技术领域
[0001] 本
发明涉及生产自动化领域，具体涉及一种标识焊接系统。
背景技术
[0002] 在
螺纹钢丝生产线中，钢丝卷生产完成后，需要现场采用人工挂铭牌，其工作效率低，存在重复工作量较大且容易铭牌挂错等问题。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于提供的一种标识焊接系统，从而实现通过
机器人自动制作并固定铭牌。
[0004] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种标识焊接系统，其主要包括：带式传送机，带式传送机的进料端位于生产线出料口的下方，带式传送机设有用于驱动传送带
水平方向进行传送工作的驱动
马达；主控箱，主控箱固定设置在带式传送机的任意一侧，主控箱内设有处理器，处理器连接设有
存储器及IO
接口；存储器用于存放多组产品的基准图像以及与基准图像对应的铭牌内容；IO接口通过驱动板与驱动马达连接；机器人，机器人包括
基座、通过
机械臂与基座铰接的爪座，爪座远离机械臂的一端铰接有机械爪；还包括驱动机械臂工作的伺服
电机群，
伺服电机群通过控制板与IO接口连接，控制板根据从IO接口收到的命令驱动伺服电机群工作，使机器人产生与命令相应的行为动作；
点焊机，包括与点焊机连接，用于控制点焊机工作的焊接
开关；还包括与点焊机连接用于输出
电流的单点枪，单点枪与爪座远离机械臂的一侧连接；视觉识别装置，视觉识别装置设有与IO接口连接的摄像头，并通过IO接口将捕获的图像数据传送给处理器；激光打标机，激光打标机位于机器人的机械爪活动范围内，激光打标机与IO接口连接。
[0005] 优选的，机器人的基座固定在带式传送机任意一侧，基座顶部中央部位垂直固定设有第一伺服电机，第一伺服电机远离基座一端的
输出轴连接设有转盘；转盘顶部中央水平固定设有第二伺服电机，第二伺服电机输出轴垂直连接设有一圆柱状的大臂，大臂远离第二伺服电机的一端同轴固定设有第三伺服电机，第三伺服电机输出轴同轴连接设有第一旋转头，第一旋转头远离第三伺服电机的一端垂直固定设有第四伺服电机，第四伺服电机输出轴垂直连接设有圆柱状的小臂，小臂远离第四伺服电机的一端同轴设有第五伺服电机，第五伺服电机输出轴同轴连接设有第二旋转头，第二旋转头远离第五伺服电机的一端垂直固定设有第六伺服电机，第六伺服电机输出轴垂直连接设有爪座；并且第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机、第四伺服电机、第五伺服电机、第六伺服电机构成伺服电机群。
[0006] 优选的，机械爪包括悬浮设置在爪座远离第六伺服电机一侧的滑轨，滑轨两端通过固定
支架与爪座固定；滑轨断面成矩形设置，并且滑动配合有一对滑套，滑套远离爪座的一侧连接设有夹爪；各个滑套远离爪座的一侧均连接设有轴销，轴销相互平行设定；轴销之间连接设有气压伸缩杆；气压伸缩杆通过气压控制管路与气源连接，气压控制管路设有电磁
阀，
电磁阀与IO接口连接。
[0007] 优选的，爪座靠近滑轨中部区域连接设有固定座，固定座相对的两侧沿滑轨方向设有
螺柱，螺柱上设有通过螺纹配合的调簧座；滑套对应调簧座的
位置设有
弹簧座，弹簧座与调簧座之间设有弹簧。
[0008] 优选的，视觉识别装置还包括
外壳，外壳顶部设有贯通的第一窗口，摄像头通过支架固定在外壳内部，并且摄像头的镜头与第一窗口相对设置；外壳底部与爪座靠近机械爪的一侧连接固定。
[0009] 优选的，视觉识别装置的外壳顶部设有与第一窗口并列贯通的第二窗口，外壳内通过支架固定设有激光瞄准器，激光瞄准器出光口与第二窗口对应，激光瞄准器与IO接口连接。
