JP7719979B2 - Automatic welding method for large rebar mesh based on AI vision - Google Patents
Automatic welding method for large rebar mesh based on AI visionInfo
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Description
本発明は、鉄筋メッシュ溶接の技術分野に関し、特に、AIビジョンに基づく大型鉄筋メッシュの自動溶接方法に関する。 The present invention relates to the technical field of rebar mesh welding, and in particular to an automated welding method for large rebar meshes based on AI vision.
建設業では、多数の鉄筋メッシュ構造の既製品が広く使用されている。現在の鉄筋メッシュ構造の既製品は、手作業で鉄筋メッシュの交点を結束又は溶接するのが一般的であるが、手作業で行う溶接では溶接品質が不安定、施工効率が低い、溶接コストが高い、高温・高圧などの極端な条件下での作業ができないなどの制限がある。現在、機械化自動溶接技術は、自動車、航空宇宙、工業製造などのさまざまな分野で広く使用されているが、通常、溶接プロセスの要件を満たすには、ワークピースの高精度な位置制限に依存し、ロボット溶接トーチの複数回の経路ティーチングと組み合わせる必要がある。しかし、棒鋼自体が曲がり、弾性係数の特性により曲がった棒鋼にも誤差が生じ、つなぎ合わせた棒鋼メッシュは必然的に不規則になり、棒鋼間の隙間が不均一になり、鋼棒間にも段差があり、これらによりアークスタートができず、途中でアーク切れが生じ、衝突が発生し、最終的には機械による自動溶接が失敗することにつながる。 Prefabricated rebar mesh structures are widely used in the construction industry. Currently, prefabricated rebar mesh structures are typically hand-tied or welded at the intersections of the rebar mesh. However, manual welding has limitations, including unstable welding quality, low construction efficiency, high welding costs, and an inability to work under extreme conditions such as high temperatures and pressures. Mechanized automatic welding technology is currently widely used in various fields, including automotive, aerospace, and industrial manufacturing. However, meeting the requirements of the welding process typically relies on high-precision positioning of the workpiece, combined with multiple path teaching of the robot welding torch. However, the steel bars themselves are prone to bending, and errors occur in the bent steel bars due to their elastic modulus characteristics. This inevitably leads to irregularities in the joined steel bar mesh, uneven gaps between the steel bars, and unevenness between the steel bars. These factors can prevent the arc from starting, cause arc interruptions, collisions, and ultimately lead to the failure of mechanized automatic welding.
本発明は、大型鉄筋メッシュの不規則、隙間が大きく自動溶接が難しいという問題を解決するためのAIビジョンに基づく大型鉄筋メッシュの自動溶接方法を提供する。 The present invention provides an AI vision-based automatic welding method for large rebar meshes to solve the problem of irregularities and large gaps in large rebar meshes, making automatic welding difficult.
本発明は、AIビジョンに基づく大型鉄筋メッシュの自動溶接方法を提供するものであり、作業プラットフォームと、産業用コンピュータとを備え、前記作業プラットフォームは、ガイドレールと、ガイドレールに沿って移動する台座とを備え、前記台座上に支持アームが回転可能に設けられ、前記支持アーム上にロボットが摺設され、前記ロボット上に溶接トーチ及び第2視覚装置が設けられ、前記支持アーム上に第1視覚装置が設けられ、前記作業プラットフォームはロボットの下に設けられた操作テーブルをさらに備え、次のステップも含み、
3次元テンプレートの構築ステップ:作業プラットフォームの3Dモデルテンプレートを構築し、前記3Dモデルテンプレートは、ロボットの座標位置、操作テーブルの座標位置、ガイドレールの座標位置、台座の座標位置、支持アームの座標位置及び第1視覚装置の座標位置、操作テーブルにおいて予め構築された第1鉄筋メッシュモデル及び第2鉄筋メッシュモデルを含み、前記第2鉄筋メッシュモデルは第1鉄筋メッシュモデルを180度反転したものであり、前記第1鉄筋メッシュモデル及び第2鉄筋メッシュモデルは、いずれも複数の接合セクションの座標位置を含み、産業用コンピュータは第1鉄筋メッシュモデルの接合セクション及び第2鉄筋メッシュモデルの接合セクションをそれぞれ並び替え、前記接合セクションは溶接継目を備え、前記溶接継目の長さは接合セクションの長さより短く、前記接合セクションと溶接継目は1対1で対応され、
鉄筋メッシュの敷きステップ:複数の棒鋼を操作テーブルに敷いて鉄筋メッシュを形成し、隣り合う棒鋼間を操作テーブル上のクリップで固定し、
1回目の粗位置決めステップ:台座は、ガイドレールに沿って移動して支持アームを鉄筋メッシュの一端から他端に移動させ、支持アームが移動している間に、第1視覚装置は鉄筋メッシュを連写して第1実物3Dモデルを生成し、第1鉄筋メッシュモデルの接合セクションと第1実物3Dモデルの接合セクションとを比較し、第1鉄筋メッシュモデルにおける第1実物3Dモデルの接合セクションのオフセット量を得、
精密位置決めステップ:オフセット量及び3Dモデルテンプレートに基づき、ロボットは1番目の接合セクションまで移動し、第2視覚装置は、1番目の接合セクションの画像を収集して1番目の接合セクションの3Dモデルを得、1番目の接合セクションの3Dモデルを通じて、産業用コンピュータは第1接合セクション内の溶接継目Aの位置座標を得、その後予め設定された隙間の値を通じて溶接継目Aの始点位置を調整し、溶接トーチは、溶接継目Aの始点にある1本の棒鋼にアークをスタートし、その後揺動中に2本の棒鋼の中間位置Dまで移動し、そしてDを始点として揺動中に棒鋼の延在方向に沿って1番目の接合セクションの溶接を完了し、
精密位置決めステップを繰り返し、ロボットは残りの接合セクションの溶接を完了し、
裏返しステップ:クリップを緩め、鉄筋メッシュの裏側が上を向くように鉄筋メッシュを180度反転し、
2回目の粗位置決めステップ:台座は、ガイドレールに沿って移動して支持アームを鉄筋メッシュの一端から他端に移動させ、支持アームが移動している間に、第1視覚装置は鉄筋メッシュを連写して第2実物3Dモデルを生成し、第2鉄筋メッシュモデルの接合セクションと第2実物3Dモデルの接合セクションとを比較し、第2鉄筋メッシュモデルにおける第2実物3Dモデルの接合セクションのオフセット量を得、
精密位置決めステップを通じて鉄筋メッシュの裏側の溶接を完了する。
The present invention provides an automatic welding method for large-scale rebar meshes based on AI vision, comprising: a work platform; and an industrial computer; the work platform comprises a guide rail and a base that moves along the guide rail; a support arm is rotatably mounted on the base; a robot is slidably mounted on the support arm; a welding torch and a second vision device are mounted on the robot; a first vision device is mounted on the support arm; the work platform further comprises an operation table mounted under the robot; and the method also includes the following steps:
3D template construction step: construct a 3D model template of the working platform, the 3D model template including: a coordinate position of the robot, a coordinate position of the operation table, a coordinate position of the guide rail, a coordinate position of the base, a coordinate position of the support arm, and a coordinate position of the first visual device; a first reinforcing bar mesh model and a second reinforcing bar mesh model pre-constructed on the operation table, the second reinforcing bar mesh model being a 180-degree flip of the first reinforcing bar mesh model; and the first reinforcing bar mesh model and the second reinforcing bar mesh model both including coordinate positions of a plurality of joint sections; the industrial computer respectively rearranges the joint sections of the first reinforcing bar mesh model and the second reinforcing bar mesh model, the joint sections having weld seams, the length of the weld seams being shorter than the length of the joint sections, and the joint sections and the weld seams have a one-to-one correspondence;
Rebar mesh laying step: Lay multiple steel bars on the operating table to form a rebar mesh, and secure adjacent steel bars with clips on the operating table.
