[發(fā)明專利]機器人焊接3D輔助示教系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310007333.2
• 申請日: 2013-01-09
• 公開（公告）號: CN103077640A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發(fā)明（設計）人: 高輝;焦向東;周燦豐
• 申請（專利權(quán)）人: 北京石油化工學院;唐山開元焊接自動化技術(shù)研究所有限公司
• 主分類號: G09B19/24
• 分類號: G09B19/24
• 代理公司: 小松專利事務所 11132
• 代理人: 陳祚齡

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機器人焊接輔助設備，尤其是一種機器人焊接3D輔助示教系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在一些諸如核輻射、高空、深水、有毒等高危險環(huán)境中進行焊接作業(yè)，操作人員需對焊接機器人進行遙控操作，其關(guān)鍵問題主要是焊接機器人的遙控在線示教編程。目前最有可能進入實用化階段的技術(shù)并不是機器人控制的全自治系統(tǒng)，而是遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng)。本發(fā)明涉及的機器人焊接3D輔助示教系統(tǒng)采用立體視覺技術(shù)作為遙控輔助示教手段，焊接過程再配以電弧或激光跟蹤技術(shù)作為局部自主系統(tǒng)，便可有效提高示教效率及操作人員安全性。因此，該技術(shù)應具有較好的實用化與市場應用前景。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)背景技術(shù)所述，本發(fā)明的目的在于提供一種機器人焊接3D輔助示教系統(tǒng)，該系統(tǒng)可實現(xiàn)對焊接機器人整體姿態(tài)及焊槍姿態(tài)位置的遠程示教操作，使得操作人員遠離危險操作環(huán)境，提高焊接機器人的示教精度及示教效率。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種機器人焊接3D輔助示教系統(tǒng)，主要由3D眼鏡（1）、機器人示教器（2）、3D顯示器（3）、普通2D顯示器（4）、普通2D攝像機(5)、3D攝像機（6）組成，其中：3D攝像機（6）安裝于機器人（8）夾持焊槍的末端關(guān)節(jié)，2D攝像機（5）由獨立于機器人機械結(jié)構(gòu)的支架安放于適當位置，3D攝像機（6）與3D顯示器（3）之間通過高清視頻電纜連接，2D攝像機（5）與2D顯示器（4）間通過普通視頻電纜連接，焊接操作人員佩戴3D眼鏡（1），通過顯示器圖像觀察機器人端部焊槍的位置及姿態(tài)并操作示教器（2）進行示教。

所述的3D顯示器（3）與3D攝像機（6）之間、普通2D顯示器（4）與普通2D攝像機(5)之間的距離可根據(jù)電纜長度隨意調(diào)節(jié)。

由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下優(yōu)點和效果：

（1）本發(fā)明中，操作人員采用3D眼鏡可同時觀察3D顯示器及普通顯示器，實現(xiàn)了焊接機器人宏觀姿態(tài)監(jiān)控與焊槍位置姿態(tài)的同步監(jiān)控，并且避免了佩戴3D數(shù)字頭盔對示教器操作的不便性；

（2）本發(fā)明采用3D攝像機及顯示器觀察焊槍姿態(tài)及位置，采集的圖像為具有一定景深感的立體圖像，使得操作人員對除平面位置以外的深度方向有了一定的感性認知，便于實現(xiàn)焊槍深度方向的定位；

（3）本發(fā)明的攝像機與顯示器之間采用高清視頻電纜連接，攝像機與顯示器之間的距離可根據(jù)電纜長度隨意調(diào)節(jié)，操作人員可在遠離機器人及工件的位置遠程操作，可有效保證操作人員在工作過程中的安全性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1-3D眼鏡，2-機器人示教器，3-3D顯示器，4-2D顯示器，5-2D攝像機，6-3D攝像機，7-工件，8-焊接機器人。

具體實施方式

按照圖1所示,首先將3D攝像機6安裝于機器人8夾持焊槍的末端關(guān)節(jié)并調(diào)整角度及距離置合適位置，2D攝像機5由獨立于機器人機械結(jié)構(gòu)的支架安放于機器人附近，調(diào)整距離及角度直到機器人本體能夠完全在顯示器中顯示。3D攝像機6與3D顯示器3之間通過高清視頻電纜連接，2D攝像機5與2D顯示器4間通過普通視頻電纜連接，3D顯示器3與3D攝像機6之間、普通2D顯示器4與普通2D攝像機5之間的距離可根據(jù)電纜長度隨意調(diào)節(jié)，操作人員可在遠離機器人及工件的位置遠程操作，可有效保證操作人員在工作過程中的安全性。

然后，焊接操作人員佩戴3D眼鏡1，通過焊接機器人示教器2對焊接機器人8進行操作，通過顯示器3、4的圖像觀察機器人端部焊槍的位置及姿態(tài)并進行相應調(diào)整，直至焊槍端部準確到達焊縫起點并記錄焊縫起點坐標，操作人員采用3D眼鏡可同時觀察3D顯示器及普通顯示器，實現(xiàn)了焊接機器人宏觀姿態(tài)監(jiān)控與焊槍位置姿態(tài)的同步監(jiān)控，并且避免了佩戴3D數(shù)字頭盔對示教器操作的不便性。

然后繼續(xù)調(diào)整焊接機器人姿態(tài)及位置，直到到達焊縫終點，并記錄下焊縫相關(guān)位置信息，從而完成焊接機器人的遠程示教操作。

采用3D攝像機及顯示器觀察焊槍姿態(tài)及位置，采集的圖像為具有一定景深感的立體圖像，使得操作人員對除平面位置以外的深度方向有了一定的感性認知，便于實現(xiàn)焊槍深度方向的定位。