[0010] 优选的，视觉识别装置设的外壳顶部不与第一窗口、第二窗口重合的区域设有补光灯，补光灯通过变光板与IO接口连接。优选的，单点枪，通过电
推杆可轴向伸缩地与爪座连接固定，电推杆与点焊机联动，当焊接开关触发时，电推杆将单点枪向远离爪座的方向推出，当焊接开关释放时，电推杆将单点枪收回。
[0011] 优选的，激光打标机包括工作平台，工作平台的一端设有料卷，料卷内卷绕有铭牌料带；工作平台远离料卷的一端设有辊轴，辊轴与料卷平行设定；辊轴下方设有绕料器，绕料器设有电机，电机与IO接口连接。
[0012] 优选的，铭牌料带包括柔性带，柔性带为卷绕设置，并在靠近中
心轴的一面间隔帖附有铭牌。
[0013] 本发明的有益效果：设置在螺纹钢丝的生产流水线出口传送带，可将螺纹钢丝进行运送，机器人的视觉识别装置首先对传送带上的螺纹钢丝进行
图像识别，并针对识别出的螺纹钢丝规格进行铭牌制作，之后机器人抓取铭牌并按照设定的位置进行对位焊接，从而完成挂牌操作。
[0014] 由机器人通过视觉识别装置完成的挂牌操作，可保证效率避免错误发生。
[0015] 带式传送机的驱动马达通过IO接口由处理器控制，因此可根据机器人的焊接情况进行间歇工作，从而保证焊接时的稳定状态。
[0016] 独立的主控箱结构，可使控制部分的
电子器件远离执行机构，从而在调试维护过程中保证了工作人员的人身安全。同时远离机械部件可以避免震动干扰，从而保证了控制部分的稳定工作。
[0017] 机器人通过基座与地面固定，使得其拥有绝对稳固的根基，从而保证了工作
精度。另外机器人为6轴机械臂设置，具有非常高的灵活性，可进行多种
角度的，多维度的灵活运动。
[0018] 机器人的机械爪采用气压传动，并且可通过对气体压
力的调节平滑调整夹爪捏合力度，防止标牌被爪坏。
[0019] 为了稳定的抓取标牌，机械手设有捏合点中位调节机构，其通过调节开爪调簧座的位置达到捏合点中位的微调目的。视觉识别装置通过图像比对的方式进行螺纹钢丝的识别，其识别精度远比工人肉眼识别精度高，且不会因为工作时间等问题产生工作疲劳。另外，视觉识别装置配有补光灯，看通过对补光灯的
亮度调节达到无限接近对比原图的亮度指标，从而达到不受光线影响的目的。同时，视觉识别装置还配备红外瞄准器，可对机械调试、图形处理、机器人的行为运动提供参考标准。为了解决传统激光打标机不能流水作业的弊端，特设带有多
块铭牌的料带
[0020] ，并在料带的驱动下，使得铭牌一块块的进入打标作业，同时在料辊的转折角度下，可使打好标的铭牌从料带上脱离，并方便机械爪抓取。
附图说明
[0021] 图1为本发明部件示意图；
[0022] 图2为本发明控制部件连接关系图；
[0023] 图3为本发明局部示意图；
[0024] 图4为本发明机器人部分示意图；
[0025] 图5为本发明机器爪部分示意图；
[0026] 图6为本发明机器爪局部示意图；
[0027] 图7为本发明气压管路示意图；
[0028] 图8为本发明铭牌料带示意图。具体实施方式
[0029] 下面将结合本发明
实施例中的附图进行详细描述。
[0030] 请参阅图1、图2、图3、图4、图5、图7、图8，一种标识焊接系统，主要包括：带式传送机1，带式传送机1的进料端位于生产线出料口的下方，带式传送机1设有用于驱动传送带水平方向进行传送工作的驱动马达2，其中驱动马达2可采用型号为“YE2-80L-2”的三相
电动机；主控箱3，主控箱3固定设置在带式传送机1的任意一侧，主控箱3内设有处理器，处理器连接设有存储器及IO接口，为了兼容上述要求，其可采用型号为“DELL T630”的塔式
