一种基于激光视觉的手套箱焊接机器人的制作方法

专利2022-05-10  4



1.本发明属于焊接机器人技术领域,具体涉及一种基于激光视觉的手套箱焊接机器人。


背景技术:

2.焊接机器人可以通过数控系统来实现自动送丝送气,这对电机的性能,微机的运算速度和算法都提出更高的要求,点焊用机器人不仅要有足够的负载能力,而且在点与点之间移位时速度要快捷,动作要平稳,定位要精确。
3.经过检索例如专利号为cn102837103a的专利公开了一种基于三维激光视觉自动化组对及焊接系统包括上料工位、点焊工位、焊接机器人、翻转工位、下料工位、搬运工位、搬运机器人、控制系统及电气系统,所述控制系统包括控制所述焊接机器人的焊接机器人控制柜、及控制所述搬运机器人的搬运机器人控制柜,且所述焊接机器人控制柜、所述搬运机器人控制柜及所述三维视觉系统之间能相互通讯;所述基于三维激光视觉自动化组对及焊接系统使所述工件实现高精度自动化组对,为工件的自动化焊接提供保障。
4.再例如专利号为cn108747132a的专利公开了一种自主移动焊接机器人视觉控制系统。在焊接机器人的基础上,将核心的图像采集、处理与焊接自动控制功能,用基于arm cortex

a8的控制系统来实现。控制系统能获取激光视觉传感器的焊缝图像信息,再根据图像信息实时测量焊缝位置和尺寸信息,通过控制系统来控制移动机器人的爬行、横摆、进行焊接自动控制和实时纠偏,嵌入式系统可以大幅减少系统的整体复杂程度和设备体积,提高自主移动焊接机器人在工业现场焊接的适应性。
5.基于上述,传统的基于激光视觉的手套箱焊接机器人一般为固定组件结构,未设置可以使焊接位置实现多方位方向的移动的结构,未设置在焊接完成后可以使焊接件自动推出手套箱,完成自动卸料的结构,未设置对焊接件进行多方位夹持,可以提高焊接件稳定性从而提升焊接精度的结构。
6.因此,不满足现有的需求,对此我们提出了一种基于激光视觉的手套箱焊接机器人。


技术实现要素:

