机器人焊接中使用具有位置跟踪的智能焊炬的方法和系统技术方案

一种电弧焊接的系统(200，300，400，500)和方法，其包括焊接装置，所述焊接装置具有带传感器的电弧焊机焊炬(260，360，560)，所述传感器用于在自动焊接期间确定焊炬尖端的绝对位置和所述焊炬尖端相对于焊缝的相对位置。将绝对位置数据与相对位置数据相结合可以用来在自动化或机器人焊接期间响应于所述焊缝的变化而调整机器人的路径。

Method and system of using intelligent torch with position tracking in robot welding

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】机器人焊接中使用具有位置跟踪的智能焊炬的方法和系统专利
本专利技术涉及一种根据权利要求1所述的自动电弧焊接方法以及一种根据权利要求10和15所述的焊接系统。本专利技术的实施例总体上涉及与焊接相关的系统和方法，并且更具体地，涉及使用物联网(IOT)的网络化机器人焊接。本申请要求2017年11月29日提交的标题为METHODSANDSYSTEMSUSINGTHEINTER-NET-OF-THINGSINROBOTICWELDING(在机器人焊接中使用物联网的方法和系统)的美国临时专利申请序列号62/592,072的优先权和任何其他权益。技术背景焊接系统通常与机器人一起使用以准确地且重复地将部件焊接在一起。此类机器人焊接系统一般布置在焊接室中以安全地容纳焊接操作并且保护可能正在观察该过程的使用者。典型地，机器人焊接系统包括具有焊炬的机器人臂，焊炬用来焊接被定位在焊接室内的工作台上的工件。机器人被编程为沿着与每种特定焊接类型相应的期望或规划路径进行焊接。现今，焊接室内的系统之间、两个或更多个焊接室之间或者焊接室与外部系统之间的通信例如在性能和速度方面受限。这种受限的通信限制了焊接过程和操作的控制、速度、准确性和其他方面。需要改进的系统和方法来克服这些和其他缺陷。描述鉴于现有焊接设备的前述问题和缺点，本申请描述了一种系统和方法以克服这些缺点。特别是为了加速焊接的通信方面，描述了一种根据权利要求1所述的自动电弧焊接方法以及一种根据权利要求10和15所述的焊接系统。优选实施例是从属权利要求的主题。本专利技术的实施例包括用于经由物联网(嵌入在物体中的计算机装置的经由互联网的互连，从而允许在物体之间传送数据)来增强机器人焊接的各个方面的系统、架构、过程和方法。根据本专利技术的一方面，一种电弧焊接方法包括：使用相对位置传感器来确定焊炬相对于实际焊接路径的相对位置；使用绝对位置传感器来确定所述焊炬的绝对位置；基于所述焊炬相对于所述实际焊接路径的所述相对位置并且在所述实际焊接路径不同于规划的焊接路径时基于所述焊炬的所述绝对位置来计算校正向量；以及根据所述规划的焊接路径和所述校正向量来移动所述焊炬。本专利技术的描述不以任何方式限制权利要求中使用的词语或者权利要求或本专利技术的范围。权利要求中使用的词语全部具有它们的完整普通含义。附图说明附图结合在说明书中并构成其一部分，在附图中，展示了本专利技术的实施例，附图与以上给出的本专利技术的总体描述和以下给出的详细描述一起用于例证本专利技术的实施例。应了解的是，附图中展示的元件边界(例如，框、框组或者其他形状)表示边界的一个实施例。在一些实施例中，一个元件可以被设计成多个元件或者多个元件可以被设计成一个元件。在一些实施例中，被示出为一个元件的内部部件的另一个元件可以被实现为外部部件，反之亦然。此外，元件可以不是按比例绘制的。图1展示了机器人焊接室单元的示例性实施例。图2展示了具有绝对位置传感器和相对位置传感器的示例性焊接系统的框图。图3展示了在电极靠近工件上的实际焊接路径的情况下示出的示例性焊炬，示出了示例性绝对位置和相对位置关系。图4展示了在焊接期间处于各种位置的示例性焊炬。图5展示了在电极靠近工件上的实际焊接路径的情况下示出的另一个示例性焊炬，示出了因横向移动而引起的焊接电弧的变化。图6展示了在施加示例性校正向量之前和之后的示例性规划的焊接路径。图7展示了计算和实施校正向量的示例性方法的流程图。具体实施方式下面包括对贯穿本披露内容所使用的示例性术语的定义。所有术语的单数形式和复数形式均落入各自的含义内：如本文所使用的“部件”可以被定义为硬件的一部分、软件的一部分或者它们的组合。硬件的一部分可以至少包括处理器和存储器的一部分，其中，存储器包括有待执行的指令。如本文所使用的与“电路”同义的“逻辑”包括但不限于用于执行功能或动作的硬件、固件、软件和/或各自的组合。例如，基于所希望的应用或需要，逻辑可以包括软件控制的微处理器、离散逻辑(例如特定应用集成电路(ASIC))、或其他编程的逻辑装置和/或控制器。逻辑也可以完全实施为软件。如本文所使用的“软件”包括但不限于引起计算机、逻辑或其他电子装置执行功能、动作和/或以期望方式表现的一个或多个计算机可读和/或可执行指令。这些指令可以体现为各种形式，诸如例程、算法、模块或程序，包括来自动态链接库的单独应用程序或代码。软件也可以实施为各种形式，诸如独立程序、函数调用、小服务程序、小应用程序、储存在存储器中的指令、操作系统的一部分、或者其他类型的可执行指令。本领域普通技术人员将理解，软件的形式取决于例如期望的应用的要求、其运行环境和/或设计师/程序员的期望等等。披露了用于机器人焊接的系统、架构、过程和方法的实施例。本文中的实例和附图仅仅是说明性的而不旨在限制本主题专利技术，本主题专利技术是通过权利要求的范围和精神来衡量。附图仅是出于展示本专利技术的示例性实施例的目的，而不是出于限制本专利技术的示例性实施例的目的。参考图1，示例性焊接室10的图总体上包括框架12、布置在框架12内的机器人14、以及同样相应地布置在框架12内的第一焊接台16和/或第二焊接台18。机器人焊接室10用于以下文将更详细地描述的方式焊接布置在焊接台16、18上的工件22和/或24。在所描绘的实施例中，框架12包括多个侧壁和门以包围机器人14以及焊接台16和18。虽然以平面图示出了大致矩形的构型，但是框架12和室10可以采用多种构型。前通道门26安装到框架12以便提供到框架12的内部的通路。前通道门26可以采用双折构型，其中门包括两个铰链组：将门26附接到框架12的第一铰链组和将门的一个面板附接到另一个面板的第二铰链组。然而，前通道门26可以采用其他构型，诸如滑动门或摆动门。类似地，后通道门28也安装到框架12。所描绘的实施例中的后通道门28也采用双折构型；然而，后通道门可以采用其他构型，诸如参考前通道门26所讨论的那些构型。在任一门上(仅在前门26上描绘)可以提供窗口32。这些窗口可以包括本领域已知的有色安全屏(screen)。在框架12上与前门26相邻地提供控制面板40。控制面板40上所提供的控制旋钮和/或开关与同样安装到框架12的控件包壳42中容纳的控件进行通信。可以按与用于已知焊接室单元的控件类似的方式使用控制面板40上的控件来控制在室10中执行的操作。在一个实施例中，机器人14安装在基座上，所述基座安装在支撑件上。在其他实施例中，可以使用其他自动化移动装置来控制焊接装置的移动。在所描绘的实施例中的机器人14相对于焊接台16和18居中并且包括十一条示例性移动轴线。如果希望的话，基座可以类似于转动架而相对于支撑件进行旋转。因此，有些驱动机构(例如，马达和传动装置(未示出))可以容纳在基座和/或支撑件中以用于使机器人14旋转。在一个实施例中，焊接装置的焊炬或焊枪60附接到机器人臂14的远端。焊枪60可以类似于本领域中已知的那些焊枪并且适合于任何本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自动电弧焊接方法，包括：/n使用相对位置传感器来确定焊炬相对于实际焊接路径的相对位置；/n使用绝对位置传感器来确定所述焊炬的绝对位置；/n基于所述焊炬相对于所述实际焊接路径的所述相对位置并且在所述实际焊接路径不同于规划的焊接路径时基于所述焊炬的所述绝对位置来计算校正向量；以及/n根据所述规划的焊接路径和所述校正向量来移动所述焊炬。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171129 US 62/592,072;20181114 US 16/190,6201.一种自动电弧焊接方法，包括：
使用相对位置传感器来确定焊炬相对于实际焊接路径的相对位置；
使用绝对位置传感器来确定所述焊炬的绝对位置；
基于所述焊炬相对于所述实际焊接路径的所述相对位置并且在所述实际焊接路径不同于规划的焊接路径时基于所述焊炬的所述绝对位置来计算校正向量；以及
根据所述规划的焊接路径和所述校正向量来移动所述焊炬。


