一種多機(jī)器人焊接系統(tǒng)的群控裝置及其方法
【專利摘要】一種多機(jī)器人焊接群控裝置及其方法，主要由變位機(jī)、PLC電控柜，多臺焊接機(jī)器人，焊機(jī)等部分組成，系統(tǒng)基于CC-LINK現(xiàn)場總線的通信模式，以PLC作為工作主站，所有機(jī)器人都配備CC-LINK通訊卡作為從站，主從雙方制定了詳細(xì)的控制信號表，實(shí)現(xiàn)了主從信息共享和實(shí)時(shí)反饋；對于特定的復(fù)雜工件，合理的劃分每臺機(jī)器人的工作區(qū)域，可以靈活的選擇參與焊接的機(jī)器人數(shù)，通過觸摸屏實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，便于監(jiān)控各機(jī)器人、焊機(jī)、變位機(jī)等各設(shè)備的狀態(tài)和參數(shù)設(shè)置，使整個(gè)系統(tǒng)的控制簡單安全靈活高效。
【專利說明】一種多機(jī)器人焊接系統(tǒng)的群控裝置及其方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于自動(dòng)控制領(lǐng)域，具體涉及一種多機(jī)器人焊接系統(tǒng)的群控裝置及其方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的深度和廣度以及機(jī)器人智能水平的提高，為保證產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，一些工作量大，危險(xiǎn)性強(qiáng)的工作，通常都會(huì)采用工業(yè)機(jī)器人代替人去完成。目前工業(yè)機(jī)器人已在眾多領(lǐng)域得到了應(yīng)用，特別是焊接領(lǐng)域，而在國內(nèi)很多工廠還是以手工焊為主，廣闊的市場和高速發(fā)展的機(jī)器人行業(yè)將會(huì)加快中國焊接領(lǐng)域走向自動(dòng)化時(shí)代。
[0003]由于焊接工件的大小和復(fù)雜程度決定了由一臺機(jī)器人完成一個(gè)工作量很大的焊接工作顯得效率低下，因而擁有大量機(jī)器人參與的自動(dòng)化焊接線是未來發(fā)展的趨勢，單個(gè)機(jī)器人的控制技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)比較成熟，可靠的多機(jī)器人協(xié)調(diào)控制是現(xiàn)今面臨的主要問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)了一種多機(jī)器人焊接群控裝置及其方法，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜工件焊縫全方位焊接，各機(jī)器人協(xié)調(diào)有序工作，交互性和安全性好，具有良好故障防護(hù)和處理功能。具備各設(shè)備信息采集能力和監(jiān)控能力，同時(shí)具有良好的通用性和一定的可擴(kuò)展性。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種多機(jī)器人焊接系統(tǒng)的群控裝置，包括旋轉(zhuǎn)變換工件工位的變位機(jī)、PLC電控柜、若干臺通過焊機(jī)和機(jī)器人控制柜控制的多功能焊接機(jī)器人，且所述若干臺多功能焊接機(jī)器人分布在工件支撐架的兩側(cè)；
[0006]所述PLC電控柜內(nèi)部配置有CC-LINK主站控制模塊，每臺機(jī)器人控制柜都配有CC-LINK通信卡作為從站，通過CC-LINK通信線纜連接形成主從數(shù)據(jù)交互的單點(diǎn)對多點(diǎn)CC-LINK通信網(wǎng)，CC-LINK采用廣播循環(huán)通信方式，主站的循環(huán)數(shù)據(jù)區(qū)和各個(gè)從站的相對應(yīng)，從站的寄存器數(shù)據(jù)將被自動(dòng)刷新，實(shí)現(xiàn)主從雙方數(shù)據(jù)共享和實(shí)時(shí)反饋。
[0007]本發(fā)明還提供一種多機(jī)器人焊接系統(tǒng)的群控方法，具體步驟如下:
[0008]在一個(gè)工位的焊接過程中，工件兩側(cè)都有多臺機(jī)器人參與焊接工作，橫向相鄰的2個(gè)多功能焊接機(jī)器人和豎向相鄰的2個(gè)多功能焊接機(jī)器人之間可能由于焊接工藝的限制會(huì)產(chǎn)生動(dòng)作干涉區(qū)；
[0009]當(dāng)豎向相鄰的2個(gè)多功能焊接機(jī)器人產(chǎn)生動(dòng)作干涉區(qū)時(shí)，可通過變位機(jī)旋轉(zhuǎn)不同的工位焊接，使得在一個(gè)工位的焊接中豎向相鄰的2個(gè)多功能焊接機(jī)器人沒有動(dòng)作干涉區(qū)；
