CN111922579B - 基于六轴机器人的封接体极针与桥带精确焊接系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于六轴机器人的封接体极针与桥带精确焊接系统及焊接方法，解决现有点火器桥带焊接过程，存在桥带合格性误判、桥带覆盖率无法统计、桥带易损坏的问题。该系统包括封接体料盘、桥带料盘及焊针料盘、传送机构、工作平台、设置在工作平台上的机械手、中转台、第二视觉系统、十字滑台、焊接机构和桥带检测台；封接体料盘、中转台、第二视觉系统、十字滑台、焊接机构、焊针料盘、桥带料盘和桥带检测台均位于机械手的工作区域内；机械手包括六轴机器人和焊接治具组件；焊接治具组件包括焊接治具连接板以及连接在焊接治具连接板上的桥带吸取治具、封接体抓取治具、焊针抓取治具及第一视觉系统。

Description

基于六轴机器人的封接体极针与桥带精确焊接系统及方法

技术领域

本发明涉及一种封接体极针与桥带焊接系统及方法，具体涉及一种基于六轴机器人的封接体极针与桥带精确焊接系统及焊接方法。

背景技术

点火器是发动机、火箭等器件的重要组成部分，对发动机及火箭是否能够点火起着决定性作用。点火器的制备过程为：首先制作封接体，然后在封接体的极针上安装并焊接桥带，最终获得点火器。

点火器的桥带焊接质量决定了点火器能否正常放电点燃点火器，现有桥带焊接存在以下缺陷：

1、在桥带焊接之前，对桥带合格性进行判断，通常采用人工在显微镜下进行判断筛选，该过程是凭经验判断桥带的合格与否，易造成误判；操作工易疲劳，使得工作效率低，以及无法检测桥带直径；

2、桥带与封接体的装配为人工用镊子夹取筛选过的桥带放进封接体，然后用牙签拨动桥带使桥带覆盖极针，该过程为人工肉眼判断桥带覆盖情况，操作工易疲劳，覆盖率无法统计，检测过程无记录；

3、桥带焊接采用人工进行焊点定位、操作焊接、切换焊接底线，焊接完成后人工在显微镜下检测焊点质量，焊接时焊针会与桥带粘连，在焊针向上抬时，会出现桥带被撕扯损坏的情况；

4、点火器桥带点焊工艺是全人工操作，焊接过程对焊接人员的操作水平要求很高，培养一名合格的桥带焊接人员需要至少一年的时间；同时人工焊接的不稳定性影响着点火器生产的合格率。

发明内容

为了解决现有点火器桥带焊接过程是全人工操作，桥带合格性存在误判、桥带装配过程覆盖率无法统计、焊接时易出现桥带损坏、人工焊接不稳定影响合格率的技术问题，本发明提供了一种基于六轴机器人的封接体极针与桥带精确焊接系统及方法。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种基于六轴机器人的封接体极针与桥带精确焊接系统，包括封接体料盘、桥带料盘及焊针料盘，其特殊之处在于：还包括传送机构、工作平台、机械手、中转台、第二视觉系统、十字滑台、焊接机构和桥带检测台；

所述封接体料盘设置在传送机构上；

所述中转台、第二视觉系统、十字滑台、焊接机构、焊针料盘、桥带料盘和桥带检测台均设置在工作平台上；

所述封接体料盘、中转台、第二视觉系统、十字滑台、焊接机构、焊针料盘、桥带料盘和桥带检测台均位于机械手的工作区域内；

所述机械手包括六轴机器人和焊接治具组件；

所述焊接治具组件包括焊接治具连接板以及连接在焊接治具连接板上的桥带吸取治具、封接体抓取治具、焊针抓取治具及第一视觉系统，所述封接体抓取治具、焊针抓取治具和第一视觉系统以桥带吸取治具为中心圆周均布；

所述焊接治具连接板通过连接法兰与六轴机器人的工作轴连接；

所述桥带吸取治具包括沿焊接治具连接板中心轴设置的治具轴和设置在治具轴下端的吸盘；

所述封接体抓取治具包括设置在焊接治具连接板上且下端向外倾斜的封接体气缸以及封接体气缸驱动的2个封接体夹头；

所述焊针抓取治具包括设置在焊接治具连接板上且下端向外倾斜的焊针气缸以及焊针气缸驱动的2个焊针夹头；

所述第一视觉系统包括设置在焊接治具连接板上的相机，相机的轴线与治具轴的轴线平行；

所述中转台用于放置封接体抓取治具抓取的封接体；

所述第一视觉系统用于对中转台上封接体极针的拍照；

所述第二视觉系统用于对封接体底面的拍照；

所述十字滑台包括设置在工作平台上的二维调整机构和设置在二维调整机构上的封接体底座；所述二维调整机构用于带动封接体底座上的封接体移至或者移出焊接机构的工作区域；

所述桥带检测台用于放置待焊接桥带并提供检测用背光源。

进一步地，还包括设置在工作平台上的扫描单元；

所述扫描单元包括扫码器和可旋转的扫码台，扫码器用于对扫码台上封接体的标签进行扫描。

进一步地，所述二维调整机构包括第一直线运动组件和第二直线运动组件；

所述第一直线运动组件包括设置在工作平台上的第一导轨座、设在所述第一导轨座上的第一导轨、沿所述第一导轨直线运动的第一滑块、位于第一导轨座内的第一滚珠丝杠运动副和与第一滚珠丝杠运动副的第一丝杠连接的第一伺服电机，所述第一滚珠丝杠运动副的螺母与所述第一滑块固定连接；

