用于焊接机器人以及数控柔性焊接系统的

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1、 用于焊接机器人以及数控柔性焊接系统的用于焊接机器人以及数控柔性焊接系统的 6 维维 焊缝跟踪焊缝跟踪 系统系统 Meta-Scout GmbH 现代焊接生产技术国家重点实验室 哈尔滨工业大学 Tel: 133 5178 0765 Fax: 0451 8641 6186 08/2004 1 6 维激光焊缝跟踪系统维激光焊缝跟踪系统 概述概述 通过激光技术的应用，许多生产任务都可以有更加智 能化和更高精度的解决方案，而这是传统方法所不能 解决的。SCOUT 焊缝跟踪系统正是为此类应用而开发 的，自从 1990 年投放市场以来，满足了许多生产实际 的需求。 SCOUT 系统能够以 0.05mm

2、 的精度，沿着焊缝对机 器人进行三维定位，同时工具头相对于工件表面的方 向，按照预先设定的值保持恒定。 在加工之前以及每次修正工件前，机器人路径的定义 是费时的示教过程。但此过程自此可以不需要，并简 化为仅仅对几个点进行定义即可。这些点只要包括传 感器以及其搜索区域(典型值：20 x 80 mm)内的所跟 踪焊缝的起点，以及其它几段路径上的独立的一些 点。 快速图像处理(50 赫兹)允许所跟踪的焊接速度达到 20m/min，能够使快速加工过程自动化，如涂胶过程、 密封过程中，精确的跟踪接头的三维路径。 SCOUT 系统能够适应可能的最大跟踪速度，例如在路径上的微小弯曲将导致高的水平加速 度。

3、SCOUT: 系统以及部件系统以及部件 SCOUT 被设计用来实现三维的接头跟踪，也就是用于激光焊接过程中高精度和高速度的三维 跟踪，同样其也能够用于其它的加工方法。 SCOUT 系统的组成包括传感头、传感器计算机。计算机有两个型号可选：VME 或者 PC。这 两个型号都在生产中用于快速高精度六维接头跟踪。 这两个系统可以网络连接，通过 Ethernet 连接到用户界面上。 传感头连接到机器人或者机架上，作为工具的导引头，其生成接头或者边缘的图像序列，可以 被计算机评估，使用光线分割程序或者获得专利的光线分割/灰度图象的混合方式。 将传感器安装到加工头上并校准后，SCOUT 将会实时导引机器人

4、，无须示教，只需输入接头 的起始点以及搜索的方向。 2 08/2004 能够跟踪的接头类型能够跟踪的接头类型 VME 总线系统支持所有的接头类型，PC 版本对于不同应用可以进行设置，并在随后用软件来 升级。 角接接头(fillet joint) 左/右/中 T 型接头(tee joint) 左/右 开口边缘(open edge joint) 左/右 搭接(lap joint) 左/右 V 型接头(V joint) 对接接头(butt joint) 边缘上升的接头(edge raised joint) 以一定半径弯折的接头(radius end) 08/2004 3 同加工控制系统的接口同加工控

5、制系统的接口 SCOUT 系统已经同下列加工控制系统相集成，测试并应用。 路径校正用途(新)： ABB Fanuc KUKA KR C2 Motoman 通过使用传感器的测量数据，对机器人移动的示教路径进行校正。该数据必须能够被机器人控 制器读取并解释。 除此之外，焊缝所有的几何数据也可以用来优化焊接过程。 三维集成：三维集成： COMAU C3G 900plus with Tricept robot KUKA KR C1, VK RC1 Power Automation PA 8000 SEF SR1 control with 6-axis SR25/A1 robot SIEMENS RCM

6、 3C control with 6-axis KUKA industrial robot (IR361/8, IR161/24), SIEMENS RCM 3C control with 6-axis MANUTEC robot, SIEMENS 840D STUBLI Adept CS7 with 6-axis SX series robot, VW VRS1 control with 6-axis IR361/8, VK120 and VW 5-axis portal 二维集成二维集成 (仅仅用于特定的应用): IBH Macro 8000 control with 5-axis por

7、tal (Arnold, Trumpf) 一维集成一维集成 (所测量的值输出为滑架的控制电压) 10 V 到伺服放大器 4 20 mA 到伺服放大器 特定的应用特定的应用(准备中) 输出校正值，用于所有常用的机器人控制系统，包括 CLOOS/克鲁斯、莫托曼 (MOTOMAN)和莱斯(REIS)，以及 SPS: SIEMENS S5 / S7。 4 08/2004 SCOUT 用户列表用户列表 应用应用 Aerospatiale Avions, St. Nazaire - F Laser Airbus GmbH, Nordenham Laser Alenia Aeronautica SpA, T

