專利名稱：機器人的初始焊接位置檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種焊接機器人，特別涉及一種可檢測同焊接母材的不規(guī)則性和固定時的位置偏移無關(guān)的焊接初始點的方法。
在自動化生產(chǎn)線上進行焊接時，由于被焊接部件的不規(guī)則性和固定時的位置偏移，即使在機器人按規(guī)定通過預(yù)定的焊道，也很難正確地檢測出焊接的開始點。其原因在于，當(dāng)從工廠自動化生產(chǎn)線的側(cè)面觀察時，雖然焊接機器人通過定位用的夾具和支架而保持固定位置，但對于使被焊接部件移動的傳送帶和移動用夾具來說，很難沒有誤差地將被焊接部件定位于準(zhǔn)確的作業(yè)空間內(nèi)。并且，即使是相同的被焊接部件，在規(guī)格上也多少存在細微差別。
為了解決上述的問題，人們開發(fā)了通過接觸式傳感器跟蹤方式對初始焊接位置進行檢測的方法，上述的接觸式傳感器跟蹤方式是指，在進行實際焊接之前的未產(chǎn)生電弧的狀態(tài)下，確認(rèn)焊絲或噴嘴與被焊接部件之間是否實現(xiàn)通電，從而正確地掌握被焊接部件位置的方法。即，平時是分開著的，一點一點地移動焊炬而產(chǎn)生熔化時，將該處作為數(shù)據(jù)而檢測作業(yè)焊接部件的焊接初始點。
以前，作為利用上述基本原理而開發(fā)出的產(chǎn)品，包括有像FANAC、DAIDEN、ABB、IGMC之類的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品的外部安裝有用于接觸式傳感器的驅(qū)動器電源，并且，為了即使在母材發(fā)生傾斜或被覆蓋的情況下也能進行準(zhǔn)確的定位，接觸檢測示意點4～5次。
然而，如上所述的采用現(xiàn)有的接觸式傳感器跟蹤方式的初始焊接位置檢測方法存在著下述問題，即，雖然通過接觸幾處示意點可實現(xiàn)準(zhǔn)確性，但幾次的接觸動作所耗費的時間較長，所以焊接量較大時無法縮短時間。
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種機器人的初始焊接位置檢測方法，該方法僅通過兩次接觸就能夠準(zhǔn)確地檢測出同焊接母材的不規(guī)則性和固定時的位置偏移無關(guān)的焊接初始點。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的機器人的初始焊接位置檢測方法包括如下步驟將從大致指出的焊接開始點至焊接終點處的假想點的方向矢量確認(rèn)為第一方向矢量，并把朝向母材的接合部且以將接合面之間大致二等分的角度放置的焊炬的方向矢量確認(rèn)為第二方向矢量；把同所述第二方向矢量以所述第一方向矢量為基準(zhǔn)分別沿正(+)和負(fù)(-)方向轉(zhuǎn)動時的方向相一致的方向，分別確定為焊炬的垂直和水平跟蹤方向；使焊炬分別沿被確定的所述垂直和水平跟蹤方向移動，直至產(chǎn)生熔化為止，當(dāng)產(chǎn)生熔化時，使焊矩分別移動到已確定了參數(shù)的位置上；然后，使焊矩沿焊接行進方向的相反方向移動而跟蹤母材的端部，在母材的端部產(chǎn)生熔化時，使焊矩沿焊接行進方向移動一段已確定了所述參數(shù)的距離，從而使焊炬移動到初始焊位置。
附圖的簡要說明
圖1是電弧焊系統(tǒng)的示意圖；圖2是對應(yīng)L型母材而說明本發(fā)明的初始焊接位置檢測方法的軸測圖；圖3是對應(yīng)L型母材而說明本發(fā)明的初始焊接位置檢測方法的側(cè)視圖；圖4是對應(yīng)圖2所示的L型母材而說明焊炬的方向矢量和焊接行進方向矢量的示意圖；圖5是從圖4得到的第三方向矢量的示意圖；圖6是對應(yīng)于母材向任意方向偏移且基板處于傾斜狀態(tài)的T型母材而說明本發(fā)明的初始焊接位置檢測方法的示意圖。
下面參照附圖詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
圖1是電弧焊系統(tǒng)的示意圖，該電弧焊系統(tǒng)包括保護氣體10、控制臺20、焊絲30、送絲裝置40、焊炬50、焊接機器人60、以及焊接夾具70。