2.如权利要求1所述的方法，进一步包括基于所述焊炬相对于所述实际焊接路径的所述相对位置来确定是否需要焊炬位置校正，和/或
进一步包括确定何时实施所述校正向量。


3.如权利要求1或2所述的方法，进一步包括基于所述规划的焊接路径和所述校正向量来计算调整的焊接路径，并且其中，根据所述规划的焊接路径和所述校正向量来移动所述焊炬包括根据所述调整的焊接路径来移动所述焊炬。


4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，进一步包括根据所述规划的焊接路径和初始向量来移动所述焊炬，其中，计算所述校正向量包括计算施加到所述初始向量的调整向量。


5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，以包括所述相对位置传感器的一个以上读数和所述绝对位置传感器的一个以上读数的周期性间隔进行计算所述校正向量，
其中优选地，所述校正向量包括所述实际焊接路径与所述规划的焊接路径之间的平均差异。


6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述实际焊接路径或所述规划的焊接路径中的至少一者包括一系列位置。


7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，进一步包括：
存储所述校正向量作为第一校正向量；
计算第二校正向量；
确定所述第二校正向量与所述第一校正向量之间的差异是否大于阈值；以及
如果所述差异大于所述阈值，则存储所述第二校正向量作为所述校正向量。


8.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述相对位置传感器包括电流传感器，和/或
其中所述绝对位置传感器包括至少一个加速度计。


9.如权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，根据第一算法来计算所述校正向量的第一分量，根据第二算法来计算所述校正向量的第二分量，并且其中所述第一算法不同于所述第二算法。


10....

【专利技术属性】
技术研发人员：W·T·马修斯，兰斯·F·盖蒙，
申请(专利权)人：林肯环球股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US