本發(fā)明涉及一種焊接控制系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)：

焊接機器人常用與汽車生產(chǎn)線上，代替人工焊接，能夠大量的節(jié)省人力，而且能夠24小時工作。但是常用的焊接機器人控制系統(tǒng)在實用中還是存在著一定的缺陷，焊接不同工件的時候需要人工的選擇焊接程序，焊縫接質(zhì)量的檢測受人為因素的影響，控制流程單一，會使焊槍處于待機狀態(tài)，浪費焊接時間等問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：針對上述存在的問題，提供一種焊接控制系統(tǒng)及其控制方法，該控制系統(tǒng)能夠自動識別工件類型，從而自動選擇焊接程序 ，能夠自動檢測焊接質(zhì)量，該控制系統(tǒng)的控制方法能夠減少焊接時間，減少焊槍的待機時間。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明公開了一種焊接控制系統(tǒng)及其控制方法，所述第一工件識別攝像頭和第二工件識別攝像頭，分別與第一工件識別圖像處理模塊和第二工件識別圖像處理模塊連接，然后第一工件識別圖像處理模塊和第二工件識別圖像處理模塊分別連接到PLC的輸入端口上；第一工件識別攝像頭和第一工件識別圖像處理模塊構(gòu)成了第一圖像采集模塊，第二工件識別攝像頭和第二工件識別圖像處理模塊構(gòu)成了第二圖像采集模塊；第一焊接工作臺裝夾傳感器和第二焊接工作臺裝夾傳感器分別接在PLC的輸入端口上；焊接檢測攝像頭與焊縫圖像處理模塊連接，然后焊縫圖像處理模塊連接到PLC的輸入端口上；焊接工作臺距離傳感器連接在PLC的輸入端口上；焊接工作臺移動電機控制按鈕接在PLC的輸入端上；焊接機器人控制系統(tǒng)一端接PLC，另一端接機器人主體；第一焊接工作臺移動電機和第二焊接工作臺移動電機分別連接在第一接觸器的常開觸點上和第二接觸器的常開觸點上，然后第一接觸器和第二接觸器的線圈與PLC的輸出端相連；第一焊接工作臺轉(zhuǎn)動電機和第二焊接工作臺轉(zhuǎn)動電機分別連接在第三接觸器的常開觸點上和第四接觸器的常開觸點上，然后第三接觸器和第四接觸器的線圈與PLC的輸出端相連。

進(jìn)一步的，所述焊接機器人控制系統(tǒng)的內(nèi)部急停模塊、外部急停模塊、系統(tǒng)初始化模塊、零點確認(rèn)模塊、編程模塊、通訊模塊、焊接模塊全部都連接在機器人主控器上；焊接模塊由一個6軸伺服電機驅(qū)動放大器、6個伺服驅(qū)動電機和6個光電編碼器構(gòu)成；6軸伺服驅(qū)動電機放大器與機器人主控器相連，6個伺服驅(qū)動電機分別接在6軸伺服驅(qū)動電機放大器上，每給伺服驅(qū)動電機上都接一個光電編碼器，該焊接模塊夠成了一個閉環(huán)結(jié)構(gòu)；

所述內(nèi)部急停模塊用于整個焊接機器人控制系統(tǒng)的電路保護；所述外部急停模塊，用于緊急停止焊接機器人的工作狀態(tài)；系統(tǒng)初始化模塊，用于對焊接機器人進(jìn)行初始化；零點確認(rèn)模塊用于確認(rèn)焊接機器人各軸角度和零點是否準(zhǔn)確；編程模塊用于對需要焊接的工件進(jìn)行程序編制和存儲；通訊模塊用于和PLC進(jìn)行交互通訊；焊接模塊屬于執(zhí)行模塊，完成整個焊接工作。