服务器；存储器用于存放多种产品基准图像以及与基准图像对应的铭牌内容；IO接口通过驱动板与驱动马达2连接；机器人，机器人包括基座19、机械臂、机械爪26以及驱动机械臂、机械爪26工作的伺服电机群，伺服电机群通过控制板与IO接口连接，控制板根据从IO接口收到的命令驱动伺服电机群工作，使机器人产生与命令相应的行为动作，其中控制板为多路并行设置的电机驱动板构成，其具体可采用“TB6560”型号的电机驱动板作为参考。机器人设有视觉识别装置，视觉识别装置设有与IO接口连接的摄像头8，摄像头8用于采集影像信息，并通过IO接口传送给处理器，介于对摄像头采集效果有较高的要求，因此，摄像头8以型号为“AW-HE870”的松下CCD摄像机为例。机器人设有点焊机，点焊机的焊接开关与IO接口连接，其中点焊机型号可选用“鑫天正DNY25/40手持移动式点焊机”作为参考；在机器人的机械爪26活动范围内，设有型号以“科泰20w分体式光纤激光打标机”为例的激光打标机10，该激光打标机10与IO接口连接。
[0031] 根据以上设置，处理器通过IO接口及与IO接口连接的控制板，协调伺服电机群运作，并使机器人的爪座25位于带式传送机1上方，且视觉识别装置的镜头朝向传送带。当有成卷的螺纹钢丝从传送带上被运送时，视觉识别装置的摄像头8捕获螺纹钢丝卷的识别图像，并通过IO接口传输给处理器，处理器接到识别图像后，将识别图像的数据与存储器中预先存储的基准图像的数据做比较，如果没有找到相符合的数据信息，主控箱3通过连接设置的报警系统发出提示信息。当在存储器搜索到数据相似的
基础图像后，处理器将存储器中对应该基准图像的铭牌37内容信息进行提取，并通过IO接口发送给激光打标机10，激光打标机10根据内容制作铭牌37，当铭牌37完成后，处理器向机器人的控制板发送铭牌37运送命令，此时伺服电机群在控制板的协调下，使得机器人通过机械爪26将铭牌37抓起。在抓铭牌37过程中，机械爪26起初只进行大致方位的移动，当处理器通过视觉识别装置发现铭牌37的真实位置后，再次向控制板发送微调命令，使得机械爪26能够精确的抓到铭牌37。机械爪26抓到铭牌37后，根据控制板的设定，机械爪26向起初发现螺纹钢丝卷的方向移动，将铭牌37抓向螺纹钢丝卷标识区，并通过视觉识别装置进行精确
定位，此时视觉识别装置不断的记录刷新识别图像的数据，并通过IO接口发送给处理器，处理器根据存储器中的基准图像的数据不断的进行比对，并将比对后计算出的误差以微调命令的形式发给控制板，控制板协调伺服电机群，使机械爪26抓着铭牌37在螺纹钢丝卷上进行精确定位，直到视觉识别装置发现的图像数据与存储器中的基准图像的数据吻合为止，此时铭牌37已在标识区中就位。当铭牌37就位后，利用电推杆将单点枪30推进至铭牌37对应部位并进行焊接；其中，可以在电推杆将单点枪30推进至铭牌37对应部位后进行焊接，也可以电推杆推动单点枪30的同时点焊机开始工作以对点焊机进行预热。以前者为例，当铭牌37就位后，
微处理器通过IO接口控制电推杆将单点枪30向铭牌37对应部位推进，当单点
焊枪头部将铭牌37与螺纹钢丝卷压紧后，处理器通过IO接口触发焊接开关使点焊机工作，点焊机、单点枪30、铭牌37、螺纹钢丝卷、传送带、电刷、搭
铁线、点焊机形成完成电流回路，并且单点枪30头部产生的热量将铭牌37与螺纹钢丝卷熔接为一体，从而完成焊接任务。此后，处理器通过IO接口控制伺服电机群，使得机械爪释放铭牌37并返回传送带上方，继续通过视觉识别装置检测下一个待处理的螺纹钢丝卷。