7.本发明的目的在于提供一种基于激光视觉的手套箱焊接机器人,以解决上述背景技术中提出的技术问题。
8.为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
9.一种基于激光视觉的手套箱焊接机器人,包括手套箱主体;
10.所述手套箱主体为箱型结构,手套箱主体前端立面处固定连接有控制台;
11.所述手套箱主体包括圆立柱、弯折立柱、观察窗,圆立柱数量设置为二组,圆立柱固定连接于手套箱主体底部,弯折立柱数量设置为四组,弯折立柱呈“l”型,观察窗固定连接于手套箱主体前端立面处;
12.控制台,所述控制台侧面固定连接有显示屏;
13.抬升液压缸,所述抬升液压缸固定连接于弯折立柱内侧,抬升液压缸电路与控制台电路相耦合,抬升液压缸还包括有抬升给料结构、自动卸料结构和夹持固定结构;
14.纵向往复丝杠,所述纵向往复丝杠固定连接于手套箱主体内部顶面处,纵向往复丝杠数量设置为二组,还包括有焊接水平位移结构;
15.机械臂,机械臂设置于纵向往复丝杠下方。
16.优选的,所述手套箱主体还包括有:
17.电气控制箱,电气控制箱固定连接于手套箱主体左侧,电气控制箱电路与控制台电路相耦合;
18.主箱门,主箱门通过铰连接设置于手套箱主体后端,主箱门后端面固定连接于门把手。
19.优选的,所述手套箱主体还包括有:
20.翻折瓣,翻折瓣通过铰连接设置于主箱门底部,翻折瓣顶部通过同轴连接设置有转轴;
21.开关电机,开关电机通过同轴连接设置于翻折瓣转轴右侧,开关电机顶部与主箱门右侧固定;
22.横向支撑梁,横向支撑梁数量设置为二组,横向支撑梁固定连接于手套箱主体内部顶面;
23.螺栓固定板,螺栓固定板数量设置为四组,螺栓固定板通过螺栓固定连接于横向支撑梁底部。
24.优选的,所述抬升给料结构包括:
25.滑杆,滑杆固定连接于抬升液压缸伸缩部顶部,滑杆顶部延伸至手套箱主体底板上方;
26.承接部,承接部呈板状结构,承接部固定连接于滑杆顶部;
27.角支柱,角支柱数量设置为四组,角支柱固定连接于承接部顶部。
28.优选的,所述夹持固定结构包括:
29.侧夹持液压部,侧夹持液压部固定连接于角支柱顶部,侧夹持液压部伸缩部末端通过铰连接设置有夹持部;
30.支撑板,支撑板数量设置为二组,支撑板固定连接于两组角支柱之间内侧;
31.顶部夹持液压缸,顶部夹持液压缸数量设置为六组,顶部夹持液压缸固定连接于支撑板外侧立面处。
32.优选的,所述夹持固定结构还包括有:
33.翻折杆,翻折杆通过铰连接设置于顶部夹持液压缸伸缩部顶部;
34.铰接座,铰接座通过铰连接于翻折杆侧面;
35.夹持片,夹持片通过螺栓固定连接于翻折杆顶部末端处。
36.优选的,所述自动卸料结构包括:
37.卸料往复丝杆,卸料往复丝杆数量设置为二组,卸料往复丝杆通过铰连接设置于两组角支柱内侧;
38.滚珠螺母座,滚珠螺母座通过滑动连接设置于卸料往复丝杆外部;
39.卸料推板,卸料推板固定连接于两组滚珠螺母座内侧。
40.优选的,所述焊接水平位移结构包括:
41.连接固定座,连接固定座通过滑动连接设置于纵向往复丝杠底部;
42.锥齿轮组,锥齿轮组数量设置为二组,锥齿轮组通过同轴连接设置于纵向往复丝杠左侧;
43.同步轴,同步轴同轴连接设置于锥齿轮组内横向锥齿轮内部,同步轴侧面末端同轴连接设置有电机;
44.固定轴座,固定轴座通过铰连接设置于同步轴外曲侧面,固定轴座顶部固定于手套箱主体内部顶面处;
45.横向往复丝杠,横向往复丝杠固定连接于连接固定座底部。
46.优选的,所述机械臂包括:
47.调节轴,调节轴通过铰连接设置于机械臂内部;
48.工作部,工作部通过铰连接设置于机械臂底部末端处;
49.焊枪,焊枪固定连接于工作部右侧;
50.线路管,线路管固定连接于焊枪顶部,线路管顶部延伸至手套箱主体顶面上方;
51.套环,套环固定连接于线路管外侧;
52.复位簧,复位簧固定连接于套环底部。
53.优选的,所述机械臂还包括有:
54.固定套管,固定套管固定连接于复位簧底部,固定套管通过滑动连接设置于线路管外侧;
55.冷却水箱,冷却水箱固定连接于手套箱主体顶部;
56.送丝机,送丝机固定连接于冷却水箱前端;
57.微距摄像头,微距摄像头固定连接于工作部底部,微距摄像头电路与显示屏电路相耦合;
58.激光发生器,激光发生器固定连接于微距摄像头外侧,激光发生器电路与控制台电路相耦合。
59.本发明具有以下有益效果:
