一种识别3D特征的自动柔性点拼焊系统的制作方法

一种识别3d特征的自动柔性点拼焊系统
技术领域
1.本发明涉及焊接技术领域，具体为一种识别3d特征的自动柔性点拼焊系统。


背景技术：

2.焊接也称作熔接，是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属的加工工艺，在城市的不断发展下，各种设备产品的需求不断增加，很多设备产品在生产过程中都需要进行焊接，而随着智能化工厂的不断发展，产品小批量、多批次的加工模式不断增多，框架类焊接，仍旧使用传统专有的工装进行焊接，需要依据不同的产品尺寸，使用不同的定位工装夹具，存在两种情况出现：一种情况，工装种类多，占地面积较大，能比较快速的切换工装夹具，另外一种情况，使用柔性工装，需要依据不同的产品进行工装夹具定位的调整。
3.但是在产品焊接时需要一定的时间进行工装切换，且在工装切换的基础上，还需要依据不同焊接产品的尺寸进行机器人焊接的程序编程示教，影响产品焊接生产效率；因此市场急需研制一种识别3d特征的自动柔性点拼焊系统来帮助人们解决现有的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种识别3d特征的自动柔性点拼焊系统，以解决上述背景技术中提出的目前在产品焊接时需要一定的时间进行工装切换，且在工装切换的基础上，还需要依据不同焊接产品的尺寸进行机器人焊接的程序编程示教，影响产品焊接生产效率的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种识别3d特征的自动柔性点拼焊系统，包括工装主架，所述工装主架的上方安装有四轴定位机构，所述工装主架的内部设置有x向平移横梁，所述x向平移横梁的上方设置有定位组件；所述识别3d特征的自动柔性点拼焊系统的系统流程，包括如下步骤：步骤一：将产品数据导入系统中，并对其进行分析；步骤二：依据工装对产品的定位规则判断出产品的定位点信息，并生成工装的布置程序，通过四轴定位机构的作用，驱动工装主架内不同驱动部件，调整x向平移横梁和定位组件的位置，然后将待焊接产品固定在工装主架内；步骤三：依据对产品图像匹配，抽取产品焊接特征，识别出产品的焊缝对应的点位，并选择焊接姿态；步骤四：系统再根据第二、三步，对生成的机器人轨迹干涉性验证，若无干涉，则生成机器人焊接路径轨迹，反之则返回至第二、三步再次进行计算优化；步骤五：通过调取焊接参数表对应信息或焊接工艺库数据，生成焊接参数；步骤六：机器人执行焊接程序。
6.优选的，所述系统流程的步骤三中抽取产品焊接特征流程，包括如下步骤：步骤一：导入3d模型，整个焊接产品的stp文件；步骤二：内部算法程序识别stp文件；
步骤三：将产品拆分，获取单个零件；步骤四：识别每个单个零件的体积、表面积、面数、孔洞、倒角、长宽高和壁厚；步骤五：借助焊接知识库对单个零件进行特征筛选分类和完成对待焊接产品的匹配检测；步骤六：找到焊接的目标面；步骤七：通过找到的焊接目标面结合法向量接触判定识别出焊缝；步骤八：输出焊缝的点位信息。
7.优选的，所述工装主架的内部设置有x向平移横梁的驱动部件。
8.优选的，所述x向平移横梁的内部设置有定位组件的驱动部件。
9.优选的，所述四轴定位机构的内部设置有夹具定位监测模块。
10.优选的，所述工装主架的上方设置有滑动立板，所述滑动立板的一侧安装有平移横板，且滑动立板与平移横板通过螺栓固定连接。
11.优选的，所述平移横板的下方安装有采集摄像头，且平移横板与采集摄像头通过螺栓固定连接。
12.优选的，所述抽取产品焊接特征流程的步骤五中产品匹配检测流程，包括如下步骤：步骤一：通过采集摄像头的作用，对待焊接产品进行图像采集；步骤二：通过数学形态学，对采集图像进行非线性滤波处理方法，抑制因机器振动其他因素影响导致采集的原始图像内含有的噪音，增加原始图像的清晰度；步骤三：再进行掩膜处理，对采集图像中的非待焊接产品部位进行遮挡，显示待焊接产品边缘线条特征，并提取出待焊接产品部位图像；步骤四：然后对待焊接产品图像进行二值化处理，并与导入的焊接产品文件的图像进行对比匹配检测，观测待焊接产品图像是否与导入的产品图像相同，并对待焊接产品图像进行缺陷检测；步骤五；然后输出匹配检测结果。
