[發明專利]基于微型步進電機絲桿傳動的機器人焊接雙目視覺傳感裝置

在審

• 申請號: 201910851032.5
• 申請日: 2019-09-10
• 公開（公告）號: CN110587073A
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 發明（設計）人: 許燕玲;孫浩瀚;解曉童;劉爾彬;唐國寶;何艷兵;陳善本;陳小奇;陳華斌;呂娜
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;廣州瑞松智能科技股份有限公司
• 主分類號: B23K9/067
• 分類號: B23K9/067;B23K9/127;B23K9/32;B25J19/04;B25J19/02
• 代理公司: 31201 上海交達專利事務所
• 代理人: 王毓理;王錫麟

一種基于微型步進電機絲桿傳動的機器人焊接雙目視覺傳感裝置，包括：安裝支架、傳感器組件、底座、反射鏡組件、減光濾光系統、絲桿傳動系統和保護機構。傳感器組件包括：系統外殼、激光器、攝像頭和冷卻機構；絲桿傳動系統包括：微型步進電機、絲桿滑塊機構和滑軌滑塊機構；安裝支架包括：梯形塊、攝像支架、激光支架、燕尾槽和承載支架；減光濾光系統包括：減光托槽、濾光托槽、減光片和濾光片；保護機構包括：保護玻璃和遮光擋板；反射鏡組件包括：反光鏡、夾槽和無頭螺柱。本發明通過模擬焊工穿戴焊工帽，實現焊前、焊中和焊后的自動加載和移除減光濾光系統，采用主被動視覺相結合的雙目傳感器方式，可以完成焊接環境識別、焊縫導引、焊縫跟蹤和熔池監控等功能。

技術領域

本發明涉及的是一種機器人焊接領域的技術，具體是一種基于微型步進電機絲桿傳動的機器人焊接雙目視覺傳感裝置。

背景技術

視覺傳感裝置在機器人焊接智能化中發揮著重要作用，是焊接機器人的眼睛，但目前大多數使用的視覺傳感裝置是單目視覺傳感器，其功能較為單一，或僅僅用在焊接起弧前的焊接環境識別和導引，或只能用在起弧后的焊接過程中的焊縫跟蹤與熔池監控，無法像熟練焊工一樣在焊接前脫下焊工帽，進行焊接環境識別、導引，焊接時戴上焊工帽，進行焊縫跟蹤和熔池監控，實時調節焊接位置和焊接參數，在兩種模式間靈活切換。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提出一種基于微型步進電機絲桿傳動的機器人焊接雙目視覺傳感裝置，通過模擬焊工穿戴焊工帽，采用微型步進電機、絲桿傳動裝置，實現焊前、焊中和焊后的自動加載和移除減光濾光系統，采用主被動視覺相結合的雙目傳感器方式，可以實現機器人焊接環境識別、焊縫導引、焊縫跟蹤和熔池監控等功能。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明包括：安裝支架、傳感器組件、底座、反射鏡組件、減光濾光系統、帶有微型步進電機的絲桿傳動系統和保護機構，其中：傳感器組件通過安裝支架設置于機器人末端，底座設置于傳感器組件下，減光濾光系統設置于底座上，保護機構設置于底座上并設置于減光濾光系統下，絲桿傳動系統設置于底座上，由絲桿傳動系統中的微型步進電機進行驅動，反射鏡組件與底座相連；起弧前，絲桿傳動系統控制減光濾光系統移出工作區域以使得CCD攝像頭獲得更大的視場和更高的圖像清晰度并進行焊接環境識別和初始位置導引；起弧后，絲桿傳動系統控制減光濾光系統加載回位并協同保護機構減小弧光對攝像頭采集圖像的干擾、防止飛濺損壞傳感器組件。

所述的傳感器組件包括：系統外殼和設置于系統外殼內的激光器、攝像頭和冷卻機構，其中：冷卻機構設置于系統外殼內壁，激光器和攝像頭分別與安裝支架相連，攝像頭與減光濾光系統同軸設置。

所述的冷卻機構包括：回形氣道和遮板，其中：回形氣道設置于系統外殼內壁面，遮板覆蓋于回形氣道上。

作為實現模擬焊工穿戴焊工帽功能的核心部件，所述的絲桿傳動系統包括：微型步進電機、絲桿滑塊機構和滑軌滑塊機構，其中：微型步進電機設置于底座上表面底部，與絲桿滑塊機構相連，滑軌滑塊機構設置于底座上表面中部并與絲桿滑塊機構軸線平行。

所述的微型步進電機具體設置于系統外殼下表面底部內凹槽中。

所述的絲桿滑塊機構包括：絲桿和第一滑塊，其中：絲桿與微型步進電機相連，第一滑塊設置于絲桿上并與絲桿滑動連接。

所述的滑軌滑塊機構包括：滑軌和第二滑塊，其中：滑軌設置于系統外殼下底面上，第二滑塊設置于滑軌內。

所述的安裝支架包括：梯形塊、攝像支架、激光支架、燕尾槽和承載支架，其中：梯形塊設置于系統外殼外壁上，攝像支架與攝像頭相連，激光支架設置于系統外殼內并與激光器相連，燕尾槽滑動設置于梯形塊上，承載支架通過燕尾槽與系統外殼相連。

所述的減光濾光系統包括：減光片、濾光片、減光托槽和濾光托槽，其中：減光片設置于減光托槽內，濾光片設置于濾光托槽內，減光托槽與濾光托槽設置于底座上。