水线3上，如此循环，直至完成所有所述电路板2的焊接。

如图4所示，本发明还提供了一种所述智能焊接系统的焊接方法，包括如下步骤：

步骤1：获取所述流水线3上待焊接的电路板2的位置信息，并在电路板2运动至设定位置时获取其图像信息；

步骤2：根据所述图像信息识别生成夹取脉冲信号，以及根据所述图像信息识别电路板2上的焊盘信息，并结合预先存储的所述电路板2的印制信息生成焊接脉冲信息；

步骤3：根据所述夹取信号将运动至所述目标位置的待焊接的电路板2夹起固定，并根据所述焊接脉冲信息对所述夹取组件9夹取的电路板2进行焊接；

步骤4：所述电路板2焊接完成后生成放置脉冲信号，根据所述放置信号将夹取的焊接完成的电路板2放置于所述流水线3上，并返回步骤1，如此循环，直至完成所有所述电路板2的焊接。

本发明的智能焊接方法，通过获取移动至设定位置的电路板的图像信息，并识别电路板上的焊盘信息，结合预先存储的印制信息生成焊接脉冲信息并对所述夹取组件夹取的电路板进行自动焊接，可以根据不同的焊盘施行不同的焊锡量，大大降低了前期的人工调试工作量，提高了工作效率和产品质量，并且可以针对不同电路结构的电路板同批次焊接，无须调整焊接参数，智能化程度较高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。