a first rough positioning step: the base moves along the guide rail to move the support arm from one end of the rebar mesh to the other end; while the support arm is moving, the first vision device takes continuous images of the rebar mesh to generate a first real 3D model; and compares the joint section of the first rebar mesh model with the joint section of the first real 3D model to obtain an offset amount of the joint section of the first real 3D model in the first rebar mesh model;
[0023] Precision positioning step: according to the offset amount and the 3D model template, the robot moves to the first joint section, the second vision device collects images of the first joint section to obtain a 3D model of the first joint section, the industrial computer obtains the position coordinates of the weld seam A in the first joint section through the 3D model of the first joint section, and then adjusts the starting position of the weld seam A through the preset gap value, the welding torch starts an arc on one steel bar at the starting point of the weld seam A, and then moves to the middle position D between the two steel bars while swinging, and completes the welding of the first joint section from D as the starting point along the extension direction of the steel bars while swinging;
By repeating the precision positioning steps, the robot completes the welding of the remaining joint sections.
Flip step: Loosen the clips and flip the rebar mesh 180 degrees so that the back side of the rebar mesh is facing up.
a second rough positioning step: the base moves along the guide rail to move the support arm from one end of the rebar mesh to the other end; while the support arm is moving, the first vision device takes continuous images of the rebar mesh to generate a second actual 3D model; and compares the joint section of the second rebar mesh model with the joint section of the second actual 3D model to obtain an offset amount of the joint section of the second rebar mesh model in the second actual 3D model;
The welding of the back side of the rebar mesh is completed through a precision positioning step.
好ましくは、予め設定された隙間の値を通じて溶接継目Aの始点位置を調整する具体的ステップは、溶接継目Aの始点の隙間が既定値より小さい場合、溶接継目Aの始点は現在位置になり、溶接継目Aの始点の隙間が既定値より大きい場合、溶接継目Aは始点位置から狭い方向にLmm移動し、移動後の溶接継目Aの始点の隙間が既定値より小さい場合、溶接継目Aの始点が現在位置になり、既定値より大きい場合、溶接継目Aの始点の隙間が既定値より小さくなるまで上述のプロセスを繰り返す。 Preferably, the specific steps for adjusting the start position of weld seam A through a preset gap value are as follows: if the gap at the start of weld seam A is smaller than the preset value, the start of weld seam A becomes the current position; if the gap at the start of weld seam A is larger than the preset value, weld seam A moves L mm in the narrower direction from the start position; if the gap at the start of weld seam A after the movement is smaller than the preset value, the start of weld seam A becomes the current position; if it is larger than the preset value, the above process is repeated until the gap at the start of weld seam A becomes smaller than the preset value.
好ましくは、前記溶接トーチは、溶接継目Aの始点にある1本の棒鋼にアークをスタートするステップでは、1番目の接合セクションの3Dモデルを通じて溶接継目Aの始点の隙間Wmmを得、溶接継目Aの始点の中間位置にある溶接トーチをWmmの半分にオフセットし、さらにHmmオフセットした後、溶接トーチ上の溶接ワイヤが1本の棒鋼と接触し、ここで、Hは棒鋼のねじ山の深さを示す。 Preferably, in the step of starting the arc on the single steel bar at the start of the weld seam A, the gap W mm at the start of the weld seam A is obtained through the 3D model of the first joint section, and the welding torch at the midpoint of the start of the weld seam A is offset by half W mm, and then further offset by H mm, after which the welding wire on the welding torch comes into contact with the single steel bar, where H represents the depth of the thread on the steel bar.
好ましくは、精密位置決めプロセスでは、2本の棒鋼がある平面に対して常に垂直になるように溶接トーチは、1番目の接合セクションの3Dモデル内の2本の棒鋼の座標位置に従い溶接トーチの姿勢を調整する。 Preferably, in the precision positioning process, the welding torch adjusts its posture according to the coordinate positions of the two steel bars within the 3D model of the first joint section so that the welding torch is always perpendicular to the plane on which the two steel bars are located.
好ましくは、精密位置決めプロセスでは、溶接継目の隙間が小さい場合、溶接トーチの移動速度が速く、ワイヤの送り速度が遅くなり、溶接継目の隙間が大きい場合、溶接トーチの移動速度が遅く、ワイヤの送り速度が速い。 Preferably, in the precision positioning process, when the gap between the weld seams is small, the welding torch movement speed is fast and the wire feed speed is slow; when the gap between the weld seams is large, the welding torch movement speed is slow and the wire feed speed is fast.
好ましくは、精密位置決めステップでは、産業用コンピュータは、オフセット量及び3Dモデルテンプレートに基づき第1鉄筋メッシュモデルの接合セクションの空間位置情報を計算し、その後、ロボットは第1鉄筋メッシュモデルの接合セクションの空間位置情報に基づき1番目の接合セクションに移動し、若しくは産業用コンピュータは、オフセット量及び3Dモデルテンプレートに基づき第2鉄筋メッシュモデルの接合セクションの空間位置情報を計算し、その後、ロボットは第2鉄筋メッシュモデルの接合セクションの空間位置情報に基づき1番目の接合セクションに移動する。 Preferably, in the precision positioning step, the industrial computer calculates spatial position information of the joint section of the first rebar mesh model based on the offset amount and the 3D model template, and then the robot moves to the first joint section based on the spatial position information of the joint section of the first rebar mesh model; or, the industrial computer calculates spatial position information of the joint section of the second rebar mesh model based on the offset amount and the 3D model template, and then the robot moves to the first joint section based on the spatial position information of the joint section of the second rebar mesh model.
好ましくは、前記操作テーブルは、2つあり、2つの前記操作テーブルはガイドレールの両側にそれぞれ位置し、ロボットが一方の前記操作テーブル上で鉄筋メッシュを溶接している時、他方の前記操作テーブルで鉄筋メッシュを敷く或いは反転する。 Preferably, there are two operation tables, each located on either side of the guide rail, and while the robot is welding rebar mesh on one operation table, it is laying or flipping the rebar mesh on the other operation table.
好ましくは、1回目の粗位置決めステップでは、支持アームが移動している間に、第1視覚装置は、鉄筋メッシュの画像を収集すると共に、操作テーブルの画像も収集し、第1視覚装置が収集した画像を処理して操作テーブルモデル上の第1実物3Dモデルを得る。 Preferably, during the first coarse positioning step, while the support arm is moving, the first vision device collects images of the rebar mesh and also collects images of the operation table, and the images collected by the first vision device are processed to obtain a first real 3D model on the operation table model.
好ましくは、前記鉄筋メッシュは、複数の第2棒鋼と、複数の真っ直ぐな第1棒鋼とを備え、前記第2棒鋼の一端又は両端が湾曲状を呈する。 Preferably, the reinforcing steel mesh comprises a plurality of second steel bars and a plurality of straight first steel bars, with one or both ends of the second steel bars being curved.
