[实用新型]一种多焊接机器人协调控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及机器人控制技术领域，具体是一种多焊接机器人协调控制系统。

技术背景

随着焊接机器人焊接任务的复杂性不断增加，单个焊接机器人体现出了灵活性差、效率低等缺点,已经满足不了焊接工艺的需求。因而，多焊接机器人协调控制是当今焊接机器人领域的一个热门话题。多焊接机器人协调控制系统逐渐成为发展的主要趋势，多焊接机器人协调的行为可以极大程度的提高整个系统的效用。相对于单焊接机器人系统，一个相互协调的多焊接机器人系统具有诸多的优越性。

发明内容

针对上述问题，本实用新型提供了一种多焊接机器人协调控制系统，同时控制多个焊接机器人工作，提高整个系统的效率。

本实用新型是以如下技术方案实现的：一种多焊接机器人的协调控制系统，包括多个用于驱动控制焊接机器人运动的子控制系统；与多个子控制系统连接用于分析、处理信息，实时向子控制系统发出控制指令的总控制系统；与总控制系统连接用于获得伺服电机的转速及转角信息的光电编码器；与总控制系统连接用于获得机械臂的力学性能的测力传感器；与总控制系统连接用于实时采集焊缝熔池信息的接近传感器和激光视觉传感器；与总控制系统连接用于对需要焊接的工件进行三维扫描的三维激光扫描仪；与总控制系统连接的人机接口。

本实用新型的有益效果是：实现了多焊接机器人的协调控制，工作的空间和资源得到合理分布，工作效率和容错能力都有所提高；焊接精度高，系统抗电磁场干扰能力增强；相比于设计一个功能强大的多自由度单焊接机器人系统，多焊接机器人系统更加经济、方便、灵活，并且可以大大地降低生产成本。

附图说明

图1是本实用新型硬件结构示意图；

图2是本实用新型空间布置示意图；

图3 是本实用新型整体流程图；

图4 是任务分配模块流程图。

具体实施方式

如图1和图2所示，一种多焊接机器人的协调控制系统包括多个用于驱动控制焊接机器人运动的子控制系统；与多个子控制系统连接用于分析、处理信息，实时向子控制系统发出控制指令的总控制系统；与总控制系统连接用于获得伺服电机的转速及转角信息的光电编码器；与总控制系统连接用于获得机械臂的力学性能的测力传感器；与总控制系统连接用于实时采集焊缝熔池信息的接近传感器和激光视觉传感器；与总控制系统连接用于对需要焊接的工件进行三维扫描的三维激光扫描仪。

总控制系统包括工控计算机和输入输出通道；光电编码器、测力传感器、近传感器、激光视觉传感器和三维激光扫描仪将其各自采集的信号通过输入输出通道的转换匹配送入工控计算机。工控计算机是整个控制系统的核心，主要由无源底板，CPU卡，显卡，内存和电源组成，可以对输入的现场信息和操作人员的操作信息进行分析、处理、实时发出控制指令，控制和管理其他设备。输入输出（I/O）通道在总控制系统中完成传感器输出信号和工控计算机或工控计算机和驱动元件之间的信号转换和匹配功能，也可称为接口电路。

子控制系统包括用于接收总控制系统传输过来的控制信息，对机器人进行控制，并将机器人的工作状况实时的反馈给总控制系统的驱动器和用于信号转换的输入输出通道。驱动器主要接收总控制系统传输过来的控制信息，对机器人进行控制，并将机器人的工作状况实时的反馈给总控制系统，形成闭环控制。输入输出通道和总控制系统的输入输出通道的功能基本相同。

光电编码器安装在交流伺服电机上，获得伺服电机的转速及转角信息。机器人各关节的机械臂上均安装测力传感器，获得机械臂的力学性能。接近传感器和激光视觉传感器安装在焊枪上，通过CCD传感器，视频采集卡，实时的采集焊缝的熔池信息，对焊接过程进行实时监控并对焊枪的姿态进行实时调整。

三维激光扫描模块包括激光发射器、接收器、时间计数器、马达控制可旋转的滤光镜、彩色CCD相机和控制电路板。三维激光扫描仪对需要焊接的工件进行三维扫描，得出三维实体模型和三维坐标；由安装在工控计算机上的任务优化分配软件组成，主要对接收到的三维工件模型进行焊缝定位，并且模拟出各个焊接机器人的位置，利用遗传算法，计算出最优解，将任务分配给各个子系统。通过三维激光扫描仪，实现了工件焊缝与焊接机器人的虚拟工况模拟，对多个焊接机器人的焊接任务进行合理分配，机器人之间相互协作，作业时间比普通焊接缩短一半，而且焊接难度大幅度降低，焊接质量提高，实现了多焊接机器人的协调工作。

人机接口是操作人员和工控计算机之间信息交换的设备，是总控制系统中必不可少的部分，主要由鼠标、键盘和显示器组成。