[0032] 在整套标识焊接系统中，由于机器人负责抓取、移动、摆放等众多动作行为，需要具有多维度的灵活性，因此机器人包括由第一伺服电机11、第二伺服电机12、第三伺服电机13、第四伺服电机14、第五伺服电机15、第六伺服电机16构成伺服电机群，并由该伺服电机群控制机器人的各个动作。其具体为：机器人的基座19固定在带式传送机1任意一侧，从而保证其可有效的在带式传送机1附近工作，便于操作传送带上的物品。基座19顶部中央，垂直固定设有第一伺服电机11，第一伺服电机11远离基座19一端的输出轴连接设有转盘20，通过对第一伺服电机11的控制，可使得转接盘上方的部件进行水平周向运动；转盘20顶部中央水平固定设有第二伺服电机12，第二伺服电机12输出轴垂直连接设有一圆柱状的大臂
21，大臂21远离第二伺服电机12的一端同轴固定设有第三伺服电机13，第三伺服电机13输出轴同轴连接设有第一旋转头23，在第二伺服电机12及第三伺服电机13的作用下，第一旋转头23上部的部件可进行摆动及旋转两个维度的运作。第一旋转头23远离第三伺服电机13的一端垂直固定设有第四伺服电机14，第四伺服电机14输出轴垂直连接设有圆柱状的小臂
22，小臂22远离第四伺服电机14的一端同轴设有第五伺服电机15，第五伺服电机15输出轴同轴连接设有第二旋转头24，在第四伺服电机14及第五伺服电机15的作用下，第二旋转头
24上部的部件同样可进行摆动及旋转两个维度的运作。第二旋转头24远离第五伺服电机15的一端垂直固定设有第六伺服电机16，第六伺服电机16输出轴垂直连接设有爪座25，因此爪座25可通过第六伺服电机16作用下进行摇摆运动。
[0033] 作为优选实施例，机械爪26包括悬浮设置在爪座25远离第六伺服电机16一侧的滑轨40，滑轨40两端通过固定架41与爪座25固定；滑轨40断面成矩形设置，并且滑动配合有一对滑套42，滑套42远离爪座的一侧连接设有夹爪43；各个滑套42远离爪座25的一侧均连接设有轴销44，轴销44相互平行设定；轴销44之间连接设有气压伸缩杆45；气压伸缩杆45通过气压控制管路46与气源连接，同时在气压控制管路46中还设有压力限制阀54，以及电磁阀48，电磁阀48与IO接口连接，而压力限制阀54的阀值通过设备调试工人手动设定。
[0034] 当启动机械爪抓取铭牌时，电磁阀48从IO接口处获得工作指令，气压管路在电磁阀48的控制下使气压伸缩杆45回缩，在气压伸缩杆45的回缩过程中，通过轴销44拉动滑套42并带动夹爪43向对靠拢抓捏铭牌。当夹爪43抓住铭牌时，由于铭牌结构、材料特征问题，爪合力度不能过大，否则会导致铭牌
变形影响焊接对比及焊接效果，因此通过对压力限制阀54的阀值设定，限定了气压伸缩杆45回缩力度，从而改变夹爪43的爪合力量，使其利用气体压缩率的线性变化，达到轻柔抓铭牌，牢靠并牢靠把持的目的，同时也给调试工作带来较宽的适应范围，降低了调试难度。
[0035] 作为优选实施例，爪座25靠近滑轨40中部区域连接设有固定座49，固定座49相对的两侧沿滑轨40方向设有螺柱50，螺柱50上设有通过螺纹配合的调簧座51；滑套42对应调簧座51的位置设有弹簧座52，弹簧座52与调簧座51之间设有弹簧53。
[0036] 为设定单气压伸缩杆45驱动的夹爪43中位，固定座49为中位基准点，当为适应不同铭牌大小及焊接位置，需要将夹爪43中位向一侧偏移时，需调整目标侧的调簧座51，使其向远离固定座49的方向旋出，此时目标侧的弹簧53首先被调紧，在两根弹簧53的合力作用下，目标侧的夹爪43向远离固定座49的方向位移，同时通过气压伸缩杆45的带动下，另一侧的夹爪43一同向目标侧移动。此时由于目标侧的弹簧53被调紧，导致整个夹爪43外扩力变大，为了保持原始外扩力，还需将远离目标侧的弹簧53调松，具体为通过旋转远离目标侧的调簧座51向固定座49的方向旋入。优选的实施中，视觉
[0037] 识别装置包括外壳27，外壳可抵御作业中产生的