60.1、本发明通过设置抬升给料结构,通过控制台对焊接水平位移结构进行自动控制,通过程序控制同步轴同轴的电机运行,通过同步轴转动,使与其同轴的锥齿轮组带动两组纵向往复丝杠同步运行,可以使两组纵向往复丝杠的连接固定座底部固定的横向往复丝杠进行纵向位移,通过控制台控制横向往复丝杠运行,可以使横向往复丝杠底部的机械臂进行横向位移,通过横向往复丝杠和纵向往复丝杠配合可以使焊接位置进行水平方向的移动,通过控制台控制抬升给料结构使焊接件垂直位移,可以使焊接位置实现多方位方向的移动。
61.2、本发明通过设置自动卸料结构,在焊接完毕后,控制台控制夹持固定结构解除夹持固定,通过控制台控制开关电机运行,使翻折瓣翻转开启,通过控制卸料往复丝杆同轴电机运行,使卸料往复丝杆转动,带动卸料推板水平移动,使卸料推板推动承接部顶部的焊接件,使焊接件自动推出手套箱,完成自动卸料。
62.3、本发明还通过设置夹持固定结构,可以将焊接件放置在承接部顶部,通过控制
台控制侧夹持液压部,通过控制侧夹持液压部内液压缸伸缩使四组侧夹持液压部对焊接件进行侧面夹持固定,可以通过控制台控制顶部夹持液压缸伸缩部抬升,使翻折杆顶部末端夹持片对承接部顶部的焊接件进行顶部夹持,可以通过侧夹持液压部和顶部夹持液压缸配合对焊接件进行多方位夹持,可以提高焊接件稳定性,从而提升焊接精度。
附图说明
63.图1为本发明实施例中装置整体的正面立体结构示意图;
64.图2为本发明实施例中装置整体的背面立体结构示意图;
65.图3为本发明实施例中装置抬升给料结构的立体结构示意图;
66.图4为本发明实施例中图3中a的局部放大示意图;
67.图5为本发明实施例中机械臂的仰视立体结构示意图;
68.图6为本发明实施例中图5中b的局部放大示意图;
69.图7为本发明实施例中手套箱主体后端内部立体结构示意图;
70.图8为本发明实施例中图7中c的局部放大示意图;
71.图9为本发明实施例中手套箱主体后端内部仰视立体结构示意图;
72.在图1至图9中,部件名称或线条与附图编号的对应关系为:
73.1、手套箱主体;101、圆立柱;102、弯折立柱;103、观察窗;104、电气控制箱;105、主箱门;106、翻折瓣;107、开关电机;108、横向支撑梁;109、螺栓固定板;2、控制台;201、显示屏;3、抬升液压缸;301、滑杆;302、承接部;303、角支柱;304、侧夹持液压部;305、支撑板;306、顶部夹持液压缸;307、翻折杆;308、铰接座;309、夹持片;310、卸料往复丝杆;311、滚珠螺母座;312、卸料推板;4、纵向往复丝杠;401、连接固定座;402、锥齿轮组;403、同步轴;404、固定轴座;405、横向往复丝杠;5、机械臂;501、调节轴;502、工作部;503、焊枪;504、线路管;505、套环;506、复位簧;507、固定套管;508、冷却水箱;509、送丝机;6、微距摄像头;601、激光发生器。
具体实施方式
74.下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。
75.在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上;术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
76.在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
77.请参阅图1至图9所示,本发明实施例提供一种基于激光视觉的手套箱焊接机器
人,包括手套箱主体1,手套箱主体1为箱型结构,手套箱主体1前端立面处固定连接有控制台2;手套箱主体1包括圆立柱101、弯折立柱102、观察窗103,圆立柱101数量设置为二组,圆立柱101固定连接于手套箱主体1底部,弯折立柱102数量设置为四组,弯折立柱102呈“l”型,观察窗103固定连接于手套箱主体1前端立面处。控制台2面固定连接有显示屏201;抬升液压缸3,抬升液压缸3固定连接于弯折立柱102内侧,抬升液压缸3还包括有抬升给料结构、自动卸料结构和夹持固定结构;纵向往复丝杠4,纵向往复丝杠4固定连接于手套箱主体1内部顶面处,纵向往复丝杠4数量设置为二组,还包括有焊接水平位移结构;机械臂5,机械臂5设置于纵向往复丝杠4下方。