好ましくは、裏返しステップでは、支持アームが操作テーブルの上に留まらないように支持アームを回転し、吊り具を通じて鉄筋メッシュを180度反転させる。 Preferably, in the flipping step, the support arm is rotated so that it does not rest on the operating table, and the rebar mesh is flipped 180 degrees through the hanging device.
従来技術と比較して、本発明では、第1視覚装置は、鉄筋メッシュに沿って最初から最後まで連写して鉄筋メッシュの座標位置を得、鉄筋メッシュの精度が低いが、鉄筋メッシュの位置を得る速度が速く、効率が高い。その後、得られた鉄筋メッシュの座標位置を通じて、各々接合セクションの近傍に移動し、第2視覚装置で写真を撮影して各々の接合セクションの3Dモデルを得、そして接合セクションの3Dモデルを通じて、溶接継目の始点位置を調整し、溶接トーチをオフセットして溶接トーチの溶接ワイヤを棒鋼に接触させ、2つの起伏点を設定することにより、接合セクションの溶接を完了し、溶接過程中で2本の棒鋼がある平面に対して溶接トーチが常に垂直になるように溶接トーチの姿勢を調整する。これにより、スムーズにアークスタートし、溶接過程中でアーク切れが生じないようにし、溶接のワイヤ突出し長さパラメータの安定性を保証し、溶接溶融池の効果も保証し、溶接工程をスムーズに続行させるよう確保する。 Compared to the prior art, in this invention, the first visual device takes continuous photographs along the rebar mesh from start to finish to obtain the rebar mesh coordinate position. Although the accuracy of the rebar mesh is low, the speed and efficiency of obtaining the rebar mesh position are high. Then, using the obtained rebar mesh coordinate positions, the device moves to the vicinity of each joint section and takes photographs with the second visual device to obtain a 3D model of each joint section. Using the 3D model of the joint section, the start position of the weld seam is adjusted, the welding torch is offset so that the welding wire of the welding torch contacts the steel bar, and two undulation points are set to complete the welding of the joint section. The welding torch posture is adjusted so that the welding torch is always perpendicular to the plane on which the two steel bars are located during the welding process. This ensures a smooth arc start, prevents arc interruption during the welding process, ensures the stability of the welding wire extension length parameters, ensures the effectiveness of the weld pool, and ensures the smooth continuation of the welding process.
以下、本発明の実施形態又は従来技術内の技術的手段を明確に説明するため、実施形態又は従来技術の描写に使用する必要がある添付図面を簡単に説明する。以下に描写する添付図面は、本発明のいくつかの実施形態というのみであり、当業者にとって創造性の活動をしない前提で、これら添付図面に基づいてその他の添付図面を得ることができる。 Below, we will briefly explain the accompanying drawings that need to be used to depict the embodiments of the present invention or the technical means in the prior art in order to clearly explain the embodiments or the technical means in the prior art. The accompanying drawings depicted below are only some embodiments of the present invention, and those skilled in the art can derive other accompanying drawings based on these accompanying drawings without any creative effort.
以下、本発明の目的、技術的手段、及び利点をより明確にするため、本発明の添付図面を参照しつつ、本発明の技術的手段を明確かつ完全に説明する。説明する実施形態は本発明の一部の実施形態であり、全ての実施形態でないことは言うまでもない。本発明中の実施形態に基づいて、当業者は創造性の活動をしない前提で得られた全ての他の実施化体は、いずれも本発明の保護範囲に属する。 In order to clarify the objectives, technical means, and advantages of the present invention, the technical means of the present invention will be clearly and completely described below with reference to the accompanying drawings. It goes without saying that the described embodiments are only some of the embodiments of the present invention, and do not represent all of the embodiments. All other implementations that can be obtained by those skilled in the art based on the embodiments of the present invention without any creative effort fall within the scope of protection of the present invention.
図1~図3を参照すると、本実施形態は、AIビジョンに基づく大型鉄筋メッシュの自動溶接方法を提供するものであり、作業プラットフォーム100と、産業用コンピュータとを備え、作業プラットフォーム100はガイドレール1と、ガイドレール1に沿って移動する台座2とを備え、台座2上に支持アーム3が回転可能に設けられ、支持アーム3上にロボット4が摺設され、ロボット4上に溶接トーチ及び第2視覚装置が設けられ、支持アーム3上に第1視覚装置が設けられ、作業プラットフォーム100はロボット4の下に設けられた操作テーブル5をさらに備え、操作テーブル5上に複数のクリップ6が設けられ、次のステップも含む。 Referring to Figures 1 to 3, this embodiment provides an automatic welding method for large rebar meshes based on AI vision, and includes a work platform 100 and an industrial computer. The work platform 100 includes a guide rail 1 and a base 2 that moves along the guide rail 1. A support arm 3 is rotatably mounted on the base 2. A robot 4 is slidably mounted on the support arm 3. A welding torch and a second vision device are mounted on the robot 4. A first vision device is mounted on the support arm 3. The work platform 100 further includes an operation table 5 mounted below the robot 4. A plurality of clips 6 are mounted on the operation table 5. The method also includes the following steps:
3次元テンプレートの構築ステップ:作業プラットフォーム100の3Dモデルテンプレートを構築し、3Dモデルテンプレートは、ロボット4の座標位置、操作テーブル5の座標位置、ガイドレール1の座標位置、台座2の座標位置、支持アーム3の座標位置及び第1視覚装置の座標位置、操作テーブル5において予め構築された第1鉄筋メッシュモデル及び第2鉄筋メッシュモデルを含み、第2鉄筋メッシュモデルは第1鉄筋メッシュモデルを180度反転したものであり、第1鉄筋メッシュモデル及び第2鉄筋メッシュモデルは、いずれも複数の接合セクション200の座標位置を含み、産業用コンピュータは第1鉄筋メッシュモデルの接合セクション200及び第2鉄筋メッシュモデルの接合セクション200をそれぞれ並び替え、接合セクション200は溶接継目300を備え、溶接継目300の長さは接合セクション200の長さより短く、接合セクション200と溶接継目300は1対1で対応され、接合セクション200の各々は溶接継目300を含み、接合セクション200を位置決めすると、溶接継目300を位置決めすることと同等である。鉄筋メッシュ7が一方の面(表側)を溶接した後、裏返してもう一方の面(裏側)を溶接する必要があるため、操作テーブル5上に2つの鉄筋メッシュ7モデルを構築する必要がある。接合セクション200は、鉄筋メッシュ7内の2本の棒鋼71が閉成された部分であり、接合セクション200内の2本の棒鋼71は接触している箇所と接触していない箇所があるが、隙間は比較的小さい(図に示すように)。 3D template construction step: A 3D model template of the work platform 100 is constructed. The 3D model template includes the coordinate positions of the robot 4, the coordinate positions of the operation table 5, the coordinate positions of the guide rail 1, the coordinate positions of the base 2, the coordinate positions of the support arm 3, and the coordinate positions of the first visual device, as well as a first rebar mesh model and a second rebar mesh model pre-constructed on the operation table 5, where the second rebar mesh model is a 180-degree flip of the first rebar mesh model, and the first rebar mesh model and the second rebar mesh model Each of the models includes the coordinate positions of multiple joint sections 200. The industrial computer rearranges the joint sections 200 of the first rebar mesh model and the second rebar mesh model, respectively. The joint sections 200 have weld seams 300, the lengths of the weld seams 300 are shorter than the lengths of the joint sections 200. The joint sections 200 and the weld seams 300 correspond one-to-one, and each joint section 200 includes a weld seam 300. Positioning a joint section 200 is equivalent to positioning a weld seam 300. Because one side (front side) of the rebar mesh 7 must be welded and then flipped over to weld the other side (back side), two rebar mesh 7 models must be constructed on the manipulation table 5. The joint section 200 is a closed section where two steel bars 71 are joined within the rebar mesh 7. The two steel bars 71 within the joint section 200 have some contacting and some not-contacting areas, but the gap is relatively small (as shown in the figure).