進(jìn)一步的，所述第一工件識別攝像頭和第二工件識別攝像頭分別安裝在第一焊接工作臺和第二焊接工作臺上，用于檢測待焊接工件的形狀；所述第一焊接工作臺裝夾傳感器和第二焊接工作臺裝夾傳感器分別安裝在第一焊接工作臺和第二焊接工作臺上，用于檢測焊接工作臺上的夾具是否裝夾工件；所述焊接監(jiān)測攝像頭安裝在焊槍處，跟隨焊槍一起移動，用于檢測焊接的質(zhì)量；焊接工作臺距離傳感器采用的是對射式廣電傳感器，其發(fā)射端安裝在第一焊接工作臺上，接收端安裝在第二焊接工作臺上，用于檢測兩工作臺之間的距離；PLC與焊接機器人控制系統(tǒng)之間采用現(xiàn)場總線的方式進(jìn)行連接，其間的信號傳遞是雙向的，PLC通過焊接機器人控制系統(tǒng)讀取焊接機器人的工作狀態(tài)，同時PLC也發(fā)送指令給焊接機器人的控制系統(tǒng)來控制控制焊接機器人工作。

進(jìn)一步的，所述焊接控制系統(tǒng)的控制方法步驟如下：

（1）焊接機器人通電初始化；

（2）校正焊接機器人各軸的角度和零點位置，確定焊槍的坐標(biāo)；

（3）調(diào)節(jié)第一焊接工作臺和第二焊接工作臺的相對位置；

（4）裝夾工件；

（5）工件形狀識別；

（6）調(diào)用工件對應(yīng)的焊接程序；

（7）確定工件的焊接模式；

（8）工件焊接質(zhì)量檢測。

進(jìn)一步的，所述第一焊接工作臺和第二焊接工作臺之間的距離S是通過焊接工作臺移動電機控制按鈕對PLC 發(fā)送控制信號，控制第一焊接工作臺移動電機和第二焊接工作臺移動電機進(jìn)行調(diào)節(jié)的，光電傳感器對距離S進(jìn)行測量，然后將測量的距離以模擬量的形式發(fā)送給PLC，兩焊接工作臺間的距離S為一般為5～30m。

進(jìn)一步的，所述工件裝夾是人工完成的，當(dāng)工件裝夾完成后，第一焊接工作臺裝夾傳感器或第二焊接工作臺裝夾傳感器檢測到第一焊接工作臺上的夾具或第二焊接工作臺上的夾具裝夾有工件時，第一工件識別攝像頭或第二工件識別攝像頭才開始對工件的形狀進(jìn)行識別；

工件識別是通過第一工件識別攝像頭或第二工件識別攝像頭對工件的外形進(jìn)行采集，然后將采集的信息發(fā)送給第一工件識別圖像處理模塊或第二工件識別圖像處理模塊進(jìn)行圖像處理和信息保存，然后再將信息發(fā)送給PLC。

進(jìn)一步的，其特征是，所述調(diào)用工件對應(yīng)的焊接程序前，需先通過焊接機器人控制系統(tǒng)編程模塊將需要焊接工件的焊接程序編好，并分別保存為“工件1”、“工件2”、“工件3”......“工件N”；再通過第一圖像采集模塊或第二圖像采集模塊對工件的形狀采集處理后將信號發(fā)送給PLC；PLC通過處理后將采集到的圖像信號分別與所編制好的焊接程序“工件1”、“工件2”、“工件3”......“工件N”匹配；

在進(jìn)行工件焊接時，第一圖像采集模塊或第二圖像采集模塊采集并識別工件形狀，調(diào)用已經(jīng)匹配好的程序進(jìn)行焊接，若沒有匹配好的程序則不進(jìn)行工件焊接。

進(jìn)一步的，所述工件的焊接模式分為焊接工作臺旋轉(zhuǎn)和不旋轉(zhuǎn)兩種模式；

（1）焊接工作臺不旋轉(zhuǎn)模式，按照工件裝夾先后的順序來進(jìn)行焊接，哪個焊接工作臺上先裝夾工件，就先焊接哪個工件，焊接完后再焊接另一個焊接工作臺上的工件；