烟尘，避免电器故障的发生。外壳27顶部设有贯通的第一窗口，摄像头8通过支架固定在外壳27内部，并且摄像头8的镜头与第一窗口相对设置，同时外壳27底部与爪座25靠近机械爪26的一侧连接固定，并且摄像头8可同时监视所述机械爪26及所述单点枪30的工作范围，从而为作业中的图像识别的完整性提供保障条件。
[0038] 作为优选实施例，所述单点枪30，通过电推杆可轴向伸缩地与所述爪座25连接固定，所述电推杆与所述点焊机同时工作，当所述焊接开关触发时，所述电推杆将所述单点枪30向远离所述爪座25的方向推出，当所述焊接开关释放时，所述电推杆将所述单点枪30收回。由于以上设置的单点枪30在对铭牌37焊接之前，与铭牌37之间留有足够的间距因此不影响视觉识别装置的
图像采集。而在焊接过程中，单点枪30通过电推杆的推进作用向铭牌
37方向行进，直至将铭牌37顶在螺纹钢丝卷表面，并实施焊接，从而保证焊接的牢靠性，在焊接结束后，电推杆收回单点枪30并为下次工作流做准备。另外由于带式传送机1的传送带为金属材质，因此点焊机的搭铁线通过电刷与整条传送带连通，并在焊接过程中形成完整的电流回路。
[0039] 作为优选实施例，视觉识别装置设有激光瞄准器28，从而方便对视觉识别装置默认位置进行调试。为此视觉识别装置的外壳27顶部设有与第一窗口并列的第二窗口，激光瞄准器28通过支架固定在外壳27内部，并且激光瞄准器出光口与第二窗口对应，激光瞄准器28与IO接口连接。当对视觉识别装置进行维护时，通过处理器启动激光瞄准器28，此时激光瞄准器28的光斑所在区域便是视觉识别装置即将要获取的图像中心部位。
[0040] 优选的实施例中，视觉识别装置设有补光灯，从而避免了在视觉识别过程中，因光线变化造成的图像采集参数与存储器中存放的目标图像存在差异。为此，视觉识别装置设的外壳27顶部不与第一窗口、第二窗口重合的区域设有补光灯29，补光灯29通过变光板与IO接口连接。在识别过程中，处理器通过IO接口启动补光灯29发光，并通过视觉识别装置反馈的图像数据进行亮度调节，直至将亮度定格为与当时所定义目标图像时的环境相同为止。
[0041] 作为提高打印效率的优选实施例，激光打标机10在其工作平台的一端设有料卷31，工作平台远离料卷31的一端设有辊轴33，辊轴33与料卷31的轴线平行设定；辊轴33下方设有绕料器，绕料器设有电机35，电机35与IO接口连接。在打印作业进行时，卷绕在料卷31上的铭牌经工作平台上表面，再绕过辊轴33后连接到绕料器上，当电机35运转时，铭牌料带
32不断的从料卷31中拉出，并穿过工作平台，向辊轴33方向行进。当铭牌37经过工作平台时，激光打标机10在铭牌37进行内容蚀刻，并且在蚀刻完成后，铭牌37水平方向探出滚轴
33，并被机械爪26抓取。作为方便激光打标机实现流
[0042] 水化打印作业的优选实施例，激光打标机的料卷31上卷绕有铭牌料带32，铭牌料带32具体为：由若干个铭牌37间隔排列并粘贴在柔性带36上所构成。因此当带有铭牌37的铭牌料带料32单行进至工作平台时，激光打标机10，通过
激光束向铭牌37表面蚀刻铭牌37内容，而后在电机35的带动下向辊轴33方向前行，当到达辊轴33位置时，粘贴铭牌37的柔性带36绕过辊轴33向下转折，铭牌37因具有刚性强度，不能随柔性带36一同向下做大角度弯折，因此铭牌37经过辊轴33的部分在自身强度的作用下，从柔性带36上脱离，并沿水平方向向远离工作平台的方向探出，此时机械爪26在视觉识别装置的定位下抓住已脱离柔性带36的铭牌37边缘，继而将铭牌37从柔性带36上揭下，并进行后续的流程。同时铭牌料带32可通过卷绕的方式进行
包装储存，并且柔性带36为可回收再利用材质，因此使用过后的柔性带36不会对环境造成污染。最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
