[實用新型]一種視覺定位焊接機器人

有效

• 申請號: 201420762906.2
• 申請日: 2014-12-08
• 公開（公告）號: CN204414117U
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發明（設計）人: 王維志
• 申請（專利權）人: 湖北汽車工業學院;十堰科威機電有限公司
• 主分類號: B25J13/08
• 分類號: B25J13/08;B23K37/02
• 代理公司: 十堰博迪專利事務所 42110
• 代理人: 高良軍

技術領域

本實用新型專利涉及一種視覺定位焊接機器人，屬于裝備制造技術領域。

背景技術

焊接是機械制造領域最常用的技術，汽車、船舶等諸多產品的制造過程都離不開焊接、焊接有很多種，其中熔焊是最常用的焊接技術，熔焊時，熱源將待焊兩工件接口處迅速加熱熔化，形成熔池，熔池隨熱源向前移動，冷卻后形成連續焊縫而將兩工件連接成為一體。相較于其它成型工藝，焊接效率高，可以生產形狀結構非常復雜的零件，采用半成型的材料焊接在一起，比起整體成型要節省大量材料，生產效率也有大幅度提高。采用焊接技術生產產品也有缺點，例如成型精度不高，不易形成自動化，人工或半自動作業效率低，焊接產生大量煙霧，對工人身體和環境造成損害，對于高精度、高焊接質量的產品，手工焊接難以保證質量，因此，焊接技術必須向著過程自動化，智能化方向發展，通過自動化、智能化技術提高焊接質量穩定性、提高編程工作效率，解決惡劣勞動條件的等一系列問題。

當前，工業領域已有一定數量的機器人(關節式或直角坐標式)在逐步投入使用，焊接領域智能化的發展也已經開始起步。例如，2014.03.28公告的實用新型專利“用于焊接機器人的視覺裝置”(公告號：CN203765194U)設計了一種用于焊接機器人的視覺安裝裝置，文件顯示視覺裝置有詳細的安裝結構，是一個獨立的部件，但沒有注明在焊接機器人上的相對安裝位置以及與焊接機器人關聯關系的必然性；2013.11.06公告的實用新型專利“一種基于機器視覺的智能焊接機器人”(公告號：CN?203791808U)，文件顯示機器人配有雙攝像頭，攝像頭與焊槍剛性連接，沒有注明雙攝像頭的相對位置關系和功能分工，也沒有注明攝像頭與焊槍剛性連接的結構細節，無法判斷攝像頭獲取的信息與焊槍位置的必然聯系。

發明內容

本實用新型專利提出一種視覺定位焊接機器人，通過視覺定位和特征提取實現實物工件編程和偏差校正，適應僅有實物沒有圖紙、或者圖紙與實物存在較大誤差的情況下的自動化焊接。

本實用新型專利的技術方案為：一種視覺定位焊接機器人，包括基礎底座、立柱、三個直線移動座標軸、一個回轉坐標軸、激光測距傳感器、CCD攝像頭、計算機控制系統，三個直線移動座標軸分別X向直線移動座標軸、Y向直線移動座標軸、Z向直線移動座標軸，每一個直線移動座標軸均由伺服電機、絲杠組件和滑臺組成；其特征在于：X向直線?移動座標軸放置在基礎底座上，沿立柱上的導軌移動；Y向直線移動座標軸位于X向直線移動座標軸的滑臺之上，相對于X向直線移動座標軸的滑臺移動；立柱固定在Y向直線移動座標軸上，Z向直線移動座標軸沿立柱上的導軌移動，一個回轉坐標軸由伺服電機構成，伺服電機安裝在Z向直線移動座標軸的滑臺上，焊槍支架固定在回轉坐標軸的輸出軸上，焊槍固定在焊槍支架上，焊槍支架上安裝有視覺定位裝置，視覺定位裝置由CCD攝像頭和激光測距傳感器組成，CCD攝像頭輸出信號經圖像采集卡、激光測距傳感器信號經數字采集卡接入工控機，工控機輸出信號經接口放大電路接入伺服電機，控制伺服電機轉動。

對上述技術方案的進一步限定：激光測距傳感器安裝在回轉坐標軸的正下方，與回轉坐標軸同軸線，CCD攝像頭與激光測距傳感器并排安裝，軸線保持在同一平面內，CCD攝像頭軸線傾斜一個18-25°的角度，保證焊槍軸線、激光測距傳感器軸線和CCD攝像頭軸線交匯于一點，保證了激光測距傳感器的測量精度，避免了對采樣空間的干涉，也增加了焊接過程中CCD攝像頭的視野。

有益效果：采用本實用新型，待焊接的實物工件在工作臺上就位以后，CCD攝像頭拍攝高分辨率二維圖像，通過特征識別和提取，配合激光測距傳感器在第三個方向上的測量數據自動生成焊接過程數字控制程序，控制焊接機器人完成整個焊接過程。本實用新型基于視覺定位原理，實現機器人焊接過程編程、控制一體化，特別是對于沒有圖紙，或者圖紙與實物存在較大誤差的情況下，直接對待焊工件進行掃描拍攝、特征識別和提取，特別是視覺定位部分由激光測距傳感器和CCD攝像頭組合構成，可以進行三維數據的采集，對焊接部位在三個方向上的位置進行識別和控制，CCD攝像頭傾斜一個角度，保證了激光測距傳感器的測量精度，避免了對采樣空間的干涉，也增加了焊接過程中CCD攝像頭的視野，提高了編程效率和機器人的焊接軌跡控制精度。

附圖說明

附圖1是視覺定位焊接機器人結構原理示意圖。

附圖2是附圖1中的A向視圖(放大圖)。

附圖3是視覺定位焊接機器人電氣原理示意圖。

具體實施方式