機(jī)器人激光焊接視覺(jué)檢測(cè)程控系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)器人焊接技術(shù)領(lǐng)域，特別提供了一種機(jī)器人激光焊接視覺(jué)檢測(cè)程控系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)工業(yè)迅猛發(fā)展，焊接機(jī)器人應(yīng)該廣泛應(yīng)用到了機(jī)械、汽車、船舶、航天制造等諸多領(lǐng)域。焊接機(jī)器人的應(yīng)用主要是為了適應(yīng)更高標(biāo)準(zhǔn)的焊接要求，滿足更嚴(yán)格的指標(biāo)，提供更精準(zhǔn)的焊接技術(shù)解決方案。所以在日常的焊接機(jī)器人應(yīng)用方面，必須提供一套完善的安全系統(tǒng)，不僅能夠保證焊接品質(zhì)，同時(shí)有效規(guī)避因?yàn)楫惓２僮髟斐傻陌踩鹿拾l(fā)生。
[0003]但是現(xiàn)有激光視覺(jué)檢測(cè)程控系統(tǒng)均由焊前焊縫視頻跟蹤系統(tǒng)和激光焊后質(zhì)量視頻檢測(cè)系統(tǒng)組成，簡(jiǎn)言之，現(xiàn)有的系統(tǒng)在焊前跟蹤和焊后檢測(cè)兩個(gè)方面是相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)。如果激光焊接設(shè)備需要實(shí)現(xiàn)上述兩個(gè)功能，兩個(gè)系統(tǒng)需要同時(shí)投入，至少需要兩組視頻采集設(shè)備，因此出現(xiàn)了機(jī)構(gòu)復(fù)雜、費(fèi)用昂貴的問(wèn)題。
[0004]所以，在本技術(shù)領(lǐng)域，急需一種將兩個(gè)系統(tǒng)結(jié)合統(tǒng)一新的替代品出現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種機(jī)器人焊接技術(shù)，特別提供了一種機(jī)器人激光焊接視覺(jué)檢測(cè)程控系統(tǒng)。
[0006]機(jī)器人激光焊接視覺(jué)檢測(cè)程控系統(tǒng)，用于焊前焊縫跟蹤與激光焊后質(zhì)量檢測(cè)，其特征在于:由PLC、高清視頻攝像頭、控制面板、機(jī)器人、激光器和激光頭組成；其中高清視頻攝像頭、控制面板和機(jī)器人通過(guò)總線直接連接于PLC，其四者的通信通過(guò)總線進(jìn)行連接；機(jī)器人和激光頭通過(guò)激光器連接，其四者的通信通過(guò)總線進(jìn)行連接。
[0007]PLC負(fù)責(zé)高清視頻攝像頭、機(jī)器人、激光器之間的程序邏輯控制。
[0008]本實(shí)用新采用了高清視頻采集裝置一一高清視頻攝像頭，負(fù)責(zé)檢測(cè)焊縫位置及焊接質(zhì)量。本發(fā)明采用高清視頻攝像頭的目的在于能夠高清采集影像，便于PLC的分析與控制，視頻識(shí)別率更高，影像識(shí)別速度更快，PLC分析與控制能力更強(qiáng)，提高工作效率。
[0009]控制面板具體為觸摸屏，負(fù)責(zé)具體的參數(shù)設(shè)置及自動(dòng)啟動(dòng)。本發(fā)明實(shí)用觸摸屏作為控制面板，目的在于減少按鈕的設(shè)置，降低了按鈕的機(jī)械故障率，防止因?yàn)闄C(jī)械故障造成操作延緩或無(wú)法完成；同時(shí)觸摸屏能夠?qū)嶋H工況改變操作作業(yè)界面，減少誤操作行為出現(xiàn)，而且簡(jiǎn)化了操作流程。通過(guò)觸摸屏完成手動(dòng)及自動(dòng)操作和參數(shù)的設(shè)置，根據(jù)不同的產(chǎn)品設(shè)置不同的參數(shù)。操作參數(shù)的設(shè)置只需要簡(jiǎn)單的選擇下配方的名稱，并將相應(yīng)的程序下載到PLC即可，無(wú)需工程師操作，一般操作工即可完成產(chǎn)品種類的快速切換。