13.优选的，所述采集摄像头采用面阵ccd摄像头。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1. 该发明通过导入识别3d文件特征，并依托系统内部算法，通过对产品特征、焊缝位置、定位点确认、干涉性验证、机器人轨迹可行性分析，自动规划机器人焊接路径点，并协同伺服拼焊工装的程序编程，完成焊接的系统，其中内部算法可以依据导入的产品数据，通过数据分析，计算出产品的定位点信息、焊接点、焊接姿态以及机器人轨迹干涉性验证，对产品零件搭接处进行焊接，并能识别焊接处相关的电泳孔，对其进行避让焊接，使得在焊接产品过程中依据不同产品零件长度、规格的组合，系统能够识别搭接处的焊缝，并识别出相关的电泳孔等数据，并进行焊接程序避让，最终实现免除示教编程的焊接功能，提高了焊接的灵活性和实用性，增加了焊接效率，同时四轴定位机构的引入，可以快速实现工装的定位夹具的切换调整，更好的实现焊接不同产品的切换，从而解决传统专用工装单一、灵活性不足、占用空间大、生产效率低的问题，更合适小批量、多批次的焊接框架类的生产使用。
15.2. 该发明通过设置的采集摄像头，可以对焊接产品进行图像采集，从而分别依次通过数学形态学、掩膜和二值化对采集的图像进行处理，提取出产品部位图像，增加产品图
像的清晰度，然后对产品图像与导入的焊接产品图像进行对比匹配检测，观测产品图像是否与导入的产品图像相同，防止产品中的零件拿错，导致焊接错误，同时对产品进行缺陷检测，防止有缺陷零件焊接入产品中，提高了产品生产质量。
附图说明
16.图1为本发明的一种识别3d特征的自动柔性点拼焊系统的产品焊接系统流程图；图2为本发明的一种识别3d特征的自动柔性点拼焊系统的抽取焊接特征流程图；图3为本发明的一种识别3d特征的自动柔性点拼焊系统的产品匹配检测流程图；图4为本发明的焊接工装的俯视图；图5为本发明的平移横板的侧视图。
17.图中：1、工装主架；2、x向平移横梁；3、定位组件；4、四轴定位机构；5、滑动立板；6、平移横板；7、采集摄像头。
具体实施方式
18.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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
19.请参阅图1-5，本发明提供的一种实施例：一种识别3d特征的自动柔性点拼焊系统，包括工装主架1，工装主架1的上方安装有四轴定位机构4，工装主架1的内部设置有x向平移横梁2，x向平移横梁2设置有多个，增加待焊接产品的稳定性，x向平移横梁2的上方设置有定位组件3，定位组件3设置为夹具，且定位组件3活动设置在x向平移横梁2上面，工装主架1的内部设置有x向平移横梁2的驱动部件，增加了x向平移横梁2需要进行移动调整的便利性，x向平移横梁2的内部设置有定位组件3的驱动部件，增加了定位组件3需要进行移动调整的便利性；识别3d特征的自动柔性点拼焊系统的系统流程，包括如下步骤：步骤一：将产品数据导入系统中，并对其进行分析；步骤二：依据工装对产品的定位规则判断出产品的定位点信息，并生成工装的布置程序，通过四轴定位机构4的作用，驱动工装主架1内不同驱动部件，调整x向平移横梁2和定位组件3的位置，然后将待焊接产品固定在工装主架1内；步骤三：依据对产品图像匹配，抽取产品焊接特征，识别出产品的焊缝对应的点位，并选择焊接姿态；步骤四：系统再根据第二、三步，对生成的机器人轨迹干涉性验证，若无干涉，则生成机器人焊接路径轨迹，反之则返回至第二、三步再次进行计算优化；步骤五：通过调取焊接参数表对应信息或焊接工艺库数据，生成焊接参数；步骤六：机器人执行焊接程序。
20.通过内部算法依据导入的产品数据，进行数据分析，计算出产品的定位点信息、焊接点、焊接姿态以及机器人轨迹干涉性验证，对零件搭接处进行焊接，并能识别焊接处相关的电泳孔，对其进行避让焊接，使本系统可以灵活改变，免除焊接不同产品时的示教编程，方便不同产品的小批量、多批次的焊接框架类的生产使用，能显著提高生产效率，降低生产成本。
21.进一步，系统流程的步骤三中抽取产品焊接特征流程，包括如下步骤：步骤一：导入3d模型，整个焊接产品的stp文件；步骤二：内部算法程序识别stp文件；步骤三：将产品拆分，获取单个零件；步骤四：识别每个单个零件的体积、表面积、面数、孔洞、倒角、长宽高和壁厚；步骤五：借助焊接知识库对单个零件进行特征筛选分类和完成对待焊接产品的匹配检测；步骤六：找到焊接的目标面；步骤七：通过找到的焊接目标面结合法向量接触判定识别出焊缝；步骤八：输出焊缝的点位信息。