（2）焊接工作臺旋轉(zhuǎn)模式一，同焊接工作臺不旋轉(zhuǎn)模式一樣，按工件裝夾先后順序焊接；

（3）焊機工作臺旋轉(zhuǎn)模式二，哪個焊接工作臺上先裝夾工件，就先焊接哪個工件，當(dāng)焊接工作臺需要轉(zhuǎn)動時，在轉(zhuǎn)動期間，焊槍移動到第二個焊接工作臺處去焊接第二個工件，當(dāng)?shù)诙€焊接工作臺需要旋轉(zhuǎn)時，又移動到原來的焊接工作臺去焊接原來沒有焊接完的工件，若再次需要旋轉(zhuǎn)又去焊接第二個工件，按照這種焊接方式循環(huán)直到工件焊接完為止；

兩種模式的選擇依據(jù)為：

不需要焊接工作臺旋轉(zhuǎn)的工件，采用焊接工作臺不旋轉(zhuǎn)模式焊接；

焊槍移動的時間T1>工作臺旋轉(zhuǎn)的時間T2，采用焊接工作臺旋轉(zhuǎn)模式一焊接；

焊槍移動的時間T1<工作臺旋轉(zhuǎn)的時間T2，采用焊接工作臺旋轉(zhuǎn)模式二焊接；

其中焊槍移動的速度V一般為1～5m/s，焊槍移動的時間T1由第一焊接工作臺和第二焊接工作臺之間的距離S和焊槍移動的速度V決定。

進(jìn)一步的，所述工件焊接質(zhì)量檢測前，需要對焊接質(zhì)量的判斷樣本進(jìn)行采集，通過焊接檢測攝像頭采集三個以上的焊接樣本，焊接檢測攝像頭將采集到的信息發(fā)送給焊縫圖像處理模塊進(jìn)行處理和保存，再將信息發(fā)送給PLC；

焊接質(zhì)量檢測時，攝像頭跟隨焊槍移動，采集焊接信號，然后跟原來存儲的樣本信息相對比，進(jìn)而判斷焊接的質(zhì)量；質(zhì)量不達(dá)標(biāo)則需重新焊接。。

綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

（1）能夠自動選擇焊接程序，避免了人工選擇程序的麻煩和節(jié)省了選擇程序的時間。

同過圖像采集模塊能夠自動的識別工件的外形，從而自動調(diào)用編制好的焊接程序，避免了多次焊接不同工件進(jìn)行選擇程序的麻煩。

（2）避免了因人為檢測造成的焊接質(zhì)量不均。

焊接質(zhì)量檢測采用焊接攝像頭來進(jìn)行采樣檢測，通過與判斷樣本的對比從而確定焊接質(zhì)量的好壞，判斷樣本越多，焊接檢測越嚴(yán)格，得到的工件質(zhì)量越高。

（3）能夠減少焊接時間，減少焊槍的待機時間。

不同的工件采用不同的焊接模式能夠減少工件的焊接時間，提高生產(chǎn)效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作詳細(xì)的說明。

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1所示：本發(fā)明公開了一種焊接控制系統(tǒng)及其控制方法，所述第一工件識別攝像頭和第二工件識別攝像頭，分別與第一工件識別圖像處理模塊和第二工件識別圖像處理模塊連接，然后第一工件識別圖像處理模塊和第二工件識別圖像處理模塊分別連接到PLC的輸入端口上；第一工件識別攝像頭和第一工件識別圖像處理模塊構(gòu)成了第一圖像采集模塊，第二工件識別攝像頭和第二工件識別圖像處理模塊構(gòu)成了第二圖像采集模塊；第一焊接工作臺裝夾傳感器和第二焊接工作臺裝夾傳感器分別接在PLC的輸入端口上；焊接檢測攝像頭與焊縫圖像處理模塊連接，然后焊縫圖像處理模塊連接到PLC的輸入端口上；焊接工作臺距離傳感器連接在PLC的輸入端口上；焊接工作臺移動電機控制按鈕接在PLC的輸入端上；焊接機器人控制系統(tǒng)一端接PLC，另一端接機器人主體；第一焊接工作臺移動電機和第二焊接工作臺移動電機分別連接在第一接觸器的常開觸點上和第二接觸器的常開觸點上，然后第一接觸器和第二接觸器的線圈與PLC的輸出端相連；第一焊接工作臺轉(zhuǎn)動電機和第二焊接工作臺轉(zhuǎn)動電機分別連接在第三接觸器的常開觸點上和第四接觸器的常開觸點上，然后第三接觸器和第四接觸器的線圈與PLC的輸出端相連。