[0010]當(dāng)橫向相鄰的2個(gè)多功能焊接機(jī)器人產(chǎn)生動(dòng)作干涉區(qū)時(shí)，通過CC-LINK網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)測每臺機(jī)器人工作在哪個(gè)區(qū)域并反饋給PLC電控柜，PLC電控柜會(huì)根據(jù)反饋的情況決定對某臺請求進(jìn)入該區(qū)域的機(jī)器人允許或者限制，只允許一臺機(jī)器人工作于所述干涉區(qū)，等其完成該區(qū)域的焊接工作后，才放開對相鄰機(jī)器人進(jìn)入該區(qū)域的限制；
[0011]當(dāng)所有機(jī)器人全部完成當(dāng)前工位的焊接工作，通過變位機(jī)旋轉(zhuǎn)到下一工位繼續(xù)完成下一工位的焊接。
[0012]進(jìn)一步的，每臺機(jī)器人的橫向工作區(qū)域分成三部分，中間為自由區(qū)，兩側(cè)為和相鄰機(jī)器人可能存在的干涉區(qū)。
[0013]進(jìn)一步的，當(dāng)某臺機(jī)器人出現(xiàn)故障時(shí)，所有機(jī)器人全部暫停，如果在一定時(shí)間內(nèi)可恢復(fù)故障機(jī)器人，則所有機(jī)器人在斷點(diǎn)處繼續(xù)工作；如果在一定時(shí)間內(nèi)無法恢復(fù)故障機(jī)器人，那么故障機(jī)器人回原位，并且被屏蔽掉，控制其他機(jī)器人在斷點(diǎn)處繼續(xù)工作；當(dāng)故障機(jī)器人修復(fù)后，運(yùn)行的所有機(jī)器人暫停，恢復(fù)故障機(jī)器人進(jìn)入工作狀態(tài)，故障機(jī)器人在此工位結(jié)束的下個(gè)工位開始參與到以后的焊接工作中，之前錯(cuò)過的焊縫采用人工補(bǔ)焊。
[0014]進(jìn)一步的，所述機(jī)器人的故障包括沒絲或者沒氣。
[0015]進(jìn)一步的，采用觸摸屏實(shí)時(shí)觀看系統(tǒng)當(dāng)前的狀態(tài)，通過手動(dòng)功能可選擇參與工作的機(jī)器人數(shù)量，實(shí)現(xiàn)每臺機(jī)器人的屏蔽或者某個(gè)工位的強(qiáng)制結(jié)束控制，并可控制變位機(jī)完成工件夾緊和旋轉(zhuǎn)到任何工位。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:系統(tǒng)基于CC-LINK現(xiàn)場總線的通信模式，以PLC作為工作主站，所有機(jī)器人都配備CC-LINK通訊卡作為從站，主從雙方依照制定的控制策略，實(shí)現(xiàn)多機(jī)器人及變位機(jī)的協(xié)調(diào)控制，主從信息共享和實(shí)時(shí)反饋；
[0017]系統(tǒng)具有良好的人機(jī)交互性，可以通過觸摸屏方便的設(shè)置變位機(jī)和焊機(jī)的參數(shù)，并可實(shí)時(shí)監(jiān)控各部件的狀態(tài)；
[0018]系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)際工件的需要選擇參與焊接工作的機(jī)器人數(shù)量，可擴(kuò)展能力強(qiáng)，簡化的控制方案提高了控制系統(tǒng)靈活性和可靠性；
[0019]系統(tǒng)擁有良好的故障防護(hù)和處理能力，某臺機(jī)器人出現(xiàn)故障不影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，其他機(jī)器人依然可以完成各自的工作任務(wù)；
[0020]本發(fā)明解決了多機(jī)器人焊接系統(tǒng)中多臺機(jī)器人的協(xié)同控制和相互干涉問題，設(shè)計(jì)了一種通用性強(qiáng)、安全可靠、易于擴(kuò)展、控制簡單的多機(jī)器人焊接群控系統(tǒng)，方便于復(fù)雜工件的多機(jī)器人協(xié)同焊接。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)構(gòu)造示意圖；
[0022]圖2系統(tǒng)簡化的控制策略示意圖。
[0023]圖中:1為I號機(jī)器人(ROBOTl)，2為2號機(jī)器人(ROBOT2)，3為3號機(jī)器人(ROBOT3)，4為4號機(jī)器人(R0B0T4)，5為5號機(jī)器人(ROBOT5)，6為6號機(jī)器人(ROBOT6)，7為PLC電控柜，8為變位機(jī)，9為CC-LINK專用的線纜。

