CN107755857A - 一种机器人扫描焊枪系统及其参数自动下达方法 - Google Patents
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Abstract
本文公开了一种机器人扫描焊枪系统及其参数自动下达方法。该系统包括激光打标机、水冷机器人焊枪、微型摄像头、机器人控制柜、焊接电源、数据釆集卡以及计算机。方法为：首先在计算机中建立一套焊接工艺参数数据库以及二维码识别软件模块；然后通过激光打标机给待焊工件打标具有焊接参数代号的二维码；接着通过机器人焊枪上的微型摄像头识别工件上的二维码；通过识别的二维码信息去计算机中的焊接工艺参数数据库调取焊接工艺参数；然后将焊接工艺参数传送到机器人控制柜中，进而传送到焊接电源，最终实现焊接参数自动下达的机器人自动焊接。本发明有利于提高焊接效率，保证焊接产品质量稳定性，同时实现了焊接缺陷的可追溯性。
Description
技术领域
本发明属于数字化焊接技术领域，特别是一种机器人扫描焊枪系统及其参数自动下达方法。
背景技术
随着信息化技术的进步及广泛应用，“数字化”的概念越来越清晰地呈现在人们面前。现代生产对高品质、高效率的迫切需求，如何提高焊接技术的数字化、智能化程度日益成为焊接技术应用领域的研究热点。
目前，焊接机器人在焊接车间的应用越来越广泛，焊接之前需要预先设定好机器人焊接工艺参数，比如常见的福尼斯焊接电源，采用调用JOB号模式，预先在焊机上设定好包含焊接工艺参数的JOB号，机器人通过调用焊接电源JOB号获取实际的焊接工艺参数，存在效率低下的问题，不能保证焊接产品质量的稳定性，也不能对焊接缺陷进行焊后追溯。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高焊接数字化自动化程度，提高焊接效率，保证焊缝质量稳定性的机器人扫描焊枪系统及其参数自动下达方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种机器人扫描焊枪系统，包括激光打标机、水冷机器人焊枪、微型摄像头、机器人控制柜、焊接电源、数据釆集卡以及计算机；所述微型摄像头集成于水冷机器人焊枪手柄下端，且微型摄像头的数据输出端接入计算机；数据采集卡输入端通过数据线与计算机相连，输出端接入机器人控制柜，机器人与焊接电源通过电缆线相连，焊接电源为水冷机器人焊枪提供电源；
首先在计算机中建立一套焊接工艺参数数据库以及二维码识别软件模块；然后通过激光打标机给待焊工件打标具有焊接参数代号的二维码；接着通过机器人焊枪上的微型摄像头识别工件上的二维码；通过识别的二维码信息去计算机中的焊接工艺参数数据库调取焊接工艺参数；然后将焊接工艺参数传送到机器人控制柜中，进而传送到焊接电源，最终实现焊接参数自动下达的机器人自动焊接。
进一步地，所述水冷机器人焊枪为PMIG机器人焊枪，该焊枪的手柄重新开模成形，手柄下端设置一个微型摄像头的模块，微型摄像头用于摄取二维码图像。
进一步地，所述微型摄像头的法线方向与焊枪手柄平行，且摄像头外部设置保护盖。
进一步地，所述计算机包括基于焊接数据库模块、二维码识别模块和焊接参数下达模块，其中：
焊接数据库模块基于SQL Serve软件平台，用于建立焊接工艺参数数据库；
二维码识别模块基于LabVIEW软件平台，用于识别微型摄像头采集到的二维码，并通过识别二维码信息文本从焊接数据库模块中调取被焊工件的焊接工艺参数；
焊接参数下达模块基于数据采集卡，用于计算机与机器人控制柜通信，即将焊接工艺参数以数字信号的形式传送到机器人控制柜，进而下达到焊接电源。
一种基于所述的机器人扫描焊枪系统的参数自动下达方法，包括以下步骤：
