本發(fā)明涉及智能控制領(lǐng)域，尤其涉及一種不示教免編程智能焊接機器人。

背景技術(shù)：

目前，用于焊接的智能化設(shè)備主要應用工業(yè)機器人集成，這種焊接機器人在焊接之前都要進行路徑編程，主要通過示教或者離線編程方式，編程時間長且復雜，因此只適用于批量產(chǎn)品的焊接，不適用于單件小批的工件焊接。對于比如重工業(yè)單件小批的大型鉚焊工件，這種焊接機器人無法應用，現(xiàn)在都是通過人工焊接作業(yè)，勞動強度大，效率低，焊接質(zhì)量參差不齊，工人的職業(yè)健康和安全問題也無法保障。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明公開了一種不示教免編程智能焊接機器人，具體方案如下包括：xyz機架、6關(guān)節(jié)機器人、結(jié)構(gòu)光傳感器、焊槍、智能焊接控制器、人機界面手持終端；

所述結(jié)構(gòu)光傳感器安裝在焊槍上，所述焊槍安裝在6關(guān)節(jié)機器人上，所述6關(guān)節(jié)機器人安裝在xyz機架上，所述智能焊接控制器對xyz機架和6關(guān)節(jié)機器人進行實時同步控制，所述人機界面手持終端與智能焊接控制器實時數(shù)據(jù)通信；

所述智能焊接控制器包括主控單元、xyz運動控制處理單元、6關(guān)節(jié)機器人控制處理單元；所述主控單元包括結(jié)構(gòu)光傳感處理單元、工藝庫單元、運動代碼解析處理單元、通訊及i/o處理單元。

該機器人在工作前無需進行焊接路徑編程，無需路徑示教，直接檢測焊縫進行自動化焊接，該機器人的工作流程如下：

s1：定位焊接起始點和焊接姿態(tài)；在上述智能焊接機器人的絕對坐標系中手動定位工件的焊接起始點和焊接姿態(tài)，建立所述智能焊接機器人的絕對坐標系和工件坐標系之間的對應關(guān)系；

s2：定位焊接分段閾值節(jié)點；所述焊接分段閾值節(jié)點和焊接起始點之間有個相對位置差，所述位置差具有x、y、z、a、c五個維度，其中x、y、z三個維度描述焊槍的空間位置，a、c兩個維度描述焊槍的焊接姿態(tài)；

s3：試跟蹤并獲取多個焊接分段節(jié)點存入fifo內(nèi)；

s4：返回起始點開始焊接；完成上述試跟蹤過程后，直接從焊接分段fifo中按序取得一個節(jié)點解析成g代碼指揮機器人進行一條小線段的焊接；

s5：完成一個焊接分段的焊接并更新fifo以及存儲分段g代碼；完成分段焊接后結(jié)構(gòu)光傳感器檢測獲取下一個分段節(jié)點信息存入fifo，并將上述焊接過的分段信息通過g代碼形式存儲至斷電保存的存儲器中；

s6：檢測無焊縫或者到達停止標志；

s7：判斷是否要進行多層多道焊接；按照存儲的焊接分段g代碼完全重復路徑的進行多層多道的焊接工作，在多層多道焊接過程中，結(jié)構(gòu)光傳感器(3)拍攝焊縫坡口，通過智能焊接控制器中的工藝庫單元處理分析進行微調(diào)所需的焊接工藝。

所述智能焊接控制器控制過程如下：結(jié)構(gòu)光傳感處理單元處理跟蹤的焊縫坡口信息以g代碼形式存儲成焊接分段運動代碼，工藝庫單元將運動代碼復合工藝信息，主控單元通過運動代碼解析處理單元將g代碼分解成分時插補線段數(shù)據(jù)，所述的分時可以按照工藝需求狀況設(shè)定微小的時間段；

主控單元通過通訊及i/o處理單元同時向xyz運動控制處理單元和6關(guān)節(jié)機器人控制處理單元發(fā)送上述的分時插補線段數(shù)據(jù)，實現(xiàn)xyz機架和6關(guān)節(jié)機器人的同步協(xié)調(diào)運動。

由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供的一種不示教免編程智能焊接機器人，前端結(jié)構(gòu)光傳感器直接檢測焊縫位置特征，引導智能焊接控制器協(xié)調(diào)xyz機架和6關(guān)節(jié)機器人同步運動，實時對焊縫進行智能化自主焊接。本發(fā)明最突出的優(yōu)點就是智能焊接機器人的操作無需對焊接工件進行路徑編程，無需示教，對單件產(chǎn)品的焊縫直接進行智能化自主焊接，解決了單件小批產(chǎn)品無法實現(xiàn)自動化焊接的問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明中智能焊接機器人的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中智能焊接控制器的原理圖；