鉄筋メッシュ7の敷きステップ:複数の棒鋼71を操作テーブル5に敷いて鉄筋メッシュ7を形成し、隣り合う棒鋼71間を操作テーブル5上のクリップ6で固定する。鉄筋メッシュ7は、棒鋼71とつなぎ合わせる必要があり、つなぎ合わせ過程中に棒鋼71自体の真直度や棒鋼71の弾性係数の特性など、多くの誤差が生じ、これらはつなぎ合わせた鉄筋メッシュ7と3Dモデルテンプレート内の鉄筋メッシュ7とに差異が生じ、これらの差異はアークスタートの失敗、溶接過程中にアーク切れが生じること、ワイヤ突出し長さの変化等が生じることで、鉄筋メッシュ7の自動溶接にも影響を与える可能性がある。 Reinforcing bar mesh 7 laying step: Multiple steel bars 71 are laid on the operating table 5 to form the reinforcing bar mesh 7, and adjacent steel bars 71 are secured with clips 6 on the operating table 5. The reinforcing bar mesh 7 must be joined to the steel bars 71. During the joining process, many errors occur, such as the straightness of the steel bars 71 themselves and the elastic modulus characteristics of the steel bars 71. These errors result in differences between the joined reinforcing bar mesh 7 and the reinforcing bar mesh 7 in the 3D model template. These differences can cause arc start failures, arc interruptions during the welding process, changes in wire extension length, etc., which may affect the automatic welding of the reinforcing bar mesh 7.
1回目の粗位置決めステップ:台座2は、ガイドレール1の始点に沿ってガイドレール1の終点まで移動して支持アーム3を鉄筋メッシュ7の一端から他端に移動させ、支持アーム3が移動している間に、第1視覚装置は鉄筋メッシュ7を連写して第1実物3Dモデルを生成し、この過程中、支持アーム3の高さ位置、すなわち、第1視覚装置の高さ位置が確定され、第1視覚装置は鉄筋メッシュ7の画像を収集するとともに、操作テーブル5の画像も収集し、第1視覚装置が収集した画像を処理して操作テーブル5モデル上の第1実物3Dモデルを得、第1実物3Dモデルは鉄筋メッシュ7のモデルと操作テーブル5のモデルとを備え、操作テーブル5が始終変化せず、操作テーブル5の座標位置が確定し、第1鉄筋メッシュモデルの接合セクション200と第1実物3Dモデルの接合セクション200とを比較する際に、操作テーブル5を共通の參照点として3Dモデルテンプレートの操作テーブル5と第1実物3Dモデルの操作テーブル5とを重ね合わせた後、第1鉄筋メッシュモデルにおける第1実物3Dモデルの接合セクション200のオフセット量を得、その後、該オフセット量を通じて、鉄筋メッシュ7の接合セクション200の座標位置が得られる。該ステップでは、鉄筋メッシュ7(実物)の接合セクション200の座標位置は、第1視覚装置を移動させて画像を収集・処理することにより得られ、速度が速く、効率も高い。しかしながら、幅方向上において鉄筋メッシュ7の全てを捉えるため、第1視覚装置が高く設置されることで、撮影精度が不足し、これにより得られた鉄筋メッシュの接合セクション200の座標位置に一定の誤差が存在し、該精度はロボット4の溶接ニーズを満たすのが難しくなる。 First rough positioning step: The base 2 moves along the starting point of the guide rail 1 to the end point of the guide rail 1, moving the support arm 3 from one end of the rebar mesh 7 to the other. While the support arm 3 is moving, the first visual device takes continuous images of the rebar mesh 7 to generate a first real 3D model. During this process, the height position of the support arm 3, i.e., the height position of the first visual device, is determined. The first visual device collects images of the rebar mesh 7 and also collects images of the operation table 5. The images collected by the first visual device are processed to obtain a first real 3D model on the operation table 5 model. The first real 3D model is a rebar mesh The first reinforcing steel mesh model includes a model of the reinforcing steel mesh 7 and a model of the manipulation table 5, and the manipulation table 5 remains constant, thereby determining the coordinate position of the manipulation table 5. When comparing the joint section 200 of the first reinforcing steel mesh model with the joint section 200 of the first actual 3D model, the manipulation table 5 of the 3D model template is superimposed on the manipulation table 5 of the first actual 3D model using the manipulation table 5 as a common reference point, and then an offset amount of the joint section 200 of the first actual 3D model in the first reinforcing steel mesh model is obtained, and then the coordinate position of the joint section 200 of the reinforcing steel mesh 7 is obtained through the offset amount. In this step, the coordinate position of the joint section 200 of the reinforcing steel mesh 7 (actual) is obtained by moving the first visual device to collect and process images, which is fast and efficient. However, because the first visual device is installed high in order to capture the entire rebar mesh 7 in the width direction, the imaging accuracy is insufficient, and as a result, there is a certain error in the coordinate position of the rebar mesh joint section 200 obtained, making it difficult for this accuracy to meet the welding needs of the robot 4.