22.通过导入产品的stp文件，可以自动对文件内焊接产品进行识别处理，找出产品中的焊接面及面上焊缝的点位，从而可以驱动工装主架1内的x向平移横梁2和定位组件3进行调整，方便产品的固定和焊接机器人的焊接工作，减少了需要人工编程所消耗的时间，提高了焊接效率。
23.进一步，四轴定位机构4的内部设置有夹具定位监测模块，夹具定位监测模块的设置，可以对工装主架1上的x向平移横梁2和定位组件3的位置进行监测调整，提高了产品焊接的实用性和灵活性，工装主架1的上方设置有滑动立板5，滑动立板5的一侧安装有平移横板6，且滑动立板5与平移横板6通过螺栓固定连接，工装主架1的内部设置有驱动滑动立板5移动的驱动部件，使滑动立板5可以带动平移横板6进行平移，从而使采集摄像头7可以移动至待焊接产品上方，提高了采集产品图像的便利性，平移横板6的下方安装有采集摄像头7，且平移横板6与采集摄像头7通过螺栓固定连接，采集摄像头7的设置，可以对待焊接产品进行图像采集，从而便于对待焊接产品进行匹配检测，提高了实用性。
24.进一步，抽取产品焊接特征流程的步骤五中产品匹配检测流程，包括如下步骤：步骤一：通过采集摄像头7的作用，对待焊接产品进行图像采集；步骤二：通过数学形态学，对采集图像进行非线性滤波处理方法，抑制因机器振动其他因素影响导致采集的原始图像内含有的噪音，增加原始图像的清晰度；步骤三：再进行掩膜处理，对采集图像中的非待焊接产品部位进行遮挡，显示待焊接产品边缘线条特征，并提取出待焊接产品部位图像；步骤四：然后对待焊接产品图像进行二值化处理，并与导入的焊接产品文件的图像进行对比匹配检测，观测待焊接产品图像是否与导入的产品图像相同，并对待焊接产品图像进行缺陷检测；步骤五；然后输出匹配检测结果。
25.通过对采集图像分别依次进行数学形态学、掩膜和二值化对采集的图像进行处理，可以提取出产品部位图像，增加产品图像的清晰度，然后对产品图像与导入的焊接产品图像进行对比匹配检测，观测产品图像是否与导入的产品图像相同，防止产品中的零件拿错，导致焊接错误，同时对产品进行缺陷检测，防止有缺陷零件焊接入产品中，提高了产品生产质量，检测模块外接的警报模块便于声音警报提示。
26.进一步，采集摄像头7采用面阵ccd摄像头，通过面阵ccd传感器的设置，可以采集信息量大的图像，提高了对待焊接产品匹配检测的准确性。
27.工作原理：使用时，将产品数据导入系统中，并对其进行分析，依据工装对产品的定位规则判断出产品的定位点信息，并生成工装的布置程序，通过四轴定位机构4的作用，驱动工装主架1上不同驱动部件，调整x向平移横梁2和定位组件3的位置，然后将待焊接产品固定在工装主架1内，依据对产品图像匹配进行抽取产品焊接特征，通过内部算法程序识别导入的3d模型中的整个焊接产品的stp文件，将产品拆分，获取单个零件，然后识别每个单个零件的体积、表面积、面数、孔洞、倒角、长宽高和壁厚，借助焊接知识库对单个零件进行特征筛选分类，同时通过采集摄像头7的作用，对待焊接产品进行图像采集，通过数学形态学，对采集图像进行非线性滤波处理方法，抑制因机器振动其他因素影响导致采集的原始图像内含有的噪音，增加原始图像的清晰度，再进行掩膜处理，对采集图像中的非待焊接产品部位进行遮挡，显示待焊接产品边缘线条特征，并提取出待焊接产品部位图像，然后对待焊接产品图像进行二值化处理，并与导入的焊接产品文件的图像进行对比匹配检测，观测待焊接产品图像是否与导入的产品图像相同，并对待焊接产品图像进行缺陷检测，若存在不同或缺陷，则通过外接的警报模块进行声音警报提示，然后根据特征筛选分类的结果找到焊接的目标面，然后通过找到的焊接目标面结合法向量接触判定识别出焊缝的点位信息和焊接处相关的电泳孔，再根据识别出产品的焊缝对应的点位和电泳孔，选择焊接姿态，对电泳孔避让焊接，系统再根据第二、三步，对生成的机器人轨迹干涉性验证，若无干涉，则生成机器人焊接路径轨迹，反之则返回至第二、三步再次进行计算优化，通过调取焊接参数表对应信息或焊接工艺库数据，生成焊接参数，机器人执行焊接程序对产品进行焊接。
28.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

技术特征：