所述第二直线运动组件包括第二导轨座、设在所述第二导轨座上的第二导轨、沿所述第二导轨直线运动的第二滑块、位于所述第二导轨座内的第二滚珠丝杠运动副和与第二滚珠丝杠运动副的第二丝杠连接的第二伺服电机，所述第二滚珠丝杠运动副的螺母与所述第二滑块固定连接；

所述第一滑块的运动方向与传送机构的运动方向相垂直；

所述第二导轨座与所述第一滑块固定连接并且所述第二导轨与所述第一导轨垂直设置；

所述第二滑块与位于其上方的封接体底座连接。

进一步地，所述十字滑台还包括设置在第二滑块上的夹紧单元；

所述夹紧单元包括设置在第一滑块上的夹紧气缸以及夹紧气缸驱动的2个夹紧气爪，2个夹紧气爪用于夹紧封接体底座上的封接体。

进一步地，所述机械手位于传送机构和工作平台之间；

所述二维调整机构位于机械手和焊接机构之间，且机械手、二维调整机构和焊接机构共线。

进一步地，所述二维调整机构位于工作平台的中部；

所述扫描单元、第二视觉系统、中转台位于二维调整机构的一侧；

所述焊针料盘、桥带料盘、桥带检测台位于二维调整机构的另一侧。

进一步地，所述第二视觉系统包括设置在工作平台上的相机支架和固定相机，且固定相机与工作平台之间存在夹角。

进一步地，所述机械手还包括位于传送机构和工作平台之间的底座，所述六轴机器人设置在底座上；

所述工作平台靠近传送机构的一端设有用于放置底座的缺口。

同时，本发明提供了一种基于六轴机器人的封接体极针与桥带精确焊接方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

1)六轴机器人驱动封接体抓取治具移至封接体料盘上方，抓取封接体料盘内的待焊接封接体并放置于扫码台上，驱动扫码台旋转，扫码器对扫码台上封接体的标签进行扫描；

2)封接体扫码完成后，扫码台停止转动，六轴机器人驱动第一视觉系统移至扫码台上方，第一视觉系统对待焊接封接体的极针进行拍照并进行极针打磨质量检测，若极针打磨质量合格，则执行步骤3)；若不合格，则将封接体置于废品料盘中，执行步骤1)；

3)六轴机器人驱动封接体抓取治具抓取待焊接封接体并移至第二视觉系统拍照区域，第二视觉系统对待焊接封接体底面进行拍照，根据封接体底面的拍照结果和二维调整机构上的封接体底座位置，计算待焊接封接体需要旋转的角度，六轴机器人带动待焊接封接体旋转相应角度，并放于中转台上；

4)六轴机器人的封接体抓取治具复位为步骤3)第二视觉系统对待焊接封接体底面拍照时的位置，封接体抓取治具抓取中转台上的待焊接封接体并移至第二视觉系统拍照区域，第二视觉系统对待焊接封接体底面进行再次拍照，并根据封接体底面拍照结果判断实际形状与标定形状的偏差是否满足要求，若是，执行步骤5)；若否，则将封接体置于废品料盘中,执行步骤1)；

其中，实际形状为拍照照片上待焊接封接体的底面形状，标定形状为封接体底座上用于放置封接体的凹槽截面形状；

5)封接体抓取治具将待焊接封接体插入封接体底座中，夹紧单元的夹紧气爪夹紧封接体；

6)六轴机器人驱动第一视觉系统移至封接体底座上的待焊接封接体位置，拍照并获得封接体极针位置；

7)六轴机器人驱动桥带吸取治具移至桥带料盘上方，吸取桥带料盘内的待焊接桥带并放置于桥带检测台；

8)六轴机器人驱动第一视觉系统移至桥带检测台上方，桥带检测台提供检测用背光源，第一视觉系统对待焊接桥带进行拍照并进行桥带质量检测，若待焊接桥带质量合格，则执行步骤9)，若不合格，则将待焊接桥带置于废品料盘中,执行步骤7)；

9)根据步骤8)的拍照结果和步骤6)中封接体极针位置，计算待焊接桥带需要旋转的角度，桥带吸取治具吸取待焊接桥带，六轴机器人带动待焊接桥带旋转相应角度，并放回于桥带检测台上；

10)六轴机器人吸取治具复位为步骤9)待焊接桥带旋转前的位置，第一视觉系统对桥带检测台上的待焊接桥带进行再次拍照，并根据拍照结果判断理论位置与实际位置的偏差是否满足要求，若是，执行步骤11)；若否，则将待焊接桥带置于废品料盘中,执行步骤7)；

其中，理论位置为封接体极针的位置，实际位置为待焊接桥带的桥区位置；

11)桥带吸取治具吸取桥带检测台上的待焊接桥带并放置于封接体底座上的封接体极针内，桥带桥区覆盖极针；

12)二维调整机构驱动封接体底座上的封接体至焊接机构的工作区域，进行待焊接桥带及封接体极针的焊接；

13)焊接完成后，二维调整机构移出焊接机构，第一视觉系统对焊接后的封接体进行拍照，检测焊接质量，若合格，执行步骤14)；若不合格，则将焊接后封接体置于废品料盘中；

