一种基于触碰寻位校准的管板焊接系统及其焊接方法
阅读说明：本技术 一种基于触碰寻位校准的管板焊接系统及其焊接方法 (Tube plate welding system based on touch position finding calibration and welding method thereof ) 是由 张庆芳 马德乐 宋磊 汪先鹏 于 2020-12-19 设计创作，主要内容包括：本发明涉及焊接技术领域,具体涉及一种基于触碰寻位校准的管板焊接系统及其焊接方法,设置ABB触碰寻位系统用以测量工件尺寸偏差,为焊接系统修正位置提供数据源,其通过模拟量通讯将测量的数据传递给ABB系统进行处理；所述ABB系统负责焊接轨迹的执行,接收来自焊接系统的指令信号,并通过指令对预定轨迹进行调整,所述焊接系统接受HMI系统信号通过计算得出产品偏差数据,并将偏差数据传递给ABB系统。本发明通过ABB触碰寻位系统测量放置在变位机上的不同板件和管件相对于标准点之间的位置数据,并通过ABB机器人软件系统处理后,实现焊接系统自动偏移加工,具有很强的实用性。(The invention relates to the technical field of welding, in particular to a tube plate welding system based on touch position finding calibration and a welding method thereof.A ABB touch position finding system is arranged for measuring the size deviation of a workpiece, a data source is provided for the correction position of the welding system, and measured data are transmitted to the ABB system for processing through analog quantity communication; the ABB system is responsible for executing the welding track, receives command signals from the welding system, adjusts the preset track through the commands, receives HMI system signals, obtains product deviation data through calculation, and transmits the deviation data to the ABB system. According to the invention, the ABB touch position-finding system is used for measuring the position data of different plates and pipes placed on the positioner relative to the standard points, and after the position data is processed by the ABB robot software system, the automatic offset processing of the welding system is realized, so that the welding system has strong practicability.)
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种基于触碰寻位校准的管板焊接系统及其焊接方法。
背景技术
管板焊接是指ABB机器人利用氩弧焊焊接方法把待焊接板子和待焊接管子焊接到一起的加工过程。传统加工都是人参与其中实现对工件的焊接。有些采用的机器的加工过程由于产品存在一定尺寸公差，此公差超过设备允许公差，用户在使用过程中需要按照每次不同工件进行人工示教，示教后才能自动加工。
在现有技术的板管焊接系统中，由于被焊接工件由于人为上工件存在一定尺寸公差，现有的加工精度也有公差，因此这两个公差的结合超过设备允许公差，用户在使用过程中需要按照每次不同工件进行人工示教，示教后才能自动加工，费时费力，设备产能不能有效利用。传统加工有些还是利用人工进行的更不能保证产品的成品率。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明公开了一种基于触碰寻位校准的管板焊接系统及其焊接方法，用于解决在现有技术的板管焊接系统中，由于被焊接工件由于人为上工件存在一定尺寸公差，现有的加工精度也有公差，因此这两个公差的结合超过设备允许公差，用户在使用过程中需要按照每次不同工件进行人工示教，示教后才能自动加工，费时费力，设备产能不能有效利用的问题。
本发明通过以下技术方案予以实现：
第一方面，本发明公开了一种基于触碰寻位校准的管板焊接系统，所述系统设置ABB触碰寻位系统用以测量工件尺寸偏差，为焊接系统修正位置提供数据源，其通过模拟量通讯将测量的数据传递给ABB系统进行处理；所述ABB系统负责焊接轨迹的执行，接收来自焊接系统的指令信号，并通过指令对预定轨迹进行调整，所述焊接系统接受HMI系统信号通过计算得出产品偏差数据，并将偏差数据传递给ABB系统。
更进一步的，所述焊接系统、HMI系统、ABB系统通过PROFINNET总线进行连接，实现数据交换。
更进一步的，所述PROFINNET总线的等时资料交换定义在等时实时机能中，并用以太网控制器ERTEC为基础进行通讯。
更进一步的，所述ABB系统负责末端执行工作，负责焊接轨迹的执行，接收来自焊接系统的指令信号，通过指令对预定轨迹进行调整，实现加工位置的准确。
更进一步的，所述ABB触碰寻位系统在探测端的RT，RB，LT，LB四个顶点，均加入均匀电场，使其下层ITO GLASS上布满均匀电压，上层为收接讯号装置，当触碰外表上任一点时，在触碰处，控制器侦测到电阻产生变化，进而改变坐标。
更进一步的，所述焊接系统为PLC、ABB机器人、液压系统、变位系统为主体构建的管板焊接系统。