【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0025]一種多機(jī)器人焊接群控系統(tǒng)中，如圖1所示，PLC電控柜7里面配有CC-LINK(控制與通信鏈路系統(tǒng))主站控制模塊，6臺多功能焊接機(jī)器人分布在工件支撐架的兩側(cè)，機(jī)器人控制柜都配有CC-LINK通信卡，通過CC-LINK專用的線纜9將主站和和各個(gè)從站依圖中串聯(lián)方式連接，主站站號為0，每個(gè)從站的站號分別為1、5、9、13、17、21，設(shè)置主站和從站具有相同的通信波特率，建立完整的CC-LINK鏈路網(wǎng)絡(luò)，開通電源可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈接。CC-LINK網(wǎng)絡(luò)便于擴(kuò)展，如需增加機(jī)器人的數(shù)量可以往下分配站號并設(shè)置好相同的通信波特率，新的數(shù)據(jù)鏈路網(wǎng)建立完成。
[0026]本發(fā)明中針對不同類型的工件焊縫的數(shù)量和分布有所不同，為了完成所有焊縫的焊接，利用變位機(jī)中伺服電機(jī)精確定位，可實(shí)現(xiàn)多達(dá)16個(gè)工位的切換。在一個(gè)工位的具體焊接過程中，橫向相鄰的2個(gè)ROBOT (如ROBOTl和R0B0T2)和豎向相鄰的2個(gè)ROBOT (如R0B0T1和R0B0T6)之間可能由于焊接工藝的限制會(huì)產(chǎn)生動(dòng)作干涉區(qū)。為了簡化控制，豎向相鄰的2個(gè)ROBOT的焊接重疊區(qū)可以通過旋轉(zhuǎn)不同的工位安排合理的焊接工藝，使得在一個(gè)工位的焊接中沒有動(dòng)作干涉，橫向相鄰的2個(gè)ROBOT之間可能產(chǎn)生的干涉區(qū)是難以避免的，如圖2所示，對于RB2工作區(qū)域分為3個(gè)部分，其中，圖中RB2_PN1和RB1_PN3是R0B0T1和R0B0T2的干涉區(qū)，RB2_PN2是自由區(qū)，RB2_PN3和RB3_PN1是R0B0T2和R0B0T3的干涉區(qū)，其余的RB同樣方式定義。當(dāng)R0B0T2處于RB2_PN1區(qū)域工作，通過控制不允許R0B0T1進(jìn)入這一區(qū)域工作，有效避免了干涉問題，任何一臺機(jī)器人處于哪個(gè)工位的哪個(gè)工作區(qū)域會(huì)實(shí)時(shí)的通過CC-LINK網(wǎng)絡(luò)反饋給PLC，PLC會(huì)根據(jù)反饋的情況決定對某臺請求進(jìn)入該區(qū)域的機(jī)器人允許或者限制。當(dāng)六臺機(jī)器人全部完成當(dāng)前工位的焊接工作，通過變位機(jī)旋轉(zhuǎn)到下一工位繼續(xù)完成下面的工作。
[0027]本發(fā)明中系統(tǒng)中可以通過觸摸屏實(shí)時(shí)觀看系統(tǒng)各機(jī)器人、焊機(jī)、氣缸、變位機(jī)等當(dāng)前的狀態(tài)，具有完善的自動(dòng)和手動(dòng)功能，通過手動(dòng)功能可以選擇參與工作的機(jī)器人數(shù)量，實(shí)現(xiàn)每臺機(jī)器人的屏蔽或者某個(gè)工位的強(qiáng)制結(jié)束控制，可以使變位機(jī)完成工件夾緊和旋轉(zhuǎn)到任何工位。
[0028]在發(fā)明中當(dāng)某臺ROBOT出現(xiàn)故障(沒絲或者沒氣)，六臺ROBOT全部暫停(沒故障的ROBOT可通過Continue繼續(xù)執(zhí)行)，那么短時(shí)間內(nèi)可以恢復(fù)故障機(jī)器人之后，六臺機(jī)器人在斷點(diǎn)處繼續(xù)工作。假如故障短期內(nèi)沒法快速恢復(fù)，那么故障機(jī)器人回原位，并且被屏蔽掉，其他機(jī)器人斷點(diǎn)處繼續(xù)工作。某個(gè)時(shí)候發(fā)現(xiàn)了可以解決故障的方法，運(yùn)行的所有機(jī)器人暫停，恢復(fù)故障機(jī)器人，機(jī)器人在此工位結(jié)束的下個(gè)工位開始參與到以后的焊接工作中，之前錯(cuò)過的焊縫采用人工補(bǔ)焊。
[0029]本發(fā)明未涉及部分與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
