压缩机壳体智能制造中焊缝自动检测系统的制作方法
【专利摘要】一种压缩机壳体智能制造中焊缝自动检测系统，它包括断差式焊缝检测仪(1)和搬运机器人(2)，其特征在于：所述断差式焊缝检测仪(1)包括顶部工作台(101)和内部驱动机构(102)，所述内部驱动机构(102)安装在顶部工作台(101)内；本发明提供压缩机壳体智能制造中焊缝自动检测系统，能快速、稳定、高效的完成焊缝的检测定位工作，代替手工及传统的焊缝定位装置，配合智能机器人与智能生产设备实现壳体生产的全自动化，提高生产效率。
【专利说明】压缩机壳体智能制造中焊缝自动检测系统
【技术领域】
[0001]本发明属于电气自动化控制系统【技术领域】，具体讲就是涉及一种压缩机壳体智能制造中焊缝自动检测系统，能够自动精准检测到压缩机壳体智能制造中焊缝的位置。
【背景技术】
[0002]随着科技的发展，越来越多行业采用机器人自动制造技术，目前传统的压缩机壳体自动化智能制造过程中，首先利用卷板机将长方形料板卷成圆柱状压缩机壳体，然后用等离子焊机焊接对壳体缝隙进行焊接，壳体在经过等离子焊机焊接后会产生焊缝和焊接痕迹，为了使压缩机壳体外表光滑，需要对焊缝进行抛光处理，在进行焊缝抛光工作时需先确定焊缝的位置。传统的壳体手工生产线上，焊缝位置的确定由人工完成，放入焊缝抛光机时的焊缝位置也是由人工来保证。但是现在将壳体生产线进行自动化改造，使用智能机器人代替人工后，整个焊缝位置的确定也必须实现自动化，因此亟待设计一种自动检测焊缝位置的机器设备来实现壳体焊缝的自动检测定位。
[0003]第一种方案考虑到经过等离子焊机焊接后的壳体，其焊点所连成的焊缝通常比壳体表面高，即相较于壳体表面有明显的凸起，根据焊缝的这个特征，一般认为焊缝就是离壳体圆心边距离最大的那条边。基于这个特点，采用圆心测内边距的方法进行自动定位，具体方法就是制作一个带有座圈的圆筒，圆筒与座圈分开，圆筒固定不动，座圈经由伺服电机带动转动，激光测距传感器安装在圆筒中心位置，圆筒中心位置开有小槽，将壳体套上圆筒，座圈定位工装将壳体固定，之后壳体随着座圈开始旋转，旋转过程中激光测距传感器检测壳体内边到传感器的距离，检测到的最大距离(即超过阀值)即为焊缝位置。但这种方案对于壳体圆度的要求非常高，在实际生产中难以满足如此之高的圆度要求，如果壳体出现圆度不佳、壳体变形、壳体偏心等情况，离壳体圆心边距离最大的那条边很可能不是焊缝，这就可能导致找不到甚至是找错焊缝的情况出现，达不到设计要求。
【发明内容】
[0004]上述技术方案最大的问题出现在参照物的选择上，以圆心为参照物，容易导致实际测量不准确。经过分析发现壳体内壁各部分之间的弧度各有差别，而焊缝的弧度与周围壳体之间的弧度相差最大，将壳体分段，以壳体内壁作为相对参照物，使用传感器检测相邻壳体之间的弧度差，差别最大的位置就是焊缝所在位置。将壳面之间的弧度差定义为断差。基于断差的原理，本发明设计一种压缩机壳体智能制造中焊缝自动检测系统，它包括断差式焊缝检测仪和搬运机器人，其特征在于:所述断差式焊缝检测仪包括顶部工作台和内部驱动机，所述内部驱动机构安装在顶部工作台内；
[0005]所述顶部工作台包括电磁接近开关、检测定位工装和激光测距顶盖，所述电磁接近开关、检测定位工装和激光测距顶盖安装在一起；
[0006]所述检测定位工装包括滑块、升降块、转轴、中空圆台、推力球轴承、实心式直齿轮、导杆和气缸顶块，所述转轴套入中空圆台，导杆穿过转轴内部过孔，滑块与升降块安装在转轴顶部，实心式直齿轮套在转轴小圆段上，能够带动转轴转动，导杆的底部连接着气缸顶块，导杆的顶部穿过穿过转轴内部过孔与升降块底面固定连接，升降块与滑块装在一起，滑块能在升降块侧面导轨上滑动；
[0007]所述转轴与中空圆台之间通过推力球轴承连接；
[0008]所述电磁接近开关对应中空圆台安装，用于检测中空圆台上是否有压缩机壳体存在；
[0009]所述激光测距顶盖为圆柱状盖体，盖体固定连接升降块，随着升降块上升或下降，同时也随着转轴旋转。
[0010]所述内部驱动机构包括齿轮传动机构、伺服电机、伺服电机驱动器、PLC控制器和顶升气缸，所述伺服电机驱动器驱动伺服电机，伺服电机通过齿轮传动机构带动实心式直齿轮旋转定位，顶升气缸与气缸顶块相连接，气缸顶块的伸缩运动带动气缸顶块升降运动，PLC控制器控制伺服电机，接受电磁接近开关传感器的检测信号。
[0011]所述中空圆台直径大于壳体直径。
[0012]所述升降块至少为3面体，侧面多边形斜面上短下长并分别与不同滑块以导轨形式接触。