步骤1、在计算机中构建焊接数据库模块、二维码识别模块，其中焊接数据库模块中存储所有被焊工件的焊接工艺参数；
步骤2、通过激光打标机给每个待焊工件打标具有焊接参数代号的二维码；
步骤3、通过机器人焊枪上的微型摄像头摄取工件上的二维码图像，进而传输到计算机中，基于计算机中的二维码识别模块实现二维码的识别；
步骤4、通过识别的二维码信息文本去计算机中的焊接工艺参数数据库调取焊接工艺参数；
步骤5、将焊接工艺参数传送到机器人控制柜中，进而传送到焊接电源，最终实现焊接参数自动下达的机器人自动焊接。
进一步地，步骤1所述焊接数据库模块中存储所有被焊工件的焊接工艺参数，焊接工艺参数包括工作令号、行业类别、产品代号、部件代号、零件名称代号以及焊缝代号、焊接方法、焊接电流、焊接电压、焊接速度、送丝速度、焊材牌号与规格、保护气类型与流量。
进一步地，步骤2中所述二维码的类型为QR二维码，二维码信息包括产品代号、部件代号、零件名称代号以及焊缝代号。
进一步地，步骤3所述二维码识别模块的单次识别时间为60～200ms。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)采用二维码技术，提高了焊接的数字化自动化程度；(2)有利于保证焊接产品质量稳定性、焊接缺陷的可追溯性。
附图说明
图1为本发明的参数自动下达示意图。
图2为计算机中软件模块示意流程图。
图3为本发明的机器人扫描焊枪结构示意图。
具体实施方式
结合图1～2，本发明机器人扫描焊枪系统，包括激光打标机、水冷机器人焊枪、微型摄像头、机器人控制柜、焊接电源、数据釆集卡以及计算机；所述微型摄像头集成于水冷机器人焊枪手柄下端，且微型摄像头的数据输出端接入计算机；数据采集卡输入端与计算机相连，输出端接入机器人控制柜，机器人与焊接电源通过电缆线相连，焊接电源为水冷机器人焊枪提供电源；
首先在计算机中建立一套焊接工艺参数数据库以及二维码识别软件模块；然后通过激光打标机给待焊工件打标具有焊接参数代号的二维码；接着通过机器人焊枪上的微型摄像头识别工件上的二维码；通过识别的二维码信息去计算机中的焊接工艺参数数据库调取焊接工艺参数；然后将焊接工艺参数传送到机器人控制柜中，进而传送到焊接电源，最终实现焊接参数自动下达的机器人自动焊接。
结合图3，所述水冷机器人焊枪为PMIG机器人焊枪3，该焊枪手柄4重新开模成形，焊枪手柄4下端设置一个微型摄像头2的模块，微型摄像头2用于摄取二维码图像。所述微型摄像头2的法线方向与焊枪手柄4平行，且微型摄像头2外部设置保护盖1。
进一步地，所述计算机包括基于焊接数据库模块、二维码识别模块和焊接参数下达模块，其中：
焊接数据库模块基于SQL Serve软件平台，用于建立焊接工艺参数数据库；
二维码识别模块基于LabVIEW软件平台，用于识别微型摄像头采集到的二维码，并通过识别二维码信息文本从焊接数据库模块中调取被焊工件的焊接工艺参数；
焊接参数下达模块基于数据采集卡，用于计算机与机器人控制柜通信，即将焊接工艺参数以数字信号的形式传送到机器人控制柜，进而下达到焊接电源。
结合图1～2，一种机器人扫描焊枪系统及其参数自动下达方法，包括以下步骤：
步骤1、在计算机中构建焊接数据库模块、二维码识别模块，其中焊接数据库模块中存储所有被焊工件的焊接工艺参数；
步骤2、通过激光打标机给每个待焊工件打标具有焊接参数代号的二维码；
步骤3、通过机器人焊枪上的微型摄像头摄取工件上的二维码图像，进而传输到计算机中，基于计算机中的二维码识别模块实现二维码的快速识别；
步骤4、通过识别的二维码信息文本去计算机中的焊接工艺参数数据库调取焊接工艺参数；