[0030]雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種多機(jī)器人焊接系統(tǒng)的群控裝置，其特征在于:包括旋轉(zhuǎn)變換工件工位的變位機(jī)、PLC電控柜、若干臺通過焊機(jī)和機(jī)器人控制柜控制的多功能焊接機(jī)器人，且所述若干臺多功能焊接機(jī)器人分布在工件支撐架的兩側(cè)； 所述PLC電控柜內(nèi)部配置有CC-LINK主站控制模塊，每臺機(jī)器人控制柜都配有CC-LINK通信卡作為從站，通過CC-LINK通信線纜連接形成主從數(shù)據(jù)交互的單點(diǎn)對多點(diǎn)CC-LINK通信網(wǎng)，CC-LINK采用廣播循環(huán)通信方式，主站的循環(huán)數(shù)據(jù)區(qū)和各個(gè)從站的相對應(yīng)，從站的寄存器數(shù)據(jù)將被自動(dòng)刷新，實(shí)現(xiàn)主從雙方數(shù)據(jù)共享和實(shí)時(shí)反饋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多機(jī)器人焊接系統(tǒng)的群控裝置實(shí)現(xiàn)的一種多機(jī)器人焊接系統(tǒng)的群控方法，其特征在于:具體步驟如下: 在一個(gè)工位的焊接過程中，工件兩側(cè)都有多臺機(jī)器人參與焊接工作，橫向相鄰的2個(gè)多功能焊接機(jī)器人和豎向相鄰的2個(gè)多功能焊接機(jī)器人之間可能由于焊接工藝的限制會(huì)產(chǎn)生動(dòng)作干涉區(qū)； 當(dāng)豎向相鄰的2個(gè)多功能焊接機(jī)器人產(chǎn)生動(dòng)作干涉區(qū)時(shí)，可通過變位機(jī)旋轉(zhuǎn)不同的工位焊接，使得在一個(gè)工位的焊接中豎向相鄰的2個(gè)多功能焊接機(jī)器人沒有動(dòng)作干涉區(qū)； 當(dāng)橫向相鄰的2個(gè)多功能焊接機(jī)器人產(chǎn)生動(dòng)作干涉區(qū)時(shí)，通過CC-LINK網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)測每臺機(jī)器人工作在哪個(gè)區(qū)域并反饋給PLC電控柜，PLC電控柜會(huì)根據(jù)反饋的情況決定對某臺請求進(jìn)入該區(qū)域的機(jī)器人允許或者限制，只允許一臺機(jī)器人工作于所述干涉區(qū)，等其完成該區(qū)域的焊接工作后，才放開對相鄰機(jī)器人進(jìn)入該區(qū)域的限制； 當(dāng)所有機(jī)器人全部完成當(dāng)前工位的焊接工作，通過變位機(jī)旋轉(zhuǎn)到下一工位繼續(xù)完成下一工位的焊接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多機(jī)器人焊接系統(tǒng)的群控方法，其特征在于:每臺機(jī)器人的橫向工作區(qū)域分成三部分，中間為自由區(qū)，兩側(cè)為和相鄰機(jī)器人可能存在的干涉區(qū)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多機(jī)器人焊接系統(tǒng)的群控方法，其特征在于:當(dāng)某臺機(jī)器人出現(xiàn)故障時(shí)，所有機(jī)器人全部暫停，如果在一定時(shí)間內(nèi)可恢復(fù)故障機(jī)器人，則所有機(jī)器人在斷點(diǎn)處繼續(xù)工作；如果在一定時(shí)間內(nèi)無法恢復(fù)故障機(jī)器人，那么故障機(jī)器人回原位，并且被屏蔽掉，控制其他機(jī)器人在斷點(diǎn)處繼續(xù)工作；當(dāng)故障機(jī)器人修復(fù)后，運(yùn)行的所有機(jī)器人暫停，恢復(fù)故障機(jī)器人進(jìn)入工作狀態(tài)，故障機(jī)器人在此工位結(jié)束的下個(gè)工位開始參與到以后的焊接工作中，之前錯(cuò)過的焊縫采用人工補(bǔ)焊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種多機(jī)器人焊接系統(tǒng)的群控方法，其特征在于:所述機(jī)器人的故障包括沒絲或者沒氣。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多機(jī)器人焊接系統(tǒng)的群控方法，其特征在于:采用觸摸屏實(shí)時(shí)觀看系統(tǒng)當(dāng)前的狀態(tài)，通過手動(dòng)功能可選擇參與工作的機(jī)器人數(shù)量，實(shí)現(xiàn)每臺機(jī)器人的屏蔽或者某個(gè)工位的強(qiáng)制結(jié)束控制，并可控制變位機(jī)完成工件夾緊和旋轉(zhuǎn)到任何工位。
【文檔編號】B25J13/00GK104476027SQ201410649607
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月14日
【發(fā)明者】李鋒, 哲境, 王富林 申請人:南京熊貓電子股份有限公司, 南京熊貓電子裝備有限公司, 南京熊貓儀器儀表有限公司