[0013]所述滑块为带有弧面的梯形体，外表面能与壳体内壁贴和，侧面为梯形，梯形顶边为长边，底边为短边，内表面为与升降块侧面导轨配合的凹槽形状。
[0014]所述激光测距顶盖为圆柱状盖体，盖体直径小于壳体直径。
[0015]有益效果
[0016]本发明提供压缩机壳体智能制造中焊缝自动检测系统，能快速、稳定、闻效的完成焊缝的检测定位工作，代替手工及传统的焊缝定位装置，配合智能机器人与智能生产设备实现壳体生产的全自动化，提高生产效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]附图1是本发明的连接关系示意图。
[0018]附图2是本发明中检测定位工装产品图。
[0019]附图3是本发明中检测定位工装结构示意图。
[0020]附图4是本发明工作流程图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图和实施例，对本发明做进一步说明。
[0022]如附图1所示，一种压缩机壳体智能制造中焊缝自动检测系统，它包括断差式焊缝检测仪I和搬运机器人2，其特征在于:所述断差式焊缝检测仪I包括顶部工作台101和内部驱动机构102，所述内部驱动机构102安装在顶部工作台101内；
[0023]所述顶部工作台101包括电磁接近开关10101、检测定位工装10102和激光测距顶盖10103，所述电磁接近开关10101、检测定位工装10102和激光测距顶盖10103安装在一起;
[0024]如附图2和3所示，所述检测定位工装10102包括滑块10102a、升降块10102b、转轴10102c、中空圆台10102d、推力球轴承10102e、实心式直齿轮10102f、导杆10102g和气缸顶块10102h，所述转轴10102c套入中空圆台10102d，导杆10102g穿过转轴10102c内部过孔，滑块10102a与升降块10102b安装在转轴10102c顶部，实心式直齿轮10102f套在转轴10102c小圆段上，能够带动转轴10102c转动，导杆10102g的底部连接着气缸顶块10102h,导杆10102g的顶部穿过穿过转轴10102c内部过孔与升降块10102b底面固定连接，升降块10102b与滑块10102a装在一起，滑块10102a能在升降块10102b侧面导轨上滑动；
[0025]所述转轴10102c与中空圆台10102d之间通过推力球轴承10102e连接；
[0026]所述电磁接近开关10101对应中空圆台10102d安装，用于检测中空圆台10102d
上是否有压缩机壳体存在；
[0027]所述激光测距顶盖10103为圆柱状盖体，盖体固定连接升降块10102b，随着升降块10102b上升或下降，同时也随着转轴10102c旋转。
[0028]所述内部驱动机构102包括齿轮传动机构102a、伺服电机102b、伺服电机驱动器102c,PLC控制器102d和顶升气缸102e，所述伺服电机驱动器102c驱动伺服电机102b，伺服电机102b通过齿轮传动机构102a带动实心式直齿轮10102f旋转定位，顶升气缸102e与气缸顶块10102h相连接，气缸顶块10102h的伸缩运动带动气缸顶块10102h升降运动，PLC控制器102d控制伺服电机102b，接受电磁接近开关10101传感器的检测信号。
[0029]所述中空圆台10102d直径大于壳体直径。
[0030]所述升降块10102b至少为3面体，侧面多边形斜面上短下长并分别与不同滑块10102a以导轨形式接触。
[0031]所述滑块10102a为带有弧面的梯形体，外表面能与壳体内壁贴和，侧面为梯形，梯形顶边为长边，底边为短边，内表面为与升降块10102b侧面导轨配合的凹槽形状。
[0032]所述激光测距顶盖10103为圆柱状盖体，盖体直径小于壳体直径。
[0033]如附图4所示，双手爪壳体搬运机器人从上一工位取走焊接完成的壳体后移动到准备位置，焊缝检测仪I的当前状态决定机器人接下来的动作:检测仪不存在壳体，机器人将壳体放入检测仪后返回等离子焊机；检测仪存在壳体，待壳体焊缝检测完成后，机器人用空的手爪抓取壳体，然后将待检测的壳体放入焊缝检测仪1，之后机器人将检测完毕的壳体放入下个工位，返回等离子焊机。