圖3為本發(fā)明中智能焊接機器人的工作流程圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚完整的描述：

如圖1和圖2所示的一種不示教免編程智能焊接機器人具體的工作流程如下：

上述的智能焊接機器人完成設(shè)備回零511，確保智能焊接機器人所有操作建立在一個絕對坐標系下；

定位焊接起始點和焊接姿態(tài)512，描述了在上述智能焊接機器人的絕對坐標系中手動定位工件的焊接起始點和焊接姿態(tài)，建立所述智能焊接機器人的絕對坐標系和工件坐標系之間的對應關(guān)系；

定位焊接分段閾值節(jié)點513，所述焊接分段閾值節(jié)點和焊接起始點之間有個相對位置差，所述位置差具有x、y、z、a、c五個維度，其中x、y、z三個維度描述焊槍4的空間位置，a、c兩個維度描述焊槍4的焊接姿態(tài)，上述位置差描述了結(jié)構(gòu)光傳感器跟蹤檢測焊縫坡口的方向及大小閾值，通過g代碼來表示，記為g01x(δx)y(δy)z(δz)a(δa)c(δc)，g01為公知的直線加工代碼；

試跟蹤并獲取10個焊接分段節(jié)點存入fifo514，這個過程描述了無需焊接工件7的cad圖紙及路徑編程，也無需對焊接工件7進行路徑示教，按照上述分段閾值節(jié)點和焊接起始點的位置差描述的方向，直接通過結(jié)構(gòu)光傳感器3拍攝焊接工件7的焊縫坡口，檢測焊縫坡口的特征點比較，找到實際焊接分段節(jié)點和上一個焊接分段節(jié)點的位置差，通過g代碼來表示一段需要焊接小線段，并將此g代碼存入一個深度10的fifo中，上述數(shù)量10只是為了本發(fā)明描述方便，具體實施方案可以是相對合適的任意整數(shù)；

返回起始點開始焊接515，完成上述試跟蹤過程后，直接從焊接分段fifo中按序取得一條g代碼表示的焊接小線段進行焊接，完成一個節(jié)點焊接，同時獲取下一個節(jié)點信息存入fifo，并將焊接過的節(jié)點信息存儲516，上述焊接過的節(jié)點信息通過g代碼形式存儲至斷電保存的存儲器中，如果焊接工件7的位置沒有發(fā)生變化，上述g代碼可以指導智能焊接機器人對焊縫進行重復加工，例如完成多層多道焊接；

檢測無焊縫或者到達停止標志517，本發(fā)明的智能焊接機器人描述了一種通過結(jié)構(gòu)光傳感器3直接拍攝焊接工件7的焊縫坡口，來達到焊縫自動跟蹤的目標，本方法的結(jié)束出口就是焊縫的終點或者是認為的焊接工藝到達停止標志；

是否要進行多層多道焊接518，本發(fā)明描述了一種實際應用的多層多道焊接工藝，焊接工件7進行完一次焊接過程后，可能還需進行重復多次焊接，每一次的焊接過程，焊縫的特征是完全不同的，本發(fā)明為解決自動完成多層多道焊接工藝，特別描述了上述焊接路徑的g代碼表示及存儲，通過存儲的焊接路徑g代碼，可以完全重復路徑的進行多層多道的焊接工作，在多層多道焊接過程中，結(jié)構(gòu)光傳感器3同樣可以拍攝焊縫坡口，通過智能焊接控制器5中的工藝庫單元505處理分析，來進行微調(diào)所需的焊接工藝。

如圖2和圖3所示一種不示教免編程智能焊接機器人控制核心為智能焊接控制器5，控制過程如下：

結(jié)構(gòu)光傳感處理單元504處理跟蹤的焊縫坡口信息以g代碼形式存儲成運動代碼，工藝庫單元505將運動代碼復合工藝信息，主控單元501中通過運動代碼解析處理單元506將g代碼運動代碼分解成分時插補線段數(shù)據(jù)，所述的分時可以按照工藝需求狀況設(shè)定為1ms或者10ms等微小的時間段。主控單元501通過通訊及i/o處理單元507同時向xyz運動控制處理單元502和6關(guān)節(jié)機器人控制處理單元503發(fā)送上述的分時插補線段數(shù)據(jù)，實現(xiàn)xyz機架1和6關(guān)節(jié)機器人2的同步協(xié)調(diào)運動。這有別于傳統(tǒng)焊接機器人以6關(guān)節(jié)機器人控制處理單元作為主控單元的方式，這是本發(fā)明拋棄示教等路徑編程方式的關(guān)鍵。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。