精密位置決めステップ:オフセット量及び3Dモデルテンプレートに基づき、ロボット4は1番目の接合セクション200まで移動し、第2視覚装置は、1番目の接合セクション200の画像を収集して1番目の接合セクション200の3Dモデルを得、1番目の接合セクション200の3Dモデルを通じて、産業用コンピュータは第1接合セクション200内の溶接継目300Aの位置座標を得、その後予め設定された隙間の値を通じて溶接継目300Aの始点位置を調整し、図6を参照すると、溶接トーチ8は、溶接継目300Aの始点にある1本の棒鋼71上のC点にアークをスタートし、その後揺動中に2本の棒鋼71の中間位置Dまで移動し、そしてDを始点として揺動中に棒鋼71の延在方向に沿ってE点まで移動して1番目の接合セクション200の溶接を完了する。該ステップでは、産業用コンピュータは、第1接合セクション200内の溶接継目300Aの位置座標を得、溶接継目300Aの位置座標を得ることで、鉄筋メッシュ7実物と3Dモデルテンプレート内の鉄筋メッシュ7との差異が解消されるが、溶接継目300Aの始点の隙間が大きすぎると、アークスタートができないこと及び溶接できないことが生じる可能性があるため、予め設定された隙間の値を介して溶接継目300Aの始点位置を調整して、溶接継目300Aの始点の隙間が溶接トーチ8のアークスタート要件を満たし、アークスタートができないこと及び溶接できないことが生じないようにし、溶接工程がスムーズに進むことができることを確保する。次に、溶接トーチ8は溶接継目300Aの始点にある1本の棒鋼71上にアークをスタートさせ、これは1番目のアークスタート点であり。1回目のアークスタート中の溶接トーチ8の溶接ワイヤ9は棒鋼71と接觸(スムーズなアークスタートを確保)し、その後揺動中に2本の棒鋼71の中間位置Dに移動し、Dは第2アークスタート点であり、そしてDを始点として揺動中に棒鋼71の延在方向に沿って移動して1番目の接合セクション200の溶接を完了し、第1アークスタート点からDまでの溶接後の金属ストリップにより2回目のアークスタート中の溶接トーチ8の溶接ワイヤ9が金属ストリップと確実に接触する(スムーズなアークスタートを確保)。2つのアークスタート点を設けることにより、電気溶接が100%のアークスタートを可能にし、溶接工程がスムーズに進むよう確保する。 Precise positioning step: Based on the offset amount and the 3D model template, the robot 4 moves to the first joint section 200, the second vision device collects images of the first joint section 200 to obtain a 3D model of the first joint section 200, and through the 3D model of the first joint section 200, the industrial computer obtains the position coordinates of the weld seam 300A in the first joint section 200, and then adjusts the starting position of the weld seam 300A through the preset gap value. Referring to Figure 6, the welding torch 8 starts an arc at point C on one steel bar 71 at the starting point of the weld seam 300A, then moves to the middle position D between the two steel bars 71 while swinging, and then moves from D as the starting point to point E along the extension direction of the steel bars 71 while swinging to complete the welding of the first joint section 200. In this step, the industrial computer obtains the position coordinates of the weld seam 300A in the first joint section 200. By obtaining the position coordinates of the weld seam 300A, the difference between the actual rebar mesh 7 and the rebar mesh 7 in the 3D model template is eliminated. However, if the gap at the start of the weld seam 300A is too large, it may result in an inability to start the arc and welding. Therefore, the start position of the weld seam 300A is adjusted via a preset gap value so that the gap at the start of the weld seam 300A meets the arc start requirements of the welding torch 8, preventing the inability to start the arc and welding and ensuring the smooth progress of the welding process. Next, the welding torch 8 starts an arc on one steel bar 71 at the start of the weld seam 300A, which is the first arc start point. During the first arc start, the welding wire 9 of the welding torch 8 comes into contact with the steel bar 71 (ensuring a smooth arc start), and then moves to position D, midway between the two steel bars 71, during oscillation. D is the second arc start point, and from D as the starting point, it moves along the extension direction of the steel bar 71 during oscillation to complete the welding of the first joint section 200. The welded metal strip from the first arc start point to D ensures that the welding wire 9 of the welding torch 8 comes into contact with the metal strip during the second arc start (ensuring a smooth arc start). By providing two arc start points, electric welding enables 100% arc start, ensuring the welding process proceeds smoothly.
精密位置決めステップを繰り返し、ロボット4は残りの接合セクション200の溶接を完了する。例えば、オフセット量及び3Dモデルテンプレートに従いロボット4が2番目の接合セクション200に移動し、第2視覚装置は2番目の接合セクション200の画像を収集して2番目の接合セクション200の3Dモデルを得、該2番目の接合セクション200の3Dモデルを通じて、産業用コンピュータは2番目の接合セクション200内の溶接継目300Bの位置座標を得、次に予め設定された隙間の値による溶接継目300Bの始点位置の調整方法を通じて溶接継目300位置を得、溶接トーチ8は溶接継目300Bの始点にある1本の棒鋼71上にアークをスタートし、その後揺動中に2本の棒鋼71の中間位置Dに移動し、そしてDを始点として揺動中に棒鋼71の延在方向に沿って移動して2番目の接合セクション200の溶接を完了する。 By repeating the precision positioning step, the robot 4 completes the welding of the remaining joint sections 200. For example, the robot 4 moves to the second joint section 200 according to the offset amount and the 3D model template, the second vision device collects images of the second joint section 200 to obtain a 3D model of the second joint section 200, the industrial computer obtains the position coordinates of the weld seam 300B within the second joint section 200 through the 3D model of the second joint section 200, and then obtains the position of the weld seam 300 by adjusting the starting position of the weld seam 300B according to a preset gap value. The welding torch 8 starts an arc on one steel bar 71 at the starting point of the weld seam 300B, then moves to position D between the two steel bars 71 while swinging, and then moves from D as the starting point along the extension direction of the steel bars 71 while swinging to complete the welding of the second joint section 200.
裏返しステップ:クリップ6を緩め、鉄筋メッシュ7の裏側が上を向くように鉄筋メッシュ7を180度反転し、
2回目の粗位置決めステップ:台座2は、ガイドレール1に沿って移動して支持アーム3を鉄筋メッシュ7の一端から他端に移動させ、支持アーム3が移動している間に、第1視覚装置は鉄筋メッシュ7を連写して第2実物3Dモデルを生成し、第2鉄筋メッシュモデルの接合セクション200と第2実物3Dモデルの接合セクション200とを比較し、第2鉄筋メッシュモデルにおける第2実物3Dモデルの接合セクション200のオフセット量を得、
精密位置決めステップを通じて鉄筋メッシュ7の裏側の溶接を完了する。
Turning step: Loosen the clips 6 and turn the reinforcing steel mesh 7 180 degrees so that the back side of the reinforcing steel mesh 7 faces up.
a second rough positioning step: the base 2 moves along the guide rail 1 to move the support arm 3 from one end of the reinforcing steel mesh 7 to the other end; while the support arm 3 is moving, the first visual device takes continuous images of the reinforcing steel mesh 7 to generate a second real 3D model; and compares the joint section 200 of the second reinforcing steel mesh model with the joint section 200 of the second real 3D model to obtain an offset amount of the joint section 200 of the second real 3D model in the second reinforcing steel mesh model;
The welding of the back side of the reinforcing steel mesh 7 is completed through a precision positioning step.
予め設定された隙間の値を通じて溶接継目300Aの始点位置を調整する具体的ステップは、溶接継目300Aの始点の隙間が既定値より小さい場合、例えば溶接継目300Aの始点の隙間が10mm未満である場合、溶接継目300Aをオフセットする必要はない。図5を参照すると、溶接継目300Aの始点Oの隙間が10mmより大きい場合、溶接継目300Aは始点Oから狭い方向に2mm移動してPに到達(溶接継目300Aは始点Oで両端に延びる場合、一端は狭く、他端は広くなければならない。そうでない場合、鉄筋メッシュ7を再固定する必要がある)し、移動後の溶接継目300Aの始点Pの隙間が10mmよりより大きいかどうかを判断し、10mmより小さい場合、溶接継目300Aの始点はPであり、10mmより大きい場合、溶接継目300Aの始点の隙間が10mmより小さくなるまで上述のプロセスを繰り返す。 The specific steps for adjusting the start position of the weld seam 300A using the preset gap value are as follows: If the gap at the start of the weld seam 300A is smaller than the preset value, for example, if the gap at the start of the weld seam 300A is less than 10 mm, there is no need to offset the weld seam 300A. Referring to FIG. 5, if the gap at the start O of the weld seam 300A is greater than 10 mm, the weld seam 300A is shifted 2 mm in the narrower direction from the start O to P (if the weld seam 300A extends to both ends from the start O, one end must be narrow and the other end must be wide; otherwise, the rebar mesh 7 must be re-fixed). After the shift, it is determined whether the gap at the start P of the weld seam 300A is greater than 10 mm. If it is less than 10 mm, the start of the weld seam 300A is P; if it is greater than 10 mm, the above process is repeated until the gap at the start of the weld seam 300A is less than 10 mm.