14)封接体抓取治具将焊接完成的封接体放回料盘，完成极针与桥带的焊接。

与现有技术相比，本发明的优点是：

1、本发明焊接系统及方法采用传送机构对封接体料盘进行传输，六轴机器人的封接体抓取治具实现封接体搬运、旋转、插入封接体底座上，桥带吸取治具实现桥带吸取、旋转、装入封接体极针位置，以及焊针抓取治具实现焊针搬运、插入焊接机构；第一视觉系统和第二视觉系统判断封接体极针打磨质量、计算封接体旋转角度、计算极针焊点位置、判断桥带质量、计算桥带旋转角度的，十字滑台实现将装配有桥带的封接体移至焊接机构的焊点位置；该焊接系统及方法形成一条完整的自动化流水作业，工作效率高，同时避免人为疲劳造成的误操作。

2、本发明焊接系统及方法采用视觉识别与机器人高精度定位技术，实现桥带微小零件自动装配及焊接，解决了目前桥带与极针匹配通过人工用镊子操作、桥带放入点火器封接体无法看到极针，桥区与极针的覆盖率仅凭经验完成等问题。保证了极针、桥带在装配前对位置进行了记录与标定，确保焊接后桥区与极针的覆盖率达到100％，提高产品的合格率。

3、本发明焊接系统及方法通过第一视觉系统对封接体进行拍照，检测封接体极针的质量，检测准确性高；第一视觉系统与桥带检测台的配合，实现桥带质量的检测，以及第一视觉系统对桥带拍照结果，可获得桥带的直径。

4、本发明焊接系统还包括扫描单元，对封接体的标签进行扫描，实现工艺过程、质量记录及可追溯。

5、本发明焊接系统还包括夹紧单元，用于对封接体底座上的封接体进行夹紧。

6、本发明机械手集成有桥带吸取治具、封接体抓取治具、焊针抓取治具及视觉系统，在焊接前，第一视觉系统对封接体极针进行拍照，检测封接体极针质量，检测精度、准确度高；将桥带吸取治具布置于焊接治具连接板中部，便于桥带吸取治具的转动，进而使吸取的桥带进行转动，转动至桥带上的桥区刚好与封接体极针位置相对应；相机轴线与治具轴轴线相平行，在相机对极针拍完照后，吸盘吸取桥带并自转到适当位置后，通过平移吸盘上的桥带，桥带与极针安装位置不会产生误差，安装精度高；将封接体抓取治具和焊针抓取治具位于焊接治具连接板外侧且倾斜设置，便于对封接体和极针的抓取，同时倾斜设置是为了在抓取过程中，防止治具对料盘中其余零件的损伤；本发明机械手通过一个六轴机器人可实现桥带吸取、封接体抓取、焊针抓取、封接体极针质量检测过程，实现操作的自动化，同时工作效率高、减少人为操作所带来的误差。

7、本发明机械手使用一个六轴机器人可实现桥带吸取、封接体抓取、焊针抓取、封接体极针质量检测多个功能，使得成本较低且占用空间小。

8、本发明封接体夹头的内侧面均设有V型槽，便于封接体的夹紧；由于焊针直径较小，只需要将2个焊针夹头中其中一个焊针夹头内侧面设有V型槽，便于焊针的夹紧。

9、由于桥带很轻，传统树脂吸盘在吸附到位后存在桥带与吸盘粘连的情况，造成桥带安装不到位，本发明吸盘的材质为聚四氟乙烯，避免了粘连的问题。

10、为了便于安装，封接体气缸可通过第一安装板设置在焊接治具连接板上，焊针气缸可通过第二安装板设置在焊接治具连接板上。

11、为了提高第一安装板和第二安装板的稳定性，在焊接治具连接板上分别设有用于定位第一安装板和第二安装板的定位块。

12、本发明焊接方法采取一台机械手与视觉系统配合的方式，完成封接体的搬运，桥带质量检测，桥带装入点火器封接体及桥带与点火器封接体极针匹配等工作，同时通过视觉识别算法精确计算极针位置坐标、桥带桥区、桥带旋转角度，由六轴机器人吸取桥带调整桥带角度并装入点火器封接体，完成桥带的自动化装配及焊接；实现桥带与封接体自动装配及焊接，提高产品的合格率。

附图说明

图1是本发明基于六轴机器人的封接体极针与桥带精确焊接系统的结构示意图一；

图2是本发明基于六轴机器人的封接体极针与桥带精确焊接系统的结构示意图二；

图3是本发明基于六轴机器人的封接体极针与桥带精确焊接系统的结构示意图三；

图4是本发明基于六轴机器人的封接体极针与桥带精确焊接系统中机械手结构示意图(底座仅示出部分)；

图5是本发明基于六轴机器人的封接体极针与桥带精确焊接系统中焊接治具组件的结构示意图一；

图6是本发明基于六轴机器人的封接体极针与桥带精确焊接系统中焊接治具组件的结构示意图二；

图7是图3的Ⅰ处局部放大示意图；

图8是本发明实施例基于六轴机器人的封接体极针与桥带精确焊接方法的流程图；

其中，附图标记如下：

01-机械手，1-六轴机器人，11-第一轴，12-第二轴，13-第三轴，14-第四轴，15-第五轴，16-工作轴；

2-焊接治具组件，21-焊接治具连接板，22-连接法兰，23-桥带吸取治具，231-治具轴，232-吸盘，24-封接体抓取治具，241-封接体气缸，242-封接体夹头，243-第一安装板，25-焊针抓取治具，251-焊针气缸，252-焊针夹头，253-第二安装板，26-第一视觉系统，261-相机，262-相机安装板，27-定位块；