[0010]激光器為激光發(fā)生裝置；激光頭為焊接頭。
[0011]高清視頻攝像頭固定在機(jī)器人的第6軸上。
[0012]本發(fā)明在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中，還配備了 PLC控制攝像頭控制系統(tǒng)、機(jī)器人視頻檢測(cè)包、PLC軟件系統(tǒng)和觸摸屏組態(tài)系統(tǒng)組合成的程控系統(tǒng)，更加完善了日常焊接機(jī)器人的控制與操作。
[0013]高清視頻攝像頭固定在機(jī)器人的第6軸上，高清視頻攝像頭坐標(biāo)系與機(jī)器人坐標(biāo)系通過(guò)算法形成統(tǒng)一，把焊縫的空間位置變換到機(jī)器人的坐標(biāo)系中，以完成焊縫跟蹤檢測(cè)。
[0014]在焊接過(guò)程中，通過(guò)程控系統(tǒng)、視頻高清視頻攝像頭完成焊前焊縫檢測(cè)的工作。通過(guò)焊縫的檢測(cè)，確定焊縫在高清視頻攝像頭系統(tǒng)中的空間坐標(biāo)，然后通過(guò)算法轉(zhuǎn)換到機(jī)器人的坐標(biāo)系統(tǒng)中。在機(jī)器人確定焊縫的位置后，自動(dòng)完成位置走動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)焊縫跟蹤，自動(dòng)焊接。焊接完成后，通過(guò)PLC軟件系統(tǒng)，機(jī)器人會(huì)在焊接完成點(diǎn)，按原路返回，與此同時(shí)高清視頻攝像頭完成焊縫質(zhì)量的檢測(cè)，并判斷產(chǎn)品是否合格。
[0015]通過(guò)觸摸屏來(lái)觸發(fā)啟動(dòng)信號(hào)，PLC根據(jù)啟動(dòng)信號(hào)及參數(shù)自動(dòng)選擇相應(yīng)的程序，并通過(guò)程序發(fā)送指令啟動(dòng)機(jī)器人和高清視頻攝像頭。機(jī)器人首先運(yùn)行到焊縫起始位置，啟動(dòng)高清視頻攝像頭對(duì)焊縫位置進(jìn)行掃描。在高清視頻攝像頭確定了焊縫在本系統(tǒng)內(nèi)的位置空間后，PLC通過(guò)算法把焊縫的空間位置變換為機(jī)器人坐標(biāo)系中的位置，完成與機(jī)器人的空間位置轉(zhuǎn)換。機(jī)器人根據(jù)該位置來(lái)調(diào)動(dòng)激光頭，把焦距對(duì)準(zhǔn)指定位置進(jìn)行焊接。焊接完成后，機(jī)器人停留在焊接完成位置。這時(shí)通過(guò)PLC控制攝像頭控制系統(tǒng)解除高清視頻攝像頭的焊縫位置跟蹤指令，同時(shí)調(diào)動(dòng)焊縫質(zhì)量檢測(cè)指令。機(jī)器人沿著原路快速返回到焊縫起始位置，在返回過(guò)程當(dāng)中，高清視頻攝像頭對(duì)焊縫質(zhì)量進(jìn)行全面檢測(cè)。檢測(cè)完成后機(jī)器人快速返回原位，解除焊縫質(zhì)量檢測(cè)指令，同時(shí)將檢測(cè)結(jié)果匯總報(bào)告至PLC，并傳輸?shù)接|摸屏。
[0016]本發(fā)明將激光焊前焊縫跟蹤與激光焊后質(zhì)量檢測(cè)結(jié)合在一起，在硬件方面僅使用一個(gè)視頻攝像頭完成了現(xiàn)有技術(shù)中兩個(gè)設(shè)置多個(gè)攝像頭才能完成全部功能，所以硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投入及日后維護(hù)費(fèi)用低。