當(dāng)把被焊接母材安裝在具有上述結(jié)構(gòu)的焊接夾具70上的時候，焊接機器人60首先檢測母材的初始焊接部，然后在檢測出的該位置，在被提供至焊炬50的焊絲30與被焊接部件80之間形成強電流/電壓而產(chǎn)生電弧。此時，被提供至焊炬50的焊絲邊熔化邊進行焊接。
上述焊接動作中的焊接機器人60的初始焊接位置檢測方法，是在產(chǎn)生電弧之前，用焊接機器人60的腕來確認(rèn)焊絲或噴嘴同母材是否實現(xiàn)電接觸而掌握焊接位置。即，平時在電氣上是分開的，使焊炬一點一點地移動，一邊確認(rèn)焊接點一邊檢測焊接位置。
下面，詳細說明本發(fā)明涉及的焊接機器人60的初始焊接位置檢測方法。
首先，在焊接夾具70上安裝圖2和圖3所示的L形被焊接部件80，當(dāng)使用者指出大致的焊接開始點A時，焊炬50便位于該大致示意點A。接著，當(dāng)使用者在焊接終點部處指出大致終點的假想點B時，焊接機器人60便掌握從當(dāng)前的大致焊接開始點A位置至假想點B的焊接行進方向，把該方向確認(rèn)為第一方向矢量，并且，把朝向母材的接合部且以將接合面之間大致二等分的角度放置的焊炬的方向矢量確認(rèn)為第二方向矢量。
然后，焊接機器人60使焊炬50跟蹤下述方向(第一次跟蹤)，該方向是指所述第二方向矢量以第一方向矢量為基準(zhǔn)向負(fù)(-)方向轉(zhuǎn)動時的方向。即，焊炬50沿與下方的接合面(水平面)相垂直的方向移動，直至產(chǎn)生熔化為止，當(dāng)產(chǎn)生熔化時(第一接觸)，該焊炬50移動到已確定了參數(shù)的位置。
其后，焊炬50跟蹤下述的方向(第二次跟蹤)，該方向是第二方向矢量以第一方向矢量為基準(zhǔn)向正(+)方向轉(zhuǎn)動時的方向。即，焊炬50沿與上方的接合面(垂直面)相垂直的方向移動，直至產(chǎn)生熔化為止，當(dāng)產(chǎn)生熔化時(第二接觸)，該焊炬50移動到已確定了參數(shù)的位置。接著，在產(chǎn)生熔化之后，如果所述焊炬50移動到已確定了參數(shù)的位置上的過程結(jié)束，則使焊炬50朝焊接行進方向的相反方向移動一段已確定了參數(shù)的距離，而跟蹤母材的端部(第三次跟蹤)，在該母材的端部產(chǎn)生熔化時(第三接觸)，焊炬50沿焊接行進方向移動一段預(yù)定的距離。即，使被移動的位置點位于初始焊接位置。
在這里，當(dāng)尋找焊接初始點時所必需的焊接開始點與終點之間的方向矢量實際上偏30°左右的時候，是以在跟蹤開始點時不出現(xiàn)問題為前提的。其原因是，雖然實際上在對焊接開始點進行微調(diào)過程中，焊接開始點與終點之間的方向矢量是很重要的，但是最終所尋找到的初期焊接開始點相對于接合基準(zhǔn)線只有小于5mm的偏差。
圖4是表示在圖2所示的L型母材中焊炬50的方向矢量和焊接行進方向矢量的示意圖，圖5是從圖4中得到的第三方向矢量的示意圖，第三矢量(a×X)是根據(jù)從大致示意點朝向假想點的方向矢量X和焊炬的方向矢量a而得出的。
圖6是說明在母材向任意方向偏斜且基板抬起θ角的狀態(tài)下焊接部位相對于基板有一定程度的傾斜的時候，利用本發(fā)明對初始焊接位置進行檢測的方法的示意圖。首先，當(dāng)把上述類型的母材放置在焊接夾具上的時候，使用者指出大致的焊接開始點，使焊炬50移動到母材之間的夾角的中心點的位置，在被移動的該位置編制如下的接觸式傳感器跟蹤程序，并執(zhí)行指令。
TST∧{#End-point}、{母材類型＝4}、{橫向角度變換}、{行進方向的角度變換}、{在接合部的偏移}
其中，“End-point”指使用者任意設(shè)定的假想點，在2維檢測時母材類型為“1”，在3維檢測時母材類型為“2”，在焊炬方向確定的時候為“ 3”，在采用由使用者定義的方式的時候為“4”。這些母材類型1、2、3是指，母材被固定在底部上而使母材的法線矢量與焊接機器人60的焊接坐標(biāo)一致的部分場合。并且，圖4是對任意方向進行檢測的情況，相當(dāng)于采用所述母材類型4的情況。即，該母材類型4最好采用下述方式，該方式為不需要{橫向角度變換}和{行進方向的角度變換}的值，應(yīng)正確地指出初始點后進行處理，且誤差不超過最小值20％。此外，由于初始示意點與終點之間的連線成為表示母材位置時的很重要的矢量，因此應(yīng)在一定的精度范圍內(nèi)(約20％)正確地指出所述初始示意點和終點。