3-传送机构，31-封接体料盘；

4-工作平台，41-扫码器，42-扫码台，43-中转台，44-桥带检测台，45-桥带料盘，46-焊针料盘；5-第二视觉系统，51-相机支架，52-固定相机；

6-十字滑台，61-二维调整机构；

6111-第一导轨座，6112-第一导轨，6113-第一滑块，6114-第一滚珠丝杠运动副，6115-第一伺服电机；

6121-第二导轨座，6122-第二导轨，6123-第二滑块，6124-第二滚珠丝杠运动副，6125-第二伺服电机；

62-封接体底座，63-夹紧单元，631-夹紧气缸，632-夹紧气爪，64-拖链；

7-焊接机构；

8-底座。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明的内容作进一步详细描述。

如图1至图3所示，一种基于六轴机器人的封接体极针与桥带精确焊接系统，包括传送机构3、工作平台4、机械手01、扫描单元、中转台43、第二视觉系统5、十字滑台6、焊接机构7、桥带检测台44、封接体料盘31、桥带料盘45及焊针料盘46；封接体料盘31设置在传送机构3上，传送机构3对封接体料盘31进行传输，并送至机械手01的工作区域；中转台43、扫描单元、第二视觉系统5、十字滑台6、焊接机构7、焊针料盘46、桥带料盘45和桥带检测台44均设置在工作平台4上，且中转台43靠近第二视觉系统5设置；封接体料盘31、中转台43、扫描单元、第二视觉系统5、十字滑台6、焊接机构7、焊针料盘46、桥带料盘45和桥带检测台44均位于机械手01的工作区域内。

机械手01位于传送机构3和工作平台4之间，如图4所示，机械手01包括底座8、六轴机器人1和焊接治具组件2；六轴机器人1的六个轴分别为依次设置的第一轴11、第二轴12、第三轴13、第四轴14、第五轴15及工作轴16，六轴机器人1设置在底座8上，工作平台4靠近传送机构3的一端设有用于放置底座8的缺口。

如图5和图6所示，焊接治具组件2包括焊接治具连接板21、连接法兰22、桥带吸取治具23、封接体抓取治具24、焊针抓取治具25及第一视觉系统26，连接法兰22位于焊接治具连接板21上表面中部，桥带吸取治具23位于焊接治具连接板21下表面中部，封接体抓取治具24、焊针抓取治具25和第一视觉系统26以桥带吸取治具23为中心圆周均布；吸盘位置应该最低，避免吸取桥带时其他治具与工作台干涉；焊接治具组件2可实现桥带吸取、封接体抓取、焊针抓取、封接体极针检测工作，提高工作效率。

连接法兰22用于将焊接治具连接板21与六轴机器人1工作轴16连接，具体为连接法兰22一端设置在焊接治具连接板21上表面中部，另一端与六轴机器人1的工作轴16连接。

桥带吸取治具23包括垂直设置在焊接治具连接板21下表面中部的治具轴231和设置在治具轴231下端的吸盘232，治具轴231上端通过法兰与焊接治具连接板21连接，吸盘232的材质可采用聚四氟乙烯，由于桥带很轻，传统树脂吸盘在吸附到位后存在桥带与吸盘粘连的情况，造成桥带安装不到位，同时树脂吸盘较软，重复定位精度较低，不能满足装配质量及装配精度的要求，因此采用聚四氟乙烯自制的吸盘，避免了粘连和重复定位精度低的问题。

封接体抓取治具24包括第一安装板243、封接体气缸241、封接体夹头支架及相对设置的2个封接体夹头242，第一安装板243倾斜设置在焊接治具连接板21上，封接体气缸241设置在第一安装板243上，封接体夹头支架设置在封接体气缸241下端面，封接体夹头支架下端面设有滑动导轨，2个封接体夹头242设置在滑动导轨内，且2个封接体夹头242在外部气源的驱动下可在滑动导轨内相向运动或相背运动，用于夹紧或松开封接体，为了进一步夹紧封接体，2个封接体夹头242的内侧面均开设有用于夹紧封接体的第一V型槽。

焊针抓取治具25包括第二安装板253、焊针气缸251、焊针夹头支架及相对设置的2个焊针夹头252，第二安装板253倾斜设置在焊接治具连接板21上，焊针气缸251设置在第二安装板253上，焊针夹头支架设置在焊针气缸251下端面，焊针夹头支架下端面设有滑动导轨，2个焊针夹头252设置在滑动导轨内，且2个焊针夹头252在焊针气缸251驱动下可在滑动导轨内相向运动或相背运动，用于夹紧或松开焊针，为了进一步夹紧焊针，2个焊针夹头252的其中一个焊针夹头252内侧面开设有第二V型槽；在其它实施例中，2个焊针夹头252的内侧面均可开设第二V型槽。