溶接トーチ8は、溶接継目300Aの始点にある1本の棒鋼にアークをスタートするステップでは、1番目の接合セクション200の3Dモデルを通じて溶接継目300Aの始点の隙間Wmmを得、例えば溶接継目300Aの始点の隙間は10mmであり、溶接継目300Aの始点の中間位置にある溶接トーチ8を5mmにオフセットし、さらにHmmオフセットした後、溶接トーチ8上の溶接ワイヤ9が1本の棒鋼71と接触する。1つの接合セクション200内に2本の棒鋼71があり、溶接トーチ8の溶接ワイヤ9は、通常、鉄筋メッシュ7の内側の棒鋼71と接触している。第2視覚装置による走査後に判断された最低点は、溶接継目300Aの始点の中間位置であるが、鉄筋メッシュ7つなぎ合わせ過程中に誤差があり、溶接継目300Aの始点の中間位置からアークスタートする場合、失敗しやすい。アークスタートを確実に成功させるため、従来の中間位置上でのアークスタートをオフセットして、溶接ワイヤ9が棒鋼71に確実に接触し、安定したアークスタート点を有するようにする必要がある。棒鋼71間の隙間の値は動的であるため、先に5mmオフセットして棒鋼71の隙間誤差を解消するが、棒鋼71にねじ山があり、一般的にねじ山の高さHは5mmに設定されるため、さらに5mmオフセットして溶接ワイヤ9を鉄筋メッシュ7内側の棒鋼71に接触させることができる。 In the step where the welding torch 8 starts an arc on one steel bar at the start of the weld seam 300A, the gap W mm at the start of the weld seam 300A is obtained through the 3D model of the first joint section 200. For example, if the gap at the start of the weld seam 300A is 10 mm, the welding torch 8 is offset 5 mm from the midpoint of the start of the weld seam 300A, and after a further offset of H mm, the welding wire 9 on the welding torch 8 comes into contact with one steel bar 71. There are two steel bars 71 within one joint section 200, and the welding wire 9 on the welding torch 8 typically comes into contact with the steel bar 71 inside the rebar mesh 7. The lowest point determined after scanning with the second vision device is the midpoint of the start of the weld seam 300A. However, due to errors in the rebar mesh 7 joining process, starting the arc from the midpoint of the start of the weld seam 300A is likely to fail. To ensure a successful arc start, the conventional arc start at the intermediate position must be offset to ensure that the welding wire 9 makes contact with the steel bars 71 and has a stable arc starting point. Because the gap between the steel bars 71 is dynamic, an offset of 5 mm is first performed to eliminate any gap error in the steel bars 71. However, because the steel bars 71 have threads and the thread height H is generally set to 5 mm, an additional 5 mm offset is required to allow the welding wire 9 to contact the steel bars 71 inside the reinforcing steel mesh 7.
精密位置決めステップでは、産業用コンピュータは、オフセット量及び3Dモデルテンプレートに基づき第1鉄筋メッシュモデルの接合セクション200の空間位置情報を計算し、その後、ロボット4は第1鉄筋メッシュモデルの接合セクション200の空間位置情報に基づき1番目の接合セクション200に移動し、若しくは産業用コンピュータは、オフセット量及び3Dモデルテンプレートに基づき第2鉄筋メッシュモデルの接合セクション200の空間位置情報を計算し、その後、ロボット4は第2鉄筋メッシュモデルの接合セクション200の空間位置情報に基づき1番目の接合セクション200に移動する。 In the precision positioning step, the industrial computer calculates the spatial position information of the joint section 200 of the first rebar mesh model based on the offset amount and the 3D model template, and then the robot 4 moves to the first joint section 200 based on the spatial position information of the joint section 200 of the first rebar mesh model; alternatively, the industrial computer calculates the spatial position information of the joint section 200 of the second rebar mesh model based on the offset amount and the 3D model template, and then the robot 4 moves to the first joint section 200 based on the spatial position information of the joint section 200 of the second rebar mesh model.
精密位置決めプロセスでは、図4を参照すると、2本の棒鋼71がある平面に対して常に垂直になるように溶接トーチ8は、1番目の接合セクション200の3Dモデル内の2本の棒鋼71の座標位置に従い溶接トーチ8の姿勢を調整する。鉄筋メッシュ7のつなぎ合わせた後、棒鋼71間に高さのばらつきが生じ、両者間の高さの差が一定範囲を超えた場合、溶接トーチ8が高い方の棒鋼71に当たり、溶接中断の原因となる。第2視覚装置は、3Dモデリングを通じて各接合セクション200の3Dモデルを得、該3Dモデルは正確な溶接継目300軌跡を与えるだけではなく、棒鋼71の座標位置も与え、このとき、アルゴリズムを介して溶接トーチ8が2本の鋼棒71がある平面に対して常に垂直になるよう、z方向に角度オフセットを行うように溶接ガン8を誘導して、当たらないことを実現し、かつ溶接トーチ8の末端と2本の棒鋼71との間の距離が一致し、溶接のワイヤ突出し長さパラメータの安定性を保証し、溶接溶融池の効果も保証する。 4, in the precision positioning process, the welding torch 8 adjusts its posture according to the coordinate positions of the two steel bars 71 in the 3D model of the first joint section 200 so that it is always perpendicular to the plane on which the two steel bars 71 are located. After the rebar mesh 7 is joined, there will be height variations between the steel bars 71. If the height difference between the two bars exceeds a certain range, the welding torch 8 will hit the taller steel bar 71, causing the welding torch 8 to interrupt. The second visual device obtains a 3D model of each joint section 200 through 3D modeling. This 3D model not only provides the accurate trajectory of the weld seam 300 but also the coordinate positions of the steel bars 71. An algorithm then guides the welding gun 8 to adjust the angle offset in the z direction so that the welding torch 8 is always perpendicular to the plane on which the two steel bars 71 are located. This prevents collisions and ensures that the distances between the end of the welding torch 8 and the two steel bars 71 are consistent, ensuring the stability of the welding wire extension length parameters and the effectiveness of the weld pool.
精密位置決めプロセスでは、溶接継目300の隙間の大きさに応じて溶接トーチ8の移動速度及びワイヤの送り速度を調整する。溶接継目300の隙間が小さい場合、溶接トーチ8の移動速度が速く、ワイヤの送り速度が遅くなり、溶接継目300の隙間が大きい場合、溶接トーチ8の移動速度が遅く、ワイヤの送り速度が速く、該ステップでは、アーク切れが生じないこと及び充填量が一致することを確保する。ワイヤの送り速度は、電流の大きさで調整でき、電流が大きいほどワイヤの送り速度は速くなり、電流が小さいほどワイヤの送り速度は遅くなる。 During the precision positioning process, the movement speed of the welding torch 8 and the wire feed speed are adjusted according to the size of the gap in the weld seam 300. If the gap in the weld seam 300 is small, the movement speed of the welding torch 8 is fast and the wire feed speed is slow; if the gap in the weld seam 300 is large, the movement speed of the welding torch 8 is slow and the wire feed speed is fast. This step ensures that no arc interruption occurs and the fill amount is consistent. The wire feed speed can be adjusted by the magnitude of the current; the higher the current, the faster the wire feed speed, and the lower the current, the slower the wire feed speed.