當(dāng)按照上述方式，編制接觸式傳感器跟蹤程序并執(zhí)行指令時，焊接機器人掌握從焊接開始點(A′)的位置至終點(B′)的焊接行進方向，將其確認(rèn)為第一方向矢量，并且，將朝向母材的接合部且以將接合面之間大致二等分的角度放置的焊炬的方向矢量確認(rèn)為第二方向矢量。接著，使焊炬50跟蹤下述的方向(第一跟蹤)，該方向是指第二方向矢量以該第一方向矢量為基準(zhǔn)沿負(fù)(-)方向轉(zhuǎn)動時的方向。即，焊炬50沿與下方的接合面(垂直面)相垂直的方向移動，直至產(chǎn)生熔化為止，當(dāng)產(chǎn)生熔化時(第一接觸)，該焊炬50移動到已確定了參數(shù)的位置。
之后，焊炬50跟蹤下述的方向(第二跟蹤)，該方向是指第二方向矢量以第一方向矢量為基準(zhǔn)沿正(+)方向轉(zhuǎn)動時的方向。即，焊炬50沿與上方的接合面(垂直面)相垂直的方向移動，直至產(chǎn)生熔化為止，當(dāng)產(chǎn)生熔化時(第二接觸)，該焊炬50移動到已確定了參數(shù)的位置，然后使焊炬50向焊接行進方向的相反方向移動一段已確定了參數(shù)的距離，而跟蹤母材的終點部(第三跟蹤)，當(dāng)該母材的終點部產(chǎn)生熔化時(第三接觸)，使焊炬沿焊接行進方向移動一段已確定了參數(shù)的距離，使焊炬位于初始焊接位置上。
在本發(fā)明中，即使在采用L型、T型、V型中任意一種接合母材，且母材任意傾斜或被弄翻的情況下，仍可認(rèn)為基板附著于底部，所以，僅僅通過兩次接觸就可以檢測出初始焊接位置。
實際上，這種焊接方法可適用于挖掘機、梁、船舶、以及重工業(yè)的焊接生產(chǎn)線等許多領(lǐng)域。
如上所述的本發(fā)明，由于即使在母材傾斜或被弄翻的情況下，也能夠僅僅通過兩次接觸就準(zhǔn)確地檢測出初始焊接位置并實行焊接，因此，能夠容易地做成自動化生產(chǎn)線，可解決在焊接量較大時所要求的縮短時間的問題。
權(quán)利要求
1.一種機器人的初始焊接位置檢測方法，其特征在于，按下述步驟依次進行將從大致指出的焊接開始點至焊接終點處的假想點的方向矢量確認(rèn)為第一方向矢量，并把朝向母材的接合部且以將接合面之間大致二等分的角度放置的焊炬的方向矢量確認(rèn)為第二方向矢量的步驟；把同所述第二方向矢量以所述第一方向矢量為基準(zhǔn)分別沿正(+)和負(fù)(-)方向轉(zhuǎn)動時的方向相一致的方向，分別確定為焊炬的垂直和水平跟蹤方向的步驟；使焊炬分別沿被確定的所述垂直和水平跟蹤方向移動，直至產(chǎn)生熔化為止，當(dāng)產(chǎn)生熔化時，使焊矩分別移動到已確定了參數(shù)的位置上的步驟；當(dāng)焊矩移動到已確定了參數(shù)的位置時，使焊矩沿焊接行進方向的相反方向移動而跟蹤母材的端部，當(dāng)在母材的端部產(chǎn)生熔化時，使焊矩沿焊接行進方向移動一段已確定了所述參數(shù)的距離的步驟。
全文摘要
一種機器人的初始焊接位置檢測方法,僅僅通過兩次接觸就能夠準(zhǔn)確地檢測出同焊接母材的不規(guī)則性和固定時的位置偏移無關(guān)焊接初始點。包括如下步驟:確認(rèn)第一方向矢量和第二方向矢量;分別確定焊炬的垂直和水平跟蹤方向;使焊炬分別沿垂直和水平跟蹤方向移動,當(dāng)產(chǎn)生熔化時,使焊矩分別移動到已確定了參數(shù)的位置上;使焊矩沿焊接行進方向的相反方向移動而跟蹤母材的端部,在母材的端部產(chǎn)生熔化時,使焊炬移動到初始焊位置。
文檔編號B23K9/12GK1198973SQ9810541
公開日1998年11月18日 申請日期1998年3月3日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月13日
發(fā)明者洪性溱 申請人:三星電子株式會社