焊针抓取治具25与封接体抓取治具24结构相同，但由于焊针形状比封接体形状比要小些，因此焊针抓取治具25尺寸规格比封接体抓取治具24要小，相应地焊针夹头252比封接体夹头242要小，则第二V型槽也应该比第一V型槽小。

为了提高第一安装板243和第二安装板253的稳定性，在焊接治具连接板21上设有定位块27，用于对第一安装板243和第二安装板253进行定位。

第一视觉系统26包括设置在焊接治具连接板21上相机安装板262和设置在相机安装板262上的相机261，且相机261的轴线与治具轴231的轴线平行，在相机261对极针拍完照后，吸盘232吸取桥带并自转到适当位置后，六轴机器人将焊接治具组件2平移，进而使吸盘232上的桥带平移至封接体焊针位置，桥带与极针安装位置不会产生误差，安装精度高。

本实施例机械手还包括气源，用于给封接体抓取治具24、焊针抓取治具25、桥带吸取治具23等需要动力源的部件提供动力源，实现抓取、吸取零件等的功能。

扫描单元包括设置在工作平台4上可旋转的扫码台42和扫码器41，扫码台42上放置机械手01从封接体料盘31中抓取的封接体，扫码台42带动其上的封接体进行旋转，扫码器41对扫码台42上封接体的标签进行扫描。

中转台43用于放置机械手01从扫码台42抓取的封接体；第一视觉系统26的相机用于对中转台43上封接体极针进行拍照，实现对封接体极针质量的检测。

第二视觉系统5对封接体抓取治具24抓取的封接体底面进行拍照，获取封接体需要旋转的角度，以便于封接体与十字滑台6上封接体底座62的定位装配；第二视觉系统5包括设置在工作平台4上的相机支架51和固定相机52，且固定相机52与工作平台4之间存在夹角。

如图3和图7所示，十字滑台6包括设置在工作平台4上的二维调整机构61和设置在二维调整机构61上的封接体底座62；二维调整机构61用于带动封接体底座62移至或者移出焊接机构7的工作区域，进而带动封接体底座62上的封接体移至或移出焊机结构位置；二维调整机构61位于机械手01和焊接机构7之间，且机械手01、二维调整机构61和焊接机构7共线；

二维调整机构61包括第一直线运动组件和第二直线运动组件；第一直线运动组件包括设置在工作平台4上的第一导轨座6111、设在第一导轨座6111上的第一导轨6112、沿第一导轨6112直线运动的第一滑块6113、位于第一导轨座6111内的第一滚珠丝杠运动副6114和与第一滚珠丝杠运动副6114的第一丝杠连接的第一伺服电机6115，第一滚珠丝杠运动副的螺母与第一滑块6113固定连接；第二直线运动组件包括第二导轨座6121、设在第二导轨座6121上的第二导轨6122、沿第二导轨6122直线运动的第二滑块6123、位于第二导轨座6121内的第二滚珠丝杠运动副6124和与第二滚珠丝杠运动副6124的第二丝杠连接的第二伺服电机6125，第二滚珠丝杠运动副6124的螺母与第二滑块6123固定连接；第一滑块6113的运动方向与传送机构3的运动方向相垂直；第二导轨座6121与第一滑块6113固定连接并且第二导轨6122与第一导轨6112垂直设置；第二滑块6123与位于其上方的封接体底座62连接。

为了提高封接体底座62上的封接体稳定性，在第二滑块6123端面上的夹紧单元63；夹紧单元63包括设置在第一滑块6113上夹紧气缸631以及夹紧气缸631驱动的2个夹紧气爪632，2个夹紧气爪632对封接体底座62上封接体实现夹紧。

第一导轨座6111两侧设有拖链64，一侧拖链64里是十字滑台6上第二伺服电机6125的电机线；另一侧拖链64里是封接体底座62与焊机的连接线，避免电机在运动过程中，对电机线和连接线磨损，以及卡住连接线和电机线，影响二维调整机构61的工作。

桥带检测台44用于放置待检测桥带并提供检测用背光源。桥带检测台44包括设置在工作平台4上的桥带垫板并给桥带垫板提供检测用背光源。

本实施例焊接系统将二维调整机构61位于工作平台4的中部，第一导轨6112直线运动方向与传送机构3运输方向垂直；扫描单元、中转台43、第二视觉系统5设置在二维调整机构61的一侧，扫描单元、第二视觉系统5、中转台43沿第一导轨6112直线运动方向依次设置，且扫描单元靠近传送机构3设置；桥带检测台44、桥带料盘45、焊针料盘46沿第一导轨6112直线运动方向依次设置在二维调整机构61的另一侧，且桥带检测台44靠近传送机构3设置。

如图8所示，基于上述焊接系统，本实施例提供了一种基于六轴机器人的封接体极针与桥带精确焊接方法，包括以下步骤：

1)六轴机器人1处于初始位置，初始位置为焊接治具组件2位于传送机构3输送线封接体料盘31上方；传送机构3将封接体料盘31输送至六轴机器人1的工作区域内，传送机构3上的光电感应器感应到料盘到位后，顶升机构将料盘顶起并定位；六轴机器人1驱动焊针抓取治具25移至焊针料盘46上方，抓取焊针料盘46内的焊针，并安装至焊接机构7的焊头处，六轴机器人1驱动封接体抓取治具24移至封接体料盘31上方，抓取封接体料盘31内的待焊接封接体并放置于扫码台42上，扫码台42进行旋转，在扫码台42旋转过程中，扫码器41对扫码台42上封接体的标签进行扫描；