溶接トーチ8の振幅は、溶接継目300の幅に応じて自動調整するのではなく、固定値とする。この設定は、溶接のワイヤ突出し長さパラメータの安定性を確保し、溶接溶融池の効果も保証する。溶接においてアーク切れが発生しないこと及び充填量の保証は、溶接トーチ8の移動速度及びワイヤの送り速度により調整される。 The amplitude of the welding torch 8 is set to a fixed value rather than automatically adjusted according to the width of the weld seam 300. This setting ensures stability of the welding wire extension length parameters and also guarantees the effectiveness of the welding molten pool. The welding torch 8 movement speed and wire feed speed are adjusted to ensure that the welding arc does not break and the fill amount is guaranteed.
本発明の他の実施形態として、操作テーブル5は、2つあり、2つの操作テーブル5はガイドレール1の両側にそれぞれ位置し、ロボット4が一方の操作テーブル5上で鉄筋メッシュ7を溶接している時、支持アーム3が該操作テーブル5の上方で回転し、他方の操作テーブル5で鉄筋メッシュ7を敷く或いは反転し、この時支持アーム39及びロボット4の干渉がなく、これらの工程が容易に進まれる。支持アーム3を回転することにより、ロボット4の溶接効率を向上することに役立ち、鉄筋メッシュ7の敷き及び反転を容易にする。 In another embodiment of the present invention, there are two operation tables 5, each located on either side of the guide rail 1. When the robot 4 is welding the rebar mesh 7 on one operation table 5, the support arm 3 rotates above that operation table 5, and the rebar mesh 7 is laid or flipped over on the other operation table 5. At this time, there is no interference between the support arm 39 and the robot 4, allowing these processes to proceed smoothly. Rotating the support arm 3 helps improve the welding efficiency of the robot 4 and makes it easier to lay and flip the rebar mesh 7.
鉄筋メッシュ7は、複数の真っ直ぐな第1棒鋼71と、複数の第2棒鋼71と、を備え、第2棒鋼71の一端又は両端が湾曲状を呈し、因為棒鋼71の弾性係数の特性により、第2棒鋼71の製造後は常に誤差が生じることで、敷かれた鉄筋メッシュ7と第1鉄筋メッシュモデルとが一致しない。 The reinforcing steel mesh 7 comprises a plurality of straight first steel bars 71 and a plurality of second steel bars 71, with one or both ends of the second steel bars 71 being curved. Due to the characteristics of the elastic modulus of the steel bars 71, errors always occur after the second steel bars 71 are manufactured, and the laid reinforcing steel mesh 7 does not match the first reinforcing steel mesh model.
裏返しステップでは、支持アーム3が操作テーブル5の上に留まらないように支持アーム3を回転し、吊り具を通じて鉄筋メッシュ7を180度反転させ、鉄筋メッシュ7の裏面が上を向くようにして、吊り具により棒鋼71を操作テーブル5上に運ぶことも当然できる。 In the flipping step, the support arm 3 is rotated so that it does not remain on the operation table 5, and the reinforcing steel mesh 7 is flipped 180 degrees using the lifting device so that the back side of the reinforcing steel mesh 7 faces upward, and the steel bar 71 can of course be carried onto the operation table 5 using the lifting device.
裏返しステップでは、載置台の一側を操作テーブル5の上に接合してから吊り具を通じて鉄筋メッシュ7を載置台上に反転させ、次に載置台を操作テーブル5の上に移動する。具体的には、操作テーブル5上に複数の位置決め用角パイプが固定され、載置台は複数のクロスバー(クロスバーも角パイプである)を備え、クロスバーの一端が位置決め用角パイプ内に挿入され、吊り具は鉄筋メッシュ7を載置台上に反転させ、クロスバーは操作テーブル5にまたがるまで位置決め用角パイプに沿って前進し、この時鉄筋メッシュ7がクロスバーを介して操作テーブル5上に置かれ、位置決め用角パイプには、鉄筋メッシュ7が位置決め用角パイプを通過しやすいように面取りが施されており、クリップ6が鉄筋メッシュ7に影響を与えないように、クロスバーの高さはクリップ6の高さより大きい。 In the flipping step, one side of the support platform is attached to the operation table 5, and the reinforcing steel mesh 7 is then inverted onto the support platform using a lifting device. The support platform is then moved onto the operation table 5. Specifically, multiple positioning square pipes are fixed to the operation table 5, the support platform is equipped with multiple crossbars (the crossbars are also square pipes), one end of the crossbars is inserted into the positioning square pipes, and the lifting device inverts the reinforcing steel mesh 7 onto the support platform. The crossbars move forward along the positioning square pipes until they straddle the operation table 5. At this time, the reinforcing steel mesh 7 is placed on the operation table 5 via the crossbars. The positioning square pipes are chamfered to allow the reinforcing steel mesh 7 to pass through them easily, and the height of the crossbars is greater than that of the clips 6 so that they do not affect the reinforcing steel mesh 7.
本発明では、第1視覚装置は、鉄筋メッシュ7に沿って最初から最後まで連写して鉄筋メッシュ7の座標位置を得、鉄筋メッシュ7の精度が低いが、鉄筋メッシュ7の位置を得る速度が速く、効率が高い。その後、得られた鉄筋メッシュ7の座標位置を通じて、各々接合セクション200の近傍に移動し、第2視覚装置で写真を撮影して各々の接合セクション200の3Dモデルを得、そして接合セクション200の3Dモデルを通じて、溶接継目300の始点位置を調整し、溶接トーチ8をオフセットして溶接トーチ8の溶接ワイヤ9を棒鋼71に接触させ、2本の棒鋼71がある平面に対して溶接トーチ8が常に垂直になるように溶接トーチ8の姿勢を調整する。これにより、スムーズにアークスタートし、溶接過程中でアーク切れが生じないようにし、溶接のワイヤ突出し長さパラメータの安定性を保証し、溶接溶融池の効果も保証し、溶接工程をスムーズに続行させるよう確保する。 In this invention, the first visual device takes continuous photographs along the rebar mesh 7 from start to finish to obtain the coordinate position of the rebar mesh 7. While the accuracy of the rebar mesh 7 is low, the speed and efficiency of obtaining the position of the rebar mesh 7 are high. Then, using the obtained coordinate positions of the rebar mesh 7, the device moves to the vicinity of each joint section 200, takes photographs with the second visual device, and obtains a 3D model of each joint section 200. Using the 3D model of the joint section 200, the start position of the weld seam 300 is adjusted, the welding torch 8 is offset so that the welding wire 9 of the welding torch 8 contacts the steel bars 71, and the posture of the welding torch 8 is adjusted so that the welding torch 8 is always perpendicular to the plane on which the two steel bars 71 lie. This ensures a smooth arc start, prevents arc interruption during the welding process, ensures the stability of the welding wire extension length parameters, ensures the effectiveness of the welding molten pool, and ensures the smooth continuation of the welding process.
最後に、上記の実施形態は、あくまでも本発明の技術的手段を明らかにするものであって、本発明を限定して解釈するためのものではないことに留意されたい。前述の実施形態を参照して本発明を詳細に説明してきたが、当業者であれば、前述の各実施形態に記載の技術的手段を修正するか、技術的特徴の一部を均等物で置き換えることができることが理解されるであろう。かかる修正又は置換は、対応する技術的手段の本質を本発明の各実施形態の技術的手段の精神及び範囲から逸脱するものではない。 Finally, please note that the above embodiments are merely intended to clarify the technical means of the present invention and are not intended to limit the present invention. Although the present invention has been described in detail with reference to the above embodiments, those skilled in the art will understand that the technical means described in each of the above embodiments can be modified or some of the technical features can be replaced with equivalents. Such modifications or substitutions do not deviate from the essence of the corresponding technical means and the spirit and scope of the technical means of each embodiment of the present invention.
