[实用新型]一种基于视觉测量的动态焊接机械臂系统

说明书

本实用新型公开了一种基于视觉测量的动态焊接机械臂系统。它包括控制系统(工控机)、动态监测模块、精确预测模块、机械臂、焊枪和生产线，控制系统分别与动态监测模块、精确预测模块、机械臂和生产线用数据线连接，生产线为移动生产线，生产线上设传送带，传送带上设待焊接工件，机械臂的末端设焊枪；动态监测模块与精确预测模块组合设置，动态监测模块包括全局相机，全局相机固定设在生产线的上方；精确预测模块包括手眼相机，手眼相机固定设在机械臂的轴上。它能够快速的计算出零部件、生产线、机械臂、焊枪等部件之间的空间位姿关系，形成基于三维位姿的视觉闭环控制系统；能够快速准确地完成动态焊接工作任务，从而大幅度地提高生产效率。

技术领域

本实用新型涉及一种基于视觉测量的动态焊接机械臂系统。

背景技术

机械臂是ROBOT一词的中文译名。根据国家标准，工业机械臂定义为“其操作机是自动控制的，可重复编程、多用途，并可以对3个以上轴进行编程。它可以是固定式或者移动式。在工业自动化应用中使用”。操作机又定义为“是一种机器，其机构通常由一系列相互铰接或相对滑动的构件所组成。它通常有几个自由度，用以抓取或移动物体(工具或工件)”。所以对工业机械臂可能理解为：拟人手臂、手腕和手功能的机械电子装置；它可把任一物件或工具按空间位姿(位置和姿态)的时变要求进行移动，从而完成某一工业生产的作业要求。如夹持焊钳或焊枪，对汽车或摩托车车体进行了点焊或弧焊；搬运压铸或冲压成型的零件或构件；进行激光切割、喷涂装配机械零部件等等。焊接机械臂，它又可分为点焊和弧焊两类。工业机械人(Industrial Robots)简称为IR，它们大多为简单的操作设备，有时会被称为机械臂，例如:进行简单的提起或放下动作，在机器内放入或取出工件等。不过，亦有不少工业机械人可以完全用程序控制，并可进行不同类型工作，例如:寻找，运输，握取，对准，装配，检验等动作。为了明确地描述工业机械人，美国机械人协会在1979年将机械人定义为一个可用程式控制，多功能的操作器，它透过程序控制和多变化的动作设计来移动材料，工件，工具或特别设备，以完成一连串的工作。所以，虽然许多工业机械人并非有人的形态，但只要它们符合机械人的定义，便可以称为机械人。工业机械人虽然已被广泛应用在多种制造行业内，但估计在不久将来还会有数以十万计的工业机械人投入服务。现时，不少研究人员正为机械人研究如何加入视觉和感觉，令机械人可以完成更复杂的工作。而研究机械人的学问称为机械人学。在中国发明专利说明书CN104476549B中公开了一种利用视觉测量对机械臂运动路径补偿的方法，用于视觉引导机械臂的运动。该方法通过视觉测量识别机械臂、航天器、待装位置三者位置与理论模型中理论位置存在差异，补偿机械臂路径规划偏差，达到安全进出狭小空间的控制效果，满足航天器高精度高可靠性的装配需求。采用这种方法，可以对航天器实际位置与理想模型理论位置间存在误差进行识别，对机械臂运动路径进行补偿，使位置及路径控制更为精确，达到安全进出狭小空间的控制效果。目前，基于视觉引导的机械臂很多，在工业中应用也很广泛。但其存在的主要问题是：(1)目标必须静止，机械臂运动至目标位置；(2)缺少全局意识，对机械臂运动过程中的实时状态没有监测；(3)根据单次测量结果，直接引导机械臂到特定位置，进行操作，不考虑由远及近的过程中，测量精度的变化。

实用新型内容

针对上述现有技术，本实用新型要解决的技术问题在于提供一种基于视觉测量的动态焊接机械臂系统。它能够快速的计算出零部件、生产线、机械臂、焊枪等部件之间的空间位姿(三维位置和姿态)关系，并将该数据用作机械臂控制的输入量，形成基于三维位姿的视觉闭环控制系统；可以根据目标运动进行操作，避免了生产线上传送带的频繁停止和启动，能够快速准确地完成动态焊接工作任务，从而大幅度地提高生产效率。