2)封接体扫码完成后，扫码台42停止转动，六轴机器人1驱动第一视觉系统26移至扫码台42上方，第一视觉系统26对扫码台42上待焊接封接体的极针进行拍照，并进行极针打磨质量检测，若极针打磨质量合格，则执行步骤3)；若不合格，则将封接体置于废品料盘中，执行步骤1)；

3)六轴机器人1驱动封接体抓取治具24抓取待焊接封接体并移至第二视觉系统5拍照区域，第二视觉系统5对待焊接封接体底面进行拍照，根据封接体底面的拍照结果和二维调整机构61上的封接体底座62位置，计算待焊接封接体需要旋转的角度，使待焊接封接体旋转后可正好与封接体底座62上的用于放置封接体的凹槽位置相对应；则六轴机器人1的工作轴16带动待焊接封接体旋转相应角度，并放回于中转台43上；

4)六轴机器人1的封接体抓取治具24复位为步骤3)第二视觉系统5对待焊接封接体底面拍照的位置，封接体抓取治具24抓取中转台43上的待焊接封接体并移至第二视觉系统5拍照区域，第二视觉系统5对待焊接封接体底面进行再次拍照，并根据封接体底面拍照结果判断实际形状与标定形状的偏差是否满足要求，若偏差范围在5°以内，执行步骤5)；若偏差大于5°，则将封接体置于废品料盘中,执行步骤1)；

其中，实际形状为第二视觉系统5对封接体底面拍照照片上待焊接封接体的底面形状，标定形状为封接体底座62上用于放置封接体的凹槽形状；

5)封接体抓取治具24将待焊接封接体插入封接体底座62中，二维调整机构61上夹紧单元63的夹紧气爪632对封接体进行抱紧；

6)六轴机器人1驱动第一视觉系统26移至封接体底座62上的待焊接封接体位置，拍照并获得封接体极针位置；

7)六轴机器人1驱动桥带吸取治具23移至桥带料盘45上方，吸取桥带料盘45内的桥带并放置于桥带检测台44；

8)六轴机器人1驱动第一视觉系统26移至桥带检测台44上方，桥带检测台44提供检测用背光源，第一视觉系统26对桥带进行拍照并进行桥带质量检测，若桥带质量(孔径和角齿)合格，则执行步骤9)，若不合格，则机器人吸取桥带，将桥带置于桥带回收盒中,执行步骤7)；

9)根据步骤8)的拍照结果和步骤6)中封接体极针位置，计算桥带需要旋转的角度，桥带吸取治具23吸取桥带，六轴机器人1的工作轴16带动桥带旋转相应角度，并放回于桥带检测台44上；

10)六轴机器人1吸取治具复位为步骤9)待焊接桥带旋转前的位置，第一视觉系统26对桥带检测台44上的桥带进行再次拍照，并根据拍照结果判断理论位置与实际位置的偏差是否满足要求，若偏差范围在5°以内，执行步骤11)；若偏差大于5°，则将桥带置于废品料盘中,执行步骤1)；

其中，理论位置为封接体极针的位置，实际位置为待焊接桥带的桥区位置；

11)桥带吸取治具23吸取桥带检测台44上的桥带并放入封接体底座62上的封接体极针内，桥带桥区覆盖极针；

12)六轴机器人1的第一视觉系统26对焊接机构7上焊针位置进行拍照，根据该拍照结果，二维调整机构61驱动封接体底座62上的封接体至焊接机构7的焊接位置，二维调整机构61进一步移动封接体的其中一个极针至匹配焊点，下电极气缸一动作接通电极并进行点一焊(其中一个极针与桥带焊接)，二维调整机构61再移动封接体的另一个极针至匹配焊点，下电极气缸二动作接通电极并进行点二焊(另一个极针与桥带焊接)，完成桥带及封接体极针的焊接；

13)桥带与极针焊接完成后，二维调整机构61移出焊接机构7，第一视觉系统26对焊接后的封接体进行拍照，检测焊接质量，若焊接质量合格，执行步骤14)；若不合格，则将焊接后封接体至置于废品料盘中,执行步骤1)；

14)夹紧单元63的夹紧气爪632打开，封接体抓取治具24将焊接完成的封接体放回料盘，六轴机器人1的封接体抓取治具24检测封接体是否放置到位，机器人复位为初始位置(原点)。

如此重复执行步骤1)至步骤14)，完成整个料盘上的所有封接体极针与桥带的焊接，整个料盘上所有封接体极针与桥带焊接完毕后，顶升机构下降，阻挡气缸放行，封接体料盘31运输至下一工序。

其中，焊接约100零件(或者焊接机构上的焊针无法满足焊接要求)之后，六轴机器人1的焊针抓取治具25从焊针料盘46内抓取焊针对焊接机构上的焊针进行更换。

以上仅是对本发明的优选实施方式进行了描述，并不将本发明的技术方案限制于此，本领域技术人员在本发明主要技术构思的基础上所作的任何公知变形都属于本发明所要保护的技术范畴。

