[实用新型]一种视觉定位焊接机器人

说明书

技术领域

本实用新型专利涉及一种视觉定位焊接机器人，属于装备制造技术领域。

背景技术

焊接是机械制造领域最常用的技术，汽车、船舶等诸多产品的制造过程都离不开焊接、焊接有很多种，其中熔焊是最常用的焊接技术，熔焊时，热源将待焊两工件接口处迅速加热熔化，形成熔池，熔池随热源向前移动，冷却后形成连续焊缝而将两工件连接成为一体。相较于其它成型工艺，焊接效率高，可以生产形状结构非常复杂的零件，采用半成型的材料焊接在一起，比起整体成型要节省大量材料，生产效率也有大幅度提高。采用焊接技术生产产品也有缺点，例如成型精度不高，不易形成自动化，人工或半自动作业效率低，焊接产生大量烟雾，对工人身体和环境造成损害，对于高精度、高焊接质量的产品，手工焊接难以保证质量，因此，焊接技术必须向着过程自动化，智能化方向发展，通过自动化、智能化技术提高焊接质量稳定性、提高编程工作效率，解决恶劣劳动条件的等一系列问题。

当前，工业领域已有一定数量的机器人(关节式或直角坐标式)在逐步投入使用，焊接领域智能化的发展也已经开始起步。例如，2014.03.28公告的实用新型专利“用于焊接机器人的视觉装置”(公告号：CN203765194U)设计了一种用于焊接机器人的视觉安装装置，文件显示视觉装置有详细的安装结构，是一个独立的部件，但没有注明在焊接机器人上的相对安装位置以及与焊接机器人关联关系的必然性；2013.11.06公告的实用新型专利“一种基于机器视觉的智能焊接机器人”(公告号：CN 203791808U)，文件显示机器人配有双摄像头，摄像头与焊枪刚性连接，没有注明双摄像头的相对位置关系和功能分工，也没有注明摄像头与焊枪刚性连接的结构细节，无法判断摄像头获取的信息与焊枪位置的必然联系。

发明内容

本实用新型专利提出一种视觉定位焊接机器人，通过视觉定位和特征提取实现实物工件编程和偏差校正，适应仅有实物没有图纸、或者图纸与实物存在较大误差的情况下的自动化焊接。

本实用新型专利的技术方案为：一种视觉定位焊接机器人，包括基础底座、立柱、三个直线移动座标轴、一个回转坐标轴、激光测距传感器、CCD摄像头、计算机控制系统，三个直线移动座标轴分别X向直线移动座标轴、Y向直线移动座标轴、Z向直线移动座标轴，每一个直线移动座标轴均由伺服电机、丝杠组件和滑台组成；其特征在于：X向直线 移动座标轴放置在基础底座上，沿立柱上的导轨移动；Y向直线移动座标轴位于X向直线移动座标轴的滑台之上，相对于X向直线移动座标轴的滑台移动；立柱固定在Y向直线移动座标轴上，Z向直线移动座标轴沿立柱上的导轨移动，一个回转坐标轴由伺服电机构成，伺服电机安装在Z向直线移动座标轴的滑台上，焊枪支架固定在回转坐标轴的输出轴上，焊枪固定在焊枪支架上，焊枪支架上安装有视觉定位装置，视觉定位装置由CCD摄像头和激光测距传感器组成，CCD摄像头输出信号经图像采集卡、激光测距传感器信号经数字采集卡接入工控机，工控机输出信号经接口放大电路接入伺服电机，控制伺服电机转动。

对上述技术方案的进一步限定：激光测距传感器安装在回转坐标轴的正下方，与回转坐标轴同轴线，CCD摄像头与激光测距传感器并排安装，轴线保持在同一平面内，CCD摄像头轴线倾斜一个18-25°的角度，保证焊枪轴线、激光测距传感器轴线和CCD摄像头轴线交汇于一点，保证了激光测距传感器的测量精度，避免了对采样空间的干涉，也增加了焊接过程中CCD摄像头的视野。

有益效果：采用本实用新型，待焊接的实物工件在工作台上就位以后，CCD摄像头拍摄高分辨率二维图像，通过特征识别和提取，配合激光测距传感器在第三个方向上的测量数据自动生成焊接过程数字控制程序，控制焊接机器人完成整个焊接过程。本实用新型基于视觉定位原理，实现机器人焊接过程编程、控制一体化，特别是对于没有图纸，或者图纸与实物存在较大误差的情况下，直接对待焊工件进行扫描拍摄、特征识别和提取，特别是视觉定位部分由激光测距传感器和CCD摄像头组合构成，可以进行三维数据的采集，对焊接部位在三个方向上的位置进行识别和控制，CCD摄像头倾斜一个角度，保证了激光测距传感器的测量精度，避免了对采样空间的干涉，也增加了焊接过程中CCD摄像头的视野，提高了编程效率和机器人的焊接轨迹控制精度。

附图说明

附图1是视觉定位焊接机器人结构原理示意图。

附图2是附图1中的A向视图(放大图)。

附图3是视觉定位焊接机器人电气原理示意图。

具体实施方式