[0034]当有壳体放入空的焊缝检测仪I时，焊缝检测仪I启动检测，气缸升起升降块10102b，滑块10102a靠着壳体内壁，伺服电机102b带动实心式直齿轮10102f旋转，转轴10102c开始旋转，测距传感器检测与所有壳体内壁之间的距离并将结果送入PLC控制器102d, PLC控制器102d经过比较与计算传感器之间的差值得到焊缝所在位置，伺服电机驱动器102c根据焊缝所在位置算出伺服脉冲，操作伺服电机102b停在伺服脉冲中间值的位置。PLC控制器102d位置信息偏移角度送入机器人，升降块10102b下降，通知机器人取走检测完毕的壳体，机器人根据所获得的偏移角度调整自身抓取姿态，将壳体送入下一工位。
[0035]本发明提供压缩机壳体智能制造中焊缝自动检测系统，能快速、稳定、闻效的完成焊缝的检测定位工作，代替手工及传统的焊缝定位装置，配合智能机器人与智能生产设备实现壳体生产的全自动化，提高生产效率。
【权利要求】
1.一种压缩机壳体智能制造中焊缝自动检测系统，它包括断差式焊缝检测仪(I)和搬运机器人(2)，其特征在于:所述断差式焊缝检测仪(I)包括顶部工作台(101)和内部驱动机构(102)，所述内部驱动机构(102)安装在顶部工作台(101)内； 所述顶部工作台(101)包括电磁接近开关(10101)、检测定位工装(10102)和激光测距顶盖(10103)，所述电磁接近开关(10101)、检测定位工装(10102)和激光测距顶盖(10103)安装在一起； 所述检测定位工装(10102)包括滑块(10102a)、升降块(10102b)、转轴(10102c)、中空圆台(10102d)、推力球轴承(10102e)、实心式直齿轮(10102f)、导杆(10102g)和气缸顶块(10102h)，所述转轴(10102c)套入中空圆台(10102d),导杆(10102g)穿过转轴(10102c)内部过孔，滑块(10102a)与升降块(10102b)安装在转轴(10102c)顶部，实心式直齿轮(10102f)套在转轴(10102c)小圆段上，能够带动转轴(10102c)转动，导杆(10102g)的底部连接着气缸顶块(10102h)，导杆(10102g)的顶部穿过穿过转轴(10102c)内部过孔与升降块(10102b)底面固定连接，升降块(10102b)与滑块(10102a)装在一起，滑块(10102a)能在升降块(10102b)侧面导轨上滑动； 所述转轴(10102c)与中空圆台(10102d)之间通过推力球轴承(10102e)连接； 所述电磁接近开关(10101)对应中空圆台(10102d)安装，用于检测中空圆台(10102d)上是否有压缩机壳体存在； 所述激光测距顶盖(10103)为圆柱状盖体，盖体固定连接升降块(10102b)，随着升降块(10102b)上升或下降，同时也随着转轴(10102c)旋转。
2.如权利要求1所述的一种压缩机壳体智能制造中焊缝自动检测系统，其特征在于:所述内部驱动机构(102)包括齿轮传动机构(102a)、伺服电机(102b)、伺服电机驱动器(102c)、PLC控制器(102d)和顶升气缸(102e)，所述伺服电机驱动器(102c)驱动伺服电机(102b)，伺服电机(102b)通过齿轮传动机构(102a)带动实心式直齿轮(10102f)旋转定位，顶升气缸(102e)与气缸顶块(10102h)相连接，气缸顶块(10102h)的伸缩运动带动气缸顶块(10102h)升降运动，PLC控制器(102d)控制伺服电机(102b)，接受电磁接近开关(10101)传感器的检测信号。
3.如权利要求1所述的一种压缩机壳体智能制造中焊缝自动检测系统，其特征在于:所述中空圆台(10102d)直径大于壳体直径。
4.如权利要求1所述的一种压缩机壳体智能制造中焊缝自动检测系统，其特征在于:所述升降块(10102b)至少为3面体，侧面多边形斜面上短下长并分别与不同滑块(10102a)以导轨形式接触。
5.如权利要求1或4所述的一种压缩机壳体智能制造中焊缝自动检测系统，其特征在于:所述滑块(10102a)为带有弧面的梯形体，外表面能与壳体内壁贴和，侧面为梯形，梯形顶边为长边，底边为短边，内表面为与升降块(10102b)侧面导轨配合的凹槽形状。
6.如权利要求1所述的一种压缩机壳体智能制造中焊缝自动检测系统，其特征在于:所述激光测距顶盖(10103)为圆柱状盖体，盖体直径小于壳体直径。
【文档编号】G01B11/14GK103994720SQ201410245548
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年6月4日 优先权日:2014年6月4日
【发明者】孙勤, 吴陈钏, 林琼, 陈哲希, 葛大伟, 李大鹏 申请人:上海电气自动化设计研究所有限公司