Claims (9)

1.一种基于六轴机器人的封接体极针与桥带精确焊接系统，包括封接体料盘(31)、桥带料盘(45)及焊针料盘(46)，其特征在于：还包括传送机构(3)、工作平台(4)、机械手(01)、中转台(43)、第二视觉系统(5)、十字滑台(6)、焊接机构(7)和桥带检测台(44)；

所述封接体料盘(31)设置在传送机构(3)上；

所述中转台(43)、第二视觉系统(5)、十字滑台(6)、焊接机构(7)、桥带检测台(44)、桥带料盘(45)和焊针料盘(46)均设置在工作平台(4)上；

所述封接体料盘(31)、中转台(43)、第二视觉系统(5)、十字滑台(6)、焊接机构(7)、桥带检测台(44)、桥带料盘(45)和焊针料盘(46)均位于机械手(01)的工作区域内；

所述机械手(01)包括六轴机器人(1)和焊接治具组件(2)；

所述焊接治具组件(2)包括焊接治具连接板(21)以及连接在焊接治具连接板(21)上的桥带吸取治具(23)、封接体抓取治具(24)、焊针抓取治具(25)及第一视觉系统(26)，所述封接体抓取治具(24)、焊针抓取治具(25)和第一视觉系统(26)以桥带吸取治具(23)为中心圆周均布；

所述焊接治具连接板(21)通过连接法兰(22)与六轴机器人(1)的工作轴(16)连接；

所述桥带吸取治具(23)包括沿焊接治具连接板(21)中心轴设置的治具轴(231)和设置在治具轴(231)下端的吸盘(232)；

所述封接体抓取治具(24)包括设置在焊接治具连接板(21)上且下端向外倾斜设置的封接体气缸(241)以及封接体气缸(241)驱动的2个封接体夹头(242)；

所述焊针抓取治具(25)包括设置在焊接治具连接板(21)上且下端向外倾斜设置的焊针气缸(251)以及焊针气缸(251)驱动的2个焊针夹头(252)；

所述第一视觉系统(26)包括设置在焊接治具连接板(21)上的相机(261)，相机(261)的轴线与治具轴(231)的轴线平行；

所述中转台(43)用于放置封接体抓取治具(24)抓取的封接体；

所述第一视觉系统(26)用于对中转台(43)上封接体极针的拍照；

所述第二视觉系统(5)用于对封接体底面的拍照；

所述十字滑台(6)包括设置在工作平台(4)上的二维调整机构(61)和设置在二维调整机构(61)上的封接体底座(62)；所述二维调整机构(61)用于带动封接体底座(62)上的封接体移至或者移出焊接机构(7)工作区域；

所述桥带检测台(44)用于放置待焊接桥带并提供检测用背光源。

2.根据权利要求1所述基于六轴机器人的封接体极针与桥带精确焊接系统，其特征在于：还包括设置在工作平台(4)上的扫描单元；

所述扫描单元包括扫码器(41)和可旋转的扫码台(42)，扫码器(41)用于对扫码台(42)上封接体的标签进行扫描。

3.根据权利要求2所述基于六轴机器人的封接体极针与桥带精确焊接系统，其特征在于：所述二维调整机构(61)包括第一直线运动组件和第二直线运动组件；

所述第一直线运动组件包括设置在工作平台(4)上的第一导轨座(6111)、设在所述第一导轨座(6111)上的第一导轨(6112)、沿所述第一导轨(6112)直线运动的第一滑块(6113)、位于第一导轨座(6111)内的第一滚珠丝杠运动副(6114)和与第一滚珠丝杠运动副(6114)的第一丝杠连接的第一伺服电机(6115)，所述第一滚珠丝杠运动副(6114)的螺母与所述第一滑块(6113)固定连接；

所述第二直线运动组件包括第二导轨座(6121)、设在所述第二导轨座(6121)上的第二导轨(6122)、沿所述第二导轨(6122)直线运动的第二滑块(6123)、位于所述第二导轨座(6121)内的第二滚珠丝杠运动副(6124)和与第二滚珠丝杠运动副(6124)的第二丝杠连接的第二伺服电机(6125)，所述第二滚珠丝杠运动副(6124)的螺母与所述第二滑块(6123)固定连接；

所述第一滑块(6113)的运动方向与传送机构(3)的运动方向相垂直；

所述第二导轨座(6121)与所述第一滑块(6113)固定连接并且所述第二导轨(6122)与所述第一导轨(6112)垂直设置；

所述第二滑块(6123)与位于其上方的封接体底座(62)连接。

4.根据权利要求3所述基于六轴机器人的封接体极针与桥带精确焊接系统，其特征在于：所述十字滑台(6)还包括设置在第二滑块(6123)上的夹紧单元(63)；

所述夹紧单元(63)包括设置在第一滑块(6113)上的夹紧气缸(631)以及夹紧气缸(631)驱动的2个夹紧气爪(632)，2个夹紧气爪(632)用于夹紧封接体底座(62)上的封接体。