更进一步的，所述HMI系统由硬件和软件两部分组成；所述HMI系统的硬件部分包括处理器、显示单元、输入单元、通讯接口和数据存贮单元；所述HMI系统的软件部分包括运行于 HMI硬件中的系统软件和运行于PC机Windows操作系统下的画面组态软件。
更进一步的，所述ABB触碰寻位系统在寻位模式下系统焊丝通低压电，工件接地，在机器人沿寻位轨迹移动过程中，焊丝和工件接触时会产生接触信号，机器人停止移动，利用当前位置与程序设定位置的偏差值对路径进行修正，从而得出真实目标值。
更进一步的，所述ABB系统包括处理器以及存储有执行指令的存储器，接收来自焊接系统的指令信号，并通过指令对预定轨迹进行调整。
第二部分，本发明公开了一种基于触碰寻位校准的管板焊接系统及的焊接方法，所述焊接方法被执行时使用第一方面所述的基于触碰寻位校准的管板焊接系统，所述焊接方法包括以下步骤：
S1 在HMI系统通过人工选择得到被测物体不同位置的尺寸参数，并将数据传递给焊接系统；
S2 焊接系统接收HMI系统数据，并进行计算，计算完成后，将所得数据传递给ABB机器人系统；
S3 ABB机器人系统接收焊接系统传递数据，并根据焊接系统数据对预定轨迹进行改变；
S4 ABB机器人系统调用ABB触碰寻位系统再次进行精确寻位；
S5 ABB机器人系统触碰寻位数据并结合焊接系统数据对预定轨迹进行改变，最终得到准确的加工轨迹。
本发明的有益效果为：
本发明通过ABB触碰寻位系统测量放置在变位机上的不同板件和管件相对于标准点之间的位置数据，并通过ABB机器人软件系统处理后，实现焊接系统自动偏移加工。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是一种基于触碰寻位校准的管板焊接系统及的焊接方法原理示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例公开一种基于触碰寻位校准的管板焊接系统，其包括：触碰寻位系统、HMI软件系统、焊接控制系统，ABB机器人系统。
本实施例中，焊接系统作为本系统的控制中枢，分别连接ABB机器人、液压系统、变位系统、HMI。触碰寻位系统通过对不同位置的测量，通过数学公式变换，可以得出被测物体实际位置，通过实际位置与标准位置的比对计算，计算出位置坐标的偏差，将偏差数据传递给ABB机器人实现自动板管焊接加工。
本实施例整个系统包含ABB寻位系统、焊接系统、HMI系统、ABB系统。开发人员需要把这些系统整合起来连成一个整体，实现加工的自动化工作。
本实施例中，开发人员要对设备进行选型、焊接系统和HMI系统、ABB寻位系统编程、现场示教。
本实施例中，系统开发过程中需要熟知被加工设备的总体偏差、偏差方向，根据这些数据选定ABB寻位系统型号、量程等参数。
本实施例中，技术人员要根据产品情况去开发一套适用客户产品的基于触碰寻位的加工焊接程序。每次对不同产品进行加工时，系统通过触碰寻位在产品不同位置的测量，得出测量数据，HMI软件系统通过坐标系的变换，可以实现大偏差尺寸工件的加工。
实施例2
本实施例公开一种基于触碰寻位校准的管板焊接系统，所述系统设置ABB触碰寻位系统用以测量工件尺寸偏差，为焊接系统修正位置提供数据源，其通过模拟量通讯将测量的数据传递给ABB系统进行处理；所述ABB系统负责焊接轨迹的执行，接收来自焊接系统的指令信号，并通过指令对预定轨迹进行调整，所述焊接系统接受HMI系统信号通过计算得出产品偏差数据，并将偏差数据传递给ABB系统。
本实施例中，焊接系统、HMI系统、ABB系统通过PROFINNET总线进行连接，实现数据交换。
本实施例中，PROFINNET总线的等时资料交换定义在等时实时机能中，并用以太网控制器ERTEC为基础进行通讯。
本实施例中，ABB系统负责末端执行工作，负责焊接轨迹的执行，接收来自焊接系统的指令信号，通过指令对预定轨迹进行调整，实现加工位置的准确。
本实施例中，ABB触碰寻位系统在探测端的RT，RB，LT，LB四个顶点，均加入均匀电场，使其下层ITO GLASS上布满均匀电压，上层为收接讯号装置，当触碰外表上任一点时，在触碰处，控制器侦测到电阻产生变化，进而改变坐标。
本实施例中，焊接系统为PLC、ABB机器人、液压系统、变位系统为主体构建的管板焊接系统。
本实施例中，HMI系统由硬件和软件两部分组成；所述HMI系统的硬件部分包括处理器、显示单元、输入单元、通讯接口和数据存贮单元；所述HMI系统的软件部分包括运行于HMI硬件中的系统软件和运行于PC机Windows操作系统下的画面组态软件。
本实施例中，ABB触碰寻位系统在寻位模式下系统焊丝通低压电，工件接地，在机器人沿寻位轨迹移动过程中，焊丝和工件接触时会产生接触信号，机器人停止移动，利用当前位置与程序设定位置的偏差值对路径进行修正，从而得出真实目标值。
本实施例中，ABB系统包括处理器以及存储有执行指令的存储器，接收来自焊接系统的指令信号，并通过指令对预定轨迹进行调整。
实施例3
本实施例公开如图1所示的一种基于触碰寻位校准的管板焊接系统及的焊接方法，包括以下步骤：
S1 在HMI系统通过人工选择得到被测物体不同位置的尺寸参数，并将数据传递给焊接系统；
S2 焊接系统接收HMI系统数据，并进行计算，计算完成后，将所得数据传递给ABB机器人系统；
S3 ABB机器人系统接收焊接系统传递数据，并根据焊接系统数据对预定轨迹进行改变；
S4 ABB机器人系统调用ABB触碰寻位系统再次进行精确寻位；
S5 ABB机器人系统触碰寻位数据并结合焊接系统数据对预定轨迹进行改变，最终得到准确的加工轨迹。
本发明中，焊接系统：此系统由西门子1500PLC、ABB机器人、液压系统、变位系统为主体构建的管板焊接系统。
HMI软件系统由西门子TP1500系列触摸屏构成。主要功能为：1、选择焊接板件和焊接管子，2、实现选择管子相对于焊接板件的相对位置。
触碰寻位系统，在寻位模式下系统焊丝通低压电，工件接地。在机器人沿寻位轨迹移动过程中，一旦焊丝和工件接触时会产生接触信号，机器人停止移动。利用当前位置与程序设定位置的偏差值对路径进行修正，从而得出真实目标值。
ABB机器人系统用于执行焊接系统下达的指令，根据设定的相关参数进行焊接操作。
综上，本发明通过ABB触碰寻位系统测量放置在变位机上的不同板件和管件相对于标准点之间的位置数据，并通过ABB机器人软件系统处理后，实现焊接系统自动偏移加工。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
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