1.一种识别3d特征的自动柔性点拼焊系统，包括工装主架（1），其特征在于：所述工装主架（1）的上方安装有四轴定位机构（4），所述工装主架（1）的内部设置有x向平移横梁（2），所述x向平移横梁（2）的上方设置有定位组件（3）；所述识别3d特征的自动柔性点拼焊系统的系统流程，包括如下步骤：步骤一：将产品数据导入系统中，并对其进行分析；步骤二：依据工装对产品的定位规则判断出产品的定位点信息，并生成工装的布置程序，通过四轴定位机构（4）的作用，驱动工装主架（1）内不同驱动部件，调整x向平移横梁（2）和定位组件（3）的位置，然后将待焊接产品固定在工装主架（1）内；步骤三：依据对产品图像匹配，抽取产品焊接特征，识别出产品的焊缝对应的点位，并选择焊接姿态；步骤四：系统再根据第二、三步，对生成的机器人轨迹干涉性验证，若无干涉，则生成机器人焊接路径轨迹，反之则返回至第二、三步再次进行计算优化；步骤五：通过调取焊接参数表对应信息或焊接工艺库数据，生成焊接参数；步骤六：机器人执行焊接程序。2.根据权利要求1所述的一种识别3d特征的自动柔性点拼焊系统，其特征在于：所述系统流程的步骤三中抽取产品焊接特征流程，包括如下步骤：步骤一：导入3d模型，整个焊接产品的stp文件；步骤二：内部算法程序识别stp文件；步骤三：将产品拆分，获取单个零件；步骤四：识别每个单个零件的体积、表面积、面数、孔洞、倒角、长宽高和壁厚；步骤五：借助焊接知识库对单个零件进行特征筛选分类和完成对待焊接产品的匹配检测；步骤六：找到焊接的目标面；步骤七：通过找到的焊接目标面结合法向量接触判定识别出焊缝；步骤八：输出焊缝的点位信息。3.根据权利要求1所述的一种识别3d特征的自动柔性点拼焊系统，其特征在于：所述工装主架（1）的内部设置有x向平移横梁（2）的驱动部件。4.根据权利要求3所述的一种识别3d特征的自动柔性点拼焊系统，其特征在于：所述x向平移横梁（2）的内部设置有定位组件（3）的驱动部件。5.根据权利要求1所述的一种识别3d特征的自动柔性点拼焊系统，其特征在于：所述四轴定位机构（4）的内部设置有夹具定位监测模块。6.根据权利要求2所述的一种识别3d特征的自动柔性点拼焊系统，其特征在于：所述工装主架（1）的上方设置有滑动立板（5），所述滑动立板（5）的一侧安装有平移横板（6），且滑动立板（5）与平移横板（6）通过螺栓固定连接。7.根据权利要求6所述的一种识别3d特征的自动柔性点拼焊系统，其特征在于：所述平移横板（6）的下方安装有采集摄像头（7），且平移横板（6）与采集摄像头（7）通过螺栓固定连接。8.根据权利要求7所述的一种识别3d特征的自动柔性点拼焊系统，其特征在于：所述抽取产品焊接特征流程的步骤五中产品匹配检测流程，包括如下步骤：
步骤一：通过采集摄像头（7）的作用，对待焊接产品进行图像采集；步骤二：通过数学形态学，对采集图像进行非线性滤波处理方法，抑制因机器振动其他因素影响导致采集的原始图像内含有的噪音，增加原始图像的清晰度；步骤三：再进行掩膜处理，对采集图像中的非待焊接产品部位进行遮挡，显示待焊接产品边缘线条特征，并提取出待焊接产品部位图像；步骤四：然后对待焊接产品图像进行二值化处理，并与导入的焊接产品文件的图像进行对比匹配检测，观测待焊接产品图像是否与导入的产品图像相同，并对待焊接产品图像进行缺陷检测；步骤五；然后输出匹配检测结果。9.根据权利要求7所述的一种识别3d特征的自动柔性点拼焊系统，其特征在于：所述采集摄像头（7）采用面阵ccd摄像头。

技术总结
本发明公开了一种识别3D特征的自动柔性点拼焊系统，涉及焊接技术领域，为解决现有技术中的目前在产品焊接时需要一定的时间进行工装切换，且在工装切换的基础上，还需要依据不同焊接产品的尺寸进行机器人焊接的程序编程示教，影响产品焊接生产效率的问题。所述工装主架的上方安装有四轴定位机构，所述工装主架的内部设置有X向平移横梁，所述X向平移横梁的上方设置有定位组件；所述识别3D特征的自动柔性点拼焊系统的系统流程，包括如下步骤：步骤一：将产品数据导入系统中，并对其进行分析；步骤二：依据工装对产品的定位规则判断出产品的定位点信息，并生成工装的布置程序。并生成工装的布置程序。并生成工装的布置程序。


技术研发人员：杨斌 乐杨 王正锋 郝宝阳 王鹏远
受保护的技术使用者：上海钛铼智钹科技有限公司
技术研发日：2022.01.11
技术公布日：2022/3/8