5.根据权利要求2至4任一所述基于六轴机器人的封接体极针与桥带精确焊接系统，其特征在于：所述机械手(01)位于传送机构(3)和工作平台(4)之间；

所述二维调整机构(61)位于机械手(01)和焊接机构(7)之间，且机械手(01)、二维调整机构(61)和焊接机构(7)共线。

6.根据权利要求5所述基于六轴机器人的封接体极针与桥带精确焊接系统，其特征在于：所述二维调整机构(61)位于工作平台(4)的中部；

所述扫描单元、第二视觉系统(5)、中转台(43)位于二维调整机构(61)的一侧；

所述焊针料盘(46)、桥带料盘(45)、桥带检测台(44)位于二维调整机构(61)的另一侧。

7.根据权利要求6所述基于六轴机器人的封接体极针与桥带精确焊接系统，其特征在于：所述第二视觉系统(5)包括设置在工作平台(4)上的相机支架(51)和固定相机(52)，且固定相机(52)与工作平台(4)之间存在夹角。

8.根据权利要求7所述基于六轴机器人的封接体极针与桥带精确焊接系统，其特征在于：所述机械手(01)还包括位于传送机构(3)和工作平台(4)之间的底座(8)，所述六轴机器人(1)设置在底座(8)上；

所述工作平台(4)靠近传送机构(3)的一端设有用于放置底座(8)的缺口。

9.一种基于六轴机器人的封接体极针与桥带精确焊接方法，其特征在于，采用权利要求1至8任一所述基于六轴机器人的封接体极针与桥带精确焊接系统，包括以下步骤：

1)六轴机器人(1)驱动封接体抓取治具(24)移至封接体料盘(31)上方，抓取封接体料盘(31)内的待焊接封接体并放置于扫码台(42)上，驱动扫码台(42)旋转，扫码器(41)对扫码台(42)上封接体的标签进行扫描；

2)封接体扫码完成后，扫码台(42)停止转动，六轴机器人(1)驱动第一视觉系统(26)移至扫码台(42)上方，第一视觉系统(26)对待焊接封接体的极针进行拍照并进行极针打磨质量检测，若极针打磨质量合格，则执行步骤3)；若不合格，则将封接体置于废品料盘中，执行步骤1)；

3)六轴机器人(1)驱动封接体抓取治具(24)抓取待焊接封接体并移至第二视觉系统(5)拍照区域，第二视觉系统(5)对待焊接封接体底面进行拍照，根据封接体底面的拍照结果和二维调整机构(61)上的封接体底座(62)位置，计算待焊接封接体需要旋转的角度，六轴机器人(1)带动待焊接封接体旋转相应角度，并放于中转台(43)上；

4)六轴机器人(1)的封接体抓取治具(24)复位为步骤3)第二视觉系统(5)对待焊接封接体底面拍照时的位置，封接体抓取治具(24)抓取中转台(43)上的待焊接封接体并移至第二视觉系统(5)拍照区域，第二视觉系统(5)对待焊接封接体底面进行再次拍照，并根据封接体底面拍照结果判断实际形状与标定形状的偏差是否满足要求，若是，执行步骤5)；若否，则将封接体置于废品料盘中,执行步骤1)；

其中，实际形状为拍照照片上待焊接封接体的底面形状，标定形状为封接体底座(62)上用于放置封接体的凹槽截面形状；

5)封接体抓取治具(24)将待焊接封接体插入封接体底座(62)中，夹紧单元(63)的夹紧气爪(632)夹紧封接体；

6)六轴机器人(1)驱动第一视觉系统(26)移至封接体底座(62)上的待焊接封接体位置，拍照并获得封接体极针位置；

7)六轴机器人(1)驱动桥带吸取治具(23)移至桥带料盘(45)上方，吸取桥带料盘(45)内的待焊接桥带并放置于桥带检测台(44)；

8)六轴机器人(1)驱动第一视觉系统(26)移至桥带检测台(44)上方，桥带检测台(44)提供检测用背光源，第一视觉系统(26)对待焊接桥带进行拍照并进行桥带质量检测，若待焊接桥带质量合格，则执行步骤9)，若不合格，则将待焊接桥带置于废品料盘中,执行步骤7)；

9)根据步骤8)的拍照结果和步骤6)中封接体极针位置，计算待焊接桥带需要旋转的角度，桥带吸取治具(23)吸取待焊接桥带，六轴机器人(1)带动待焊接桥带旋转相应角度，并放回于桥带检测台(44)上；

10)六轴机器人(1)吸取治具复位为步骤9)待焊接桥带旋转前的位置，第一视觉系统(26)对桥带检测台(44)上的待焊接桥带进行再次拍照，并根据拍照结果判断理论位置与实际位置的偏差是否满足要求，若是，执行步骤11)；若否，则将待焊接桥带置于废品料盘中,执行步骤7)；

其中，理论位置为封接体极针的位置，实际位置为待焊接桥带的桥区位置；

11)桥带吸取治具(23)吸取桥带检测台(44)上的待焊接桥带并放置于封接体底座(62)上的封接体内，桥带桥区覆盖极针；

12)二维调整机构(61)驱动封接体底座(62)上的封接体至焊接机构(7)的工作区域，进行待焊接桥带及封接体极针的焊接；

13)焊接完成后，二维调整机构(61)移出焊接机构(7)，第一视觉系统(26)对焊接后的封接体进行拍照，检测焊接质量，若合格，执行步骤14)；若不合格，则将焊接后封接体置于废品料盘中；

14)封接体抓取治具(24)将焊接完成的封接体放回料盘，完成极针与桥带的焊接。

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