進(jìn)一步的，所述焊接機器人控制系統(tǒng)的內(nèi)部急停模塊、外部急停模塊、系統(tǒng)初始化模塊、零點確認(rèn)模塊、編程模塊、通訊模塊、焊接模塊全部都連接在機器人主控器上；焊接模塊由一個6軸伺服電機驅(qū)動放大器、6個伺服驅(qū)動電機和6個光電編碼器構(gòu)成；6軸伺服驅(qū)動電機放大器與機器人主控器相連，6個伺服驅(qū)動電機分別接在6軸伺服驅(qū)動電機放大器上，每給伺服驅(qū)動電機上都接一個光電編碼器，該焊接模塊夠成了一個閉環(huán)結(jié)構(gòu)；

所述內(nèi)部急停模塊用于整個焊接機器人控制系統(tǒng)的電路保護；所述外部急停模塊，用于緊急停止焊接機器人的工作狀態(tài)；系統(tǒng)初始化模塊，用于對焊接機器人進(jìn)行初始化；零點確認(rèn)模塊用于確認(rèn)焊接機器人各軸角度和零點是否準(zhǔn)確；編程模塊用于對需要焊接的工件進(jìn)行程序編制和存儲；通訊模塊用于和PLC進(jìn)行交互通訊；焊接模塊屬于執(zhí)行模塊，完成整個焊接工作。

進(jìn)一步的，所述第一工件識別攝像頭和第二工件識別攝像頭分別安裝在第一焊接工作臺和第二焊接工作臺上，用于檢測待焊接工件的形狀；所述第一焊接工作臺裝夾傳感器和第二焊接工作臺裝夾傳感器分別安裝在第一焊接工作臺和第二焊接工作臺上，用于檢測焊接工作臺上的夾具是否裝夾工件；所述焊接監(jiān)測攝像頭安裝在焊槍處，跟隨焊槍一起移動，用于檢測焊接的質(zhì)量；焊接工作臺距離傳感器采用的是對射式廣電傳感器，其發(fā)射端安裝在第一焊接工作臺上，接收端安裝在第二焊接工作臺上，用于檢測兩工作臺之間的距離；PLC與焊接機器人控制系統(tǒng)之間采用現(xiàn)場總線的方式進(jìn)行連接，其間的信號傳遞是雙向的，PLC通過焊接機器人控制系統(tǒng)讀取焊接機器人的工作狀態(tài)，同時PLC也發(fā)送指令給焊接機器人的控制系統(tǒng)來控制控制焊接機器人工作。

進(jìn)一步的，所述焊接控制系統(tǒng)的控制方法步驟如下：

（1）焊接機器人通電初始化；

（2）校正焊接機器人各軸的角度和零點位置，確定焊槍的坐標(biāo)；

（3）調(diào)節(jié)第一焊接工作臺和第二焊接工作臺的相對位置；

（4）裝夾工件；

（5）工件形狀識別；

（6）調(diào)用工件對應(yīng)的焊接程序；

（7）確定工件的焊接模式；

（8）工件焊接質(zhì)量檢測。

進(jìn)一步的，所述第一焊接工作臺和第二焊接工作臺之間的距離S是通過焊接工作臺移動電機控制按鈕對PLC 發(fā)送控制信號，控制第一焊接工作臺移動電機和第二焊接工作臺移動電機進(jìn)行調(diào)節(jié)的，光電傳感器對距離S進(jìn)行測量，然后將測量的距離以模擬量的形式發(fā)送給PLC，兩焊接工作臺間的距離S為一般為5～30m。小型工件的距離取5m，中型工件的距離取15m，大型工件的距離取30m。