步骤5、将焊接工艺参数传送到机器人控制柜中，进而传送到焊接电源，最终实现焊接参数自动下达的机器人自动焊接。
进一步地，步骤1所述焊接数据库模块中存储所有被焊工件的焊接工艺参数，焊接工艺参数包括工作令号、行业类别、产品代号、部件代号、零件名称代号以及焊缝代号、焊接方法、焊接电流、焊接电压、焊接速度、送丝速度、焊材牌号与规格、保护气类型与流量。
进一步地，步骤2中所述二维码的类型为QR二维码，二维码信息包括产品代号、部件代号、零件名称代号以及焊缝代号。
进一步地，步骤3所述二维码识别模块的单次识别时间为60～200ms，二维码识别时间高效准确。
实施例1
本实施例的机器人扫描焊枪系统及其参数自动下达方法是基于LabVIEW与SQLServe的数字化焊接技术，把QR二维码技术通过LabVIEW与SQL Serve的平台应用到焊接技术领域，硬件部分包括：20W光纤激光打标机一台、宾采尔水冷式455D机器人扫描焊枪一套、微型摄像头MX808一个、Fronius焊接电源一套、研华USB-4711数据釆集卡一套以及计算机一套；软件部分主要由LabVIEW以及SQL Serve组成。结合图1～2，本方法具体包括以下步骤：
步骤1、基于SQL Serve软件平台，在计算机建立一套包括工作令号、行业类别、产品代号、部件代号、零件名称代号以及焊缝代号、焊接方法、焊接电流、焊接电压、焊接速度、送丝速度、焊材牌号与规格、保护气类型与流量的焊接工艺参数数据库，基于LabVIEW设计QR二维码识别软件模块；
步骤2、通过激光打标机给每个待焊工件打标具有焊接参数代号的二维码；
步骤3、通过机器人焊枪上的微型摄像头摄取工件上的二维码图像，进而传输到计算机中，基于计算机中的二维码识别模块实现二维码的快速识别；
步骤4、通过识别的二维码信息文本去计算机中的焊接工艺参数数据库调取焊接工艺参数；
步骤5、将焊接工艺参数传送到机器人控制柜中，进而传送到焊接电源，最终实现焊接参数自动下达的机器人自动焊接。
结合图1，二维码为目前最常用的QR二维码，尺寸为30mm×30mm，二维码信息包括产品代号、部件代号、零件名称代号以及焊缝代号。打标二维码信息的待焊工件材料可以为普通碳钢，铝、铜以及不锈钢等常用焊接材料，尺寸为200×150×6mm，二维码通过激光打标机统一在工件的左下角位置进行打标，便于后续机器人扫描焊枪识别。
结合图3，该机器人扫描焊枪为自主研发的新型PMIG水冷式焊枪，具有快速识别二维码的功能。MX808微型摄像头安装在焊枪手柄下端，本套微型摄像头有以下特点：
1、采用462+2377高清芯片，色彩逼真；
2、采用高品质五玻200W高清小镜头，真实还原色彩，图像清晰；
3、采样速率30fps/s，插值像素达到1600W以上；
4、高速USB2.0接口，全面兼容USB1.1，画面清晰流畅；
5、体积小巧，对焊枪干涉小；
6、全面支持Windows Xp、Windows7系统，无需安装驱动，即插即用；
7、拍摄范围广：2～100cm，完全满足系统要求。
结合图3，为了防止焊接时产生的飞溅对微型摄像头的影响，在摄像头外部增加了一个旋钮式开启的简易保护盖1，方便开合且起到很好的保护作用。
具体焊接过程如下：基于SQL Serve与LabVIEW软件平台，首先在计算机中建立一套包括工作令号、行业类别、产品代号、部件代号、零件名称代号以及焊缝代号、焊接方法、焊接电流、焊接电压、焊接速度、送丝速度、焊材牌号与规格、保护气类型与流量的焊接工艺参数数据库以及QR二维码识别软件模块；然后通过激光打标机给待焊工件打标具有焊接参数代号的二维码；接着通过机器人焊枪上的微型摄像头识别工件上的二维码；通过识别的二维码信息去计算机中的焊接工艺参数数据库调取焊接工艺参数；然后将焊接工艺参数传送到机器人控制柜中，进而传送到焊接电源，最终实现焊接参数自动下达的机器人自动焊接。