100 作業プラットフォーム
1 ガイドレール
2 台座
3 支持アーム
4 ロボット
5 操作テーブル
6 クリップ
7 鉄筋メッシュ
100 Work platform 1 Guide rail 2 Base 3 Support arm 4 Robot 5 Operation table 6 Clip 7 Reinforced iron mesh
Claims (10)
3次元テンプレートの構築ステップ:前記作業プラットフォームの3Dモデルテンプレートを構築し、前記3Dモデルテンプレートは、前記ロボットの座標位置、前記操作テーブルの座標位置、前記ガイドレールの座標位置、前記台座の座標位置、前記支持アームの座標位置及び前記第1視覚装置の座標位置、前記操作テーブルにおいて予め構築された第1鉄筋メッシュモデル及び第2鉄筋メッシュモデルを含み、前記第2鉄筋メッシュモデルは前記第1鉄筋メッシュモデルを180度反転したものであり、前記第1鉄筋メッシュモデル及び前記第2鉄筋メッシュモデルは、いずれも複数の接合セクションの座標位置を含み、前記産業用コンピュータは前記第1鉄筋メッシュモデルの前記接合セクション及び前記第2鉄筋メッシュモデルの前記接合セクションをそれぞれ並び替え、前記接合セクションは溶接継目を備え、前記溶接継目の長さは前記接合セクションの長さより短く、前記接合セクションと前記溶接継目は1対1で対応され、
鉄筋メッシュの敷きステップ:複数の棒鋼を前記操作テーブルに敷いて前記鉄筋メッシュを形成し、隣り合う前記棒鋼間を前記操作テーブル上のクリップで固定し、
1回目の粗位置決めステップ:前記台座は、前記ガイドレールに沿って移動して前記支持アームを鉄筋メッシュの一端から他端に移動させ、前記支持アームが移動している間に、前記第1視覚装置は前記鉄筋メッシュを連写して第1実物3Dモデルを生成し、前記第1鉄筋メッシュモデルの前記接合セクションと前記第1実物3Dモデルの前記接合セクションとを比較し、前記第1鉄筋メッシュモデルにおける前記第1実物3Dモデルの前記接合セクションのオフセット量を得、
精密位置決めステップ:前記オフセット量及び前記3Dモデルテンプレートに基づき、前記ロボットは1番目の前記接合セクションまで移動し、前記第2視覚装置は、1番目の前記接合セクションの画像を収集して1番目の前記接合セクションの3Dモデルを得、1番目の前記接合セクションの前記3Dモデルを通じて、前記産業用コンピュータは第1前記接合セクション内の前記溶接継目Aの位置座標を得、その後予め設定された隙間の値を通じて前記溶接継目Aの始点位置を調整し、前記溶接トーチは、前記溶接継目Aの始点にある1本の前記棒鋼にアークをスタートし、その後揺動中に2本の前記棒鋼の中間位置Dまで移動し、そしてDを始点として揺動中に前記棒鋼の延在方向に沿って1番目の前記接合セクションの溶接を完了し、
前記精密位置決めステップを繰り返し、前記ロボットは残りの前記接合セクションの溶接を完了し、
裏返しステップ:前記クリップを緩め、前記鉄筋メッシュの裏側が上を向くように前記鉄筋メッシュを180度反転し、
2回目の粗位置決めステップ:前記台座は、前記ガイドレールに沿って移動して前記支持アームを前記鉄筋メッシュの一端から他端に移動させ、前記支持アームが移動している間に、前記第1視覚装置は前記鉄筋メッシュを連写して第2実物3Dモデルを生成し、前記第2鉄筋メッシュモデルの前記接合セクションと前記第2実物3Dモデルの前記接合セクションとを比較し、前記第2鉄筋メッシュモデルにおける前記第2実物3Dモデルの前記接合セクションのオフセット量を得、
前記精密位置決めステップを通じて前記鉄筋メッシュの裏側の溶接を完了する
という上述のステップも含むことを特徴とする、AIビジョンに基づく大型鉄筋メッシュの自動溶接方法。 An automatic welding method for large rebar meshes based on AI vision, comprising: a work platform; and an industrial computer; the work platform comprises a guide rail and a base that moves along the guide rail; a support arm is rotatably mounted on the base; a robot is slidably mounted on the support arm; a welding torch and a second visual device are mounted on the robot; a first visual device is mounted on the support arm; and the work platform further comprises an operation table mounted below the robot;
a 3D template construction step: constructing a 3D model template of the working platform, the 3D model template including the coordinate positions of the robot, the coordinate positions of the operation table, the coordinate positions of the guide rail, the coordinate positions of the base, the coordinate positions of the support arm, and the coordinate positions of the first visual device, a first reinforcing bar mesh model and a second reinforcing bar mesh model pre-constructed on the operation table, the second reinforcing bar mesh model being a 180-degree flip of the first reinforcing bar mesh model, and the first reinforcing bar mesh model and the second reinforcing bar mesh model both including coordinate positions of a plurality of joint sections; the industrial computer respectively rearranges the joint sections of the first reinforcing bar mesh model and the second reinforcing bar mesh model, the joint sections having weld seams, the length of the weld seams being shorter than the length of the joint sections, and the joint sections and the weld seams having a one-to-one correspondence;
A reinforcing bar mesh laying step: laying a plurality of steel bars on the operation table to form the reinforcing bar mesh, and fixing the adjacent steel bars with clips on the operation table;
a first rough positioning step: the base moves along the guide rail to move the support arm from one end of the reinforcing bar mesh to the other end, and while the support arm is moving, the first vision device takes continuous images of the reinforcing bar mesh to generate a first real 3D model, and compares the joint section of the first reinforcing bar mesh model with the joint section of the first real 3D model to obtain an offset amount of the joint section of the first reinforcing bar mesh model in the first real 3D model;
precision positioning step: based on the offset amount and the 3D model template, the robot moves to the first joint section, the second vision device collects images of the first joint section to obtain a 3D model of the first joint section, the industrial computer obtains the position coordinates of the weld seam A in the first joint section through the 3D model of the first joint section, and then adjusts the start position of the weld seam A through a preset gap value, the welding torch starts an arc on one of the steel bars at the start of the weld seam A, and then moves to a middle position D between the two steel bars while swinging, and completes the welding of the first joint section from D as the starting point along the extension direction of the steel bars while swinging;
repeating the fine positioning step, the robot completes welding of the remaining joint sections;
Flip step: loosen the clips and flip the rebar mesh 180 degrees so that the back side of the rebar mesh faces up;
a second rough positioning step: the base moves along the guide rail to move the support arm from one end of the reinforcing bar mesh to the other end, and while the support arm is moving, the first vision device takes continuous images of the reinforcing bar mesh to generate a second actual 3D model, and compares the joint section of the second reinforcing bar mesh model with the joint section of the second actual 3D model to obtain an offset amount of the joint section of the second reinforcing bar mesh model in the second actual 3D model;
and completing the welding of the back side of the reinforcing steel mesh through the precise positioning step.
The automatic welding method for large reinforcing steel meshes based on AI vision according to claim 7, characterized in that in the flipping step, the support arm is rotated so that the support arm does not remain on the operation table, and the reinforcing steel mesh is flipped 180 degrees through a hanging device.
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