進(jìn)一步的，所述工件裝夾是人工完成的，當(dāng)工件裝夾完成后，第一焊接工作臺裝夾傳感器或第二焊接工作臺裝夾傳感器檢測到第一焊接工作臺上的夾具或第二焊接工作臺上的夾具裝夾有工件時，第一工件識別攝像頭或第二工件識別攝像頭才開始對工件的形狀進(jìn)行識別；

工件識別是通過第一工件識別攝像頭或第二工件識別攝像頭對工件的外形進(jìn)行采集，然后將采集的信息發(fā)送給第一工件識別圖像處理模塊或第二工件識別圖像處理模塊進(jìn)行圖像處理和信息保存，然后再將信息發(fā)送給PLC。

進(jìn)一步的，其特征是，所述調(diào)用工件對應(yīng)的焊接程序前，需先通過焊接機器人控制系統(tǒng)編程模塊將需要焊接工件的焊接程序編好，并分別保存為“工件1”、“工件2”、“工件3”......“工件N”；再通過第一圖像采集模塊或第二圖像采集模塊對工件的形狀采集處理后將信號發(fā)送給PLC；PLC通過處理后將采集到的圖像信號分別與所編制好的焊接程序“工件1”、“工件2”、“工件3”......“工件N”匹配；

在進(jìn)行工件焊接時，第一圖像采集模塊或第二圖像采集模塊采集并識別工件形狀，調(diào)用已經(jīng)匹配好的程序進(jìn)行焊接，若沒有匹配好的程序則不進(jìn)行工件焊接。

進(jìn)一步的，所述工件的焊接模式分為焊接工作臺旋轉(zhuǎn)和不旋轉(zhuǎn)兩種模式；

（1）焊接工作臺不旋轉(zhuǎn)模式，按照工件裝夾先后的順序來進(jìn)行焊接，哪個焊接工作臺上先裝夾工件，就先焊接哪個工件，焊接完后再焊接另一個焊接工作臺上的工件；

（2）焊接工作臺旋轉(zhuǎn)模式一，同焊接工作臺不旋轉(zhuǎn)模式一樣，按工件裝夾先后順序焊接；

（3）焊機工作臺旋轉(zhuǎn)模式二，哪個焊接工作臺上先裝夾工件，就先焊接哪個工件，當(dāng)焊接工作臺需要轉(zhuǎn)動時，在轉(zhuǎn)動期間，焊槍移動到第二個焊接工作臺處去焊接第二個工件，當(dāng)?shù)诙€焊接工作臺需要旋轉(zhuǎn)時，又移動到原來的焊接工作臺去焊接原來沒有焊接完的工件，若再次需要旋轉(zhuǎn)又去焊接第二個工件，按照這種焊接方式循環(huán)直到工件焊接完為止；

兩種模式的選擇依據(jù)為：

不需要焊接工作臺旋轉(zhuǎn)的工件，采用焊接工作臺不旋轉(zhuǎn)模式焊接；

焊槍移動的時間T1>工作臺旋轉(zhuǎn)的時間T2，采用焊接工作臺旋轉(zhuǎn)模式一焊接；

焊槍移動的時間T1<工作臺旋轉(zhuǎn)的時間T2，采用焊接工作臺旋轉(zhuǎn)模式二焊接；

其中焊槍移動的速度V一般為1～5m/s，焊槍移動的時間T1由第一焊接工作臺和第二焊接工作臺之間的距離S和焊槍移動的速度V決定。一般情況下焊槍移動的越快越好，此處焊槍的移動速度取4m/s。

進(jìn)一步的，所述工件焊接質(zhì)量檢測前，需要對焊接質(zhì)量的判斷樣本進(jìn)行采集，通過焊接檢測攝像頭采集三個以上的焊接樣本，焊接檢測攝像頭將采集到的信息發(fā)送給焊縫圖像處理模塊進(jìn)行處理和保存，再將信息發(fā)送給PLC；

焊接質(zhì)量檢測時，攝像頭跟隨焊槍移動，采集焊接信號，然后跟原來存儲的樣本信息相對比，進(jìn)而判斷焊接的質(zhì)量；質(zhì)量不達(dá)標(biāo)則需重新焊接。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。