本发明提高了焊接的数字化自动化程度，有利于提高焊接效率，保证焊接产品质量稳定性，实现了焊接缺陷的可追溯性。
Claims (8)
1.一种机器人扫描焊枪系统，其特征在于，包括激光打标机、水冷机器人焊枪、微型摄像头、机器人控制柜、焊接电源、数据釆集卡以及计算机；所述微型摄像头集成于水冷机器人焊枪手柄下端，且微型摄像头的数据输出端接入计算机；数据采集卡输入端通过数据线与计算机相连，输出端接入机器人控制柜，机器人与焊接电源通过电缆线相连，焊接电源为水冷机器人焊枪提供电源；
首先在计算机中建立一套焊接工艺参数数据库以及二维码识别软件模块；然后通过激光打标机给待焊工件打标具有焊接参数代号的二维码；接着通过机器人焊枪上的微型摄像头识别工件上的二维码；通过识别的二维码信息去计算机中的焊接工艺参数数据库调取焊接工艺参数；然后将焊接工艺参数传送到机器人控制柜中，进而传送到焊接电源，最终实现焊接参数自动下达的机器人自动焊接。
2.根据权利要求1所述的机器人扫描焊枪系统，其特征在于，所述水冷机器人焊枪为PMIG机器人焊枪，该焊枪的手柄重新开模成形，手柄下端设置一个微型摄像头的模块，微型摄像头用于摄取二维码图像。
3.根据权利要求1所述的机器人扫描焊枪系统，其特征在于，所述微型摄像头的法线方向与焊枪手柄平行，且摄像头外部设置保护盖。
4.根据权利要求1所述的机器人扫描焊枪系统，其特征在于，所述计算机包括基于焊接数据库模块、二维码识别模块和焊接参数下达模块，其中：
焊接数据库模块基于SQL Serve软件平台，用于建立焊接工艺参数数据库；
二维码识别模块基于LabVIEW软件平台，用于识别微型摄像头采集到的二维码，并通过识别二维码信息文本从焊接数据库模块中调取被焊工件的焊接工艺参数；
焊接参数下达模块基于数据采集卡，用于计算机与机器人控制柜通信，即将焊接工艺参数以数字信号的形式传送到机器人控制柜，进而下达到焊接电源。
5.一种基于权利要求1所述的机器人扫描焊枪系统的参数自动下达方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、在计算机中构建焊接数据库模块、二维码识别模块，其中焊接数据库模块中存储所有被焊工件的焊接工艺参数；
步骤2、通过激光打标机给每个待焊工件打标具有焊接参数代号的二维码；
步骤3、通过机器人焊枪上的微型摄像头摄取工件上的二维码图像，进而传输到计算机中，基于计算机中的二维码识别模块实现二维码的识别；
步骤4、通过识别的二维码信息文本去计算机中的焊接工艺参数数据库调取焊接工艺参数；
步骤5、将焊接工艺参数传送到机器人控制柜中，进而传送到焊接电源，最终实现焊接参数自动下达的机器人自动焊接。
6.根据权利要求5所述机器人扫描焊枪系统的参数自动下达方法，其特征在于，步骤1所述焊接数据库模块中存储所有被焊工件的焊接工艺参数，焊接工艺参数包括工作令号、行业类别、产品代号、部件代号、零件名称代号以及焊缝代号、焊接方法、焊接电流、焊接电压、焊接速度、送丝速度、焊材牌号与规格、保护气类型与流量。
7.根据权利要求5所述机器人扫描焊枪系统的参数自动下达方法，其特征在于，步骤2中所述二维码的类型为QR二维码，二维码信息包括产品代号、部件代号、零件名称代号以及焊缝代号。
8.根据权利要求5所述机器人扫描焊枪系统的参数自动下达方法，其特征在于，步骤3所述二维码识别模块的单次识别时间为60～200ms。
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