[0017]本發(fā)明具有以下技術(shù)效果:
[0018]1、降低成本。
[0019]本發(fā)明通過(guò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，在實(shí)現(xiàn)全部功能的前提下，只配備一個(gè)高清視頻攝像頭代替現(xiàn)有技術(shù)中兩個(gè)甚至兩個(gè)以上的視頻采集裝置，在硬件投入和日后的維修維護(hù)上，較小了成本的支出，提高了經(jīng)濟(jì)效益。
[0020]2、降低節(jié)拍，節(jié)省時(shí)間，節(jié)能降耗，提高效率。
[0021]通過(guò)使用本發(fā)明，可以有效地降低生產(chǎn)節(jié)拍。與完成焊接后單獨(dú)進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)掃描的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過(guò)機(jī)器人在返回原位的過(guò)程中完成掃描檢測(cè)全部作業(yè)，能夠有效降低節(jié)拍I秒以上，從長(zhǎng)久的生產(chǎn)作業(yè)來(lái)看，能夠在一定程度上提高產(chǎn)能和工作效率；同時(shí)減少了能源的消耗，兼具節(jié)能降耗的作用。
[0022]3、提升成品質(zhì)量。
[0023]本發(fā)明創(chuàng)新性質(zhì)地將機(jī)器人操作完全增加到了焊縫質(zhì)量檢測(cè)作業(yè)當(dāng)中，取代了中機(jī)器人只能檢測(cè)部分焊縫的現(xiàn)有技術(shù)，通過(guò)智能化的操作，無(wú)過(guò)錯(cuò)的機(jī)械執(zhí)行，機(jī)器人檢測(cè)焊縫，能夠有效提尚焊接質(zhì)量，大幅降低次品或廢品率。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為機(jī)器人激光焊接視覺(jué)檢測(cè)程控系統(tǒng)各組成部分位置關(guān)系示意圖。
[0025]實(shí)施方式
[0026]實(shí)施例1
[0027]本實(shí)施例提供一種機(jī)器人焊接技術(shù)，特別提供了一種機(jī)器人激光焊接視覺(jué)檢測(cè)程控系統(tǒng)。
[0028]機(jī)器人激光焊接視覺(jué)檢測(cè)程控系統(tǒng)，用于焊前焊縫跟蹤與激光焊后質(zhì)量檢測(cè)，其特征在于:由PLC、高清視頻攝像頭、控制面板、機(jī)器人、激光器和激光頭組成；其中高清視頻攝像頭、控制面板和機(jī)器人通過(guò)總線直接連接于PLC，其四者的通信通過(guò)總線進(jìn)行連接；機(jī)器人和激光頭通過(guò)激光器連接，其四者的通信通過(guò)總線進(jìn)行連接。
[0029]PLC負(fù)責(zé)高清視頻攝像頭、機(jī)器人、激光器之間的程序邏輯控制。
[0030]本實(shí)用新采用了高清視頻采集裝置一一高清視頻攝像頭，負(fù)責(zé)檢測(cè)焊縫位置及焊接質(zhì)量。本實(shí)施例采用高清視頻攝像頭的目的在于能夠高清采集影像，便于PLC的分析與控制，視頻識(shí)別率更高，影像識(shí)別速度更快，PLC分析與控制能力更強(qiáng)，提高工作效率。
[0031]控制面板具體為觸摸屏，負(fù)責(zé)具體的參數(shù)設(shè)置及自動(dòng)啟動(dòng)。本實(shí)施例實(shí)用觸摸屏作為控制面板，目的在于減少按鈕的設(shè)置，降低了按鈕的機(jī)械故障率，防止因?yàn)闄C(jī)械故障造成操作延緩或無(wú)法完成；同時(shí)觸摸屏能夠?qū)嶋H工況改變操作作業(yè)界面，減少誤操作行為出現(xiàn)，而且簡(jiǎn)化了操作流程