8、urin I Laser Algo Systems S.A., Athen GR Laser Audi AG, Ingolstadt Laser, MAG Audi AG, Neckarsulm Laser Blohm & Voss, Hamburg Laser Burtscher AG, Freidorf - CH WIG BMW AG, FIZ Mnchen Laser CLFA, Arcueil F Laser Daalderop BV, Tiel - NL WIG DaimlerChrysler AG, Sindelfingen Laser, Laser-Hybrid DaimlerC

9、hrysler AG, Untertrkheim Laser DaimlerChrysler AG, Mettingen Laser-Hybrid, MIG DaimlerChrysler AG, Dsseldorf Laser EDAG, Eisenach Laser FhG-ILT, Aachen Laser FhG-IWS, Dresden, Laser FIAT, Neapel - I Laser Fuhrmann Fahrzeuge GmbH, Steinebrunn A Laser HOLVRIEKA, Emmen - NL Laser ISE, Bergneustadt Lase

10、r IWB, Garching / Mnchen Laser KWD Automobiltechnik GmbH, Wolfsburg Laser LTKK, Lappeenranta FIN Laser Photon AG, Berlin Laser PML, Singen (Alusingen) Laser-Hybrid Dr.-Ing.h.c. F. Porsche AG, Weissach Laser P.S.A., Paris - F Laser Renault, Guyancourt - F Laser Serra Soldarura S.A., Barcelona E Laser

11、 Solblank S.A., Castellbisbal E Laser TMS Produktionssysteme GmbH & Co., Linz A Laser Volkswagen AG, Werk Anchieta - Brasilien Laser Volkswagen AG, Werk Bangkok - Thailand Laser Volkswagen AG, Werk Bratislava - Slovakia Laser Volkswagen AG, Werk Brssel - Belgien Laser Volkswagen AG, Werk Emden Laser

12、, MAG Volkswagen AG, FAW-Volkswagen, Changchun - China Laser Volkswagen AG, Werk Hannover Laser Volkswagen AG, Werk Kassel Laser Volkswagen Sachsen GmbH, Werk Mosel Laser Volkswagen AG, Werk Pamplona - Spanien Laser Volkswagen AG, Werk Puebla - Mexico Laser Volkswagen AG, Shanghai-Volkswagen, Shangh

13、ai - China Laser Volkswagen AG, Werk Uitenhage - Sdafrika Laser Volkswagen AG, Werk Wolfsburg Laser Volvo Cars, Gent - Belgien Laser 08/2004 5 SCOUT 系统组成系统组成 PCI 总线标准版本总线标准版本包括： 传感头，包含软件模块(光线分割方法) 传感器计算机 (IPC 机箱, 19“) 网络, TCP/IP 通讯接口 用户界面 (JAVA 应用) 9“ 电视监视器 传感头连接电缆, 25 m 集成的自测试设备 可选项 价格备索 用于对接接头的传感头

14、和软件模块 水冷 用于测量数据的数据接口(并行/串行) 用于加工控制系统的连接板 (Profibus, Interbus-S) 深入控制的连接(软件) 模拟数据接口 串行数据接口 系统介绍和培训 软件升级服务 6 08/2004 技术数据技术数据 传感头(光学，可用)传感头 B D F E H C G 距离工件的距离(mm) 100 120 100 100 100 100 100 可见视场(mm)(宽度 x 长度) 16 x 9 5 x 39 x 529 x 611 x 636 x 2020 x 10 景深 mm 12 3 7 25 9 25 15 测量精度 m 50 20 35 50 44

15、140 80 测量范围 对应用可见视场和景深 间隙宽度 0 mm - 10 mm (对接接头) 前置距离 25 mm 波长 690 nm (visible) 人眼安全性 laser class 1 校准 通过参考板自校准 尺寸 50 mm x 70 mm x 94 mm 重量 400 g 工业应用的周围 可替换的焊接保护玻璃 传感器计算机(VME 总线)图像处理 每个视频图像 20 毫秒，实时 50 赫兹 测量点的密度 4 ms - 5 ms, 最大. 250 测量点/ sec. 最大跟踪速度 8 m/min，受运动系统的限制 路径参数的记忆 4 MByte 机箱 (VME bus, 19“, 2 HE) 450 mm (B) x 325 mm (H) x 440 mm (T) 数据保护 备份软件(通过 PC 机的网络接口) 能耗 160 W 重量 15 kg Sensor computer (PCI bus) 图像处理 每个视频图像 20 毫秒，实时 50 赫兹 测量点的密度 4 ms - 5 ms, 最大. 250 测量点/ sec. 最大跟踪速度 8 m/min，受运动系统的限制 路径参数的记忆 4 GByte 机箱 49