78.请参阅图1至图9所示,手套箱主体1还包括有电气控制箱104,电气控制箱104固定连接于手套箱主体1左侧,电气控制箱104电路与控制台2电路相耦合;主箱门105,主箱门105通过铰连接设置于手套箱主体1后端,主箱门105后端面固定连接于门把手。手套箱主体1还包括有:翻折瓣106,翻折瓣106通过铰连接设置于主箱门105底部,翻折瓣106顶部通过同轴连接设置有转轴;开关电机107,开关电机107通过同轴连接设置于翻折瓣106转轴右侧,开关电机107顶部与主箱门105右侧固定;横向支撑梁108,横向支撑梁108数量设置为二组,横向支撑梁108固定连接于手套箱主体1内部顶面;螺栓固定板109,螺栓固定板109数量设置为四组,螺栓固定板109通过螺栓固定连接于横向支撑梁108底部。
79.请参阅图1至图9所示,抬升给料结构包括滑杆301,滑杆301固定连接于抬升液压缸3伸缩部顶部,滑杆301顶部延伸至手套箱主体1底板上方;承接部302,承接部302呈板状结构,承接部302固定连接于滑杆301顶部;角支柱303,角支柱303数量设置为四组,角支柱303固定连接于承接部302顶部。
80.请参阅图1至图9所示,机械臂5包括调节轴501,调节轴501通过铰连接设置于机械臂5内部;工作部502,工作部502通过铰连接设置于机械臂5底部末端处;焊枪503,焊枪503固定连接于工作部502右侧;线路管504,线路管504固定连接于焊枪503顶部,线路管504顶部延伸至手套箱主体1顶面上方;套环505,套环505固定连接于线路管504外侧;复位簧506,复位簧506固定连接于套环505底部。
81.请参阅图1至图9所示,夹持固定结构包括侧夹持液压部304,侧夹持液压部304固定连接于角支柱303顶部,侧夹持液压部304伸缩部末端通过铰连接设置有夹持部;支撑板305,支撑板305数量设置为二组,支撑板305固定连接于两组角支柱303之间内侧;顶部夹持液压缸306,顶部夹持液压缸306数量设置为六组,顶部夹持液压缸306固定连接于支撑板305外侧立面处。翻折杆307,翻折杆307通过铰连接设置于顶部夹持液压缸306伸缩部顶部;铰接座308,铰接座308通过铰连接于翻折杆307侧面;夹持片309,夹持片309通过螺栓固定连接于翻折杆307顶部末端处。在本实施例中,可以将焊接件放置在承接部顶部,通过控制台2控制侧夹持液压部304,通过控制侧夹持液压部304内液压缸伸缩使四组侧夹持液压部304对焊接件进行侧面夹持固定,可以通过控制台2控制顶部夹持液压缸306伸缩部抬升,使翻折杆307顶部末端夹持片对承接部顶部的焊接件进行顶部夹持,可以通过侧夹持液压部304和顶部夹持液压缸306配合对焊接件进行多方位夹持,可以提高焊接件稳定性,从而提升焊接精度。
82.请参阅图1至图9所示,自动卸料结构包括卸料往复丝杆310,卸料往复丝杆310数量设置为二组,卸料往复丝杆310通过铰连接设置于两组角支柱303内侧;滚珠螺母座311,
滚珠螺母座311通过滑动连接设置于卸料往复丝杆310外部;卸料推板312,卸料推板312固定连接于两组滚珠螺母座311内侧,焊接完毕后,控制台2控制夹持固定结构解除夹持固定,通过控制台2控制开关电机107运行,使翻折瓣106翻转开启,通过控制卸料往复丝杆310同轴电机运行,使卸料往复丝杆310转动,带动卸料推板312水平移动,使卸料推板312推动承接部302顶部的焊接件,使焊接件自动推出手套箱,完成自动卸料。
83.请参阅图1至图9所示,焊接水平位移结构包括连接固定座401,连接固定座401通过滑动连接设置于纵向往复丝杠4底部;锥齿轮组402,锥齿轮组402数量设置为二组,锥齿轮组402通过同轴连接设置于纵向往复丝杠4左侧;同步轴403,同步轴403同轴连接设置于锥齿轮组402内横向锥齿轮内部,同步轴403侧面末端同轴连接设置有电机;固定轴座404,固定轴座404通过铰连接设置于同步轴403外曲侧面,固定轴座404顶部固定于手套箱主体1内部顶面处;横向往复丝杠405,横向往复丝杠405固定连接于连接固定座401底部。在本实施例中,通过控制台2对焊接水平位移结构进行自动控制,通过控制同步轴403同轴的电机运行,通过同步轴403转动,使与其同轴的锥齿轮组402带动两组纵向往复丝杠4同步运行,可以使两组纵向往复丝杠4的连接固定座底部固定的横向往复丝杠405进行纵向位移,通过控制台2控制横向往复丝杠405运行,可以使横向往复丝杠405底部的机械臂5进行横向位移,通过横向往复丝杠405和纵向往复丝杠4配合可以使焊接位置进行水平方向的移动,通过控制台控制抬升给料结构使焊接件垂直位移,可以使焊接位置实现多方位方向的移动。
84.在本实施例中,机械臂5还包括有固定套管507,固定套管507固定连接于复位簧506底部,固定套管507通过滑动连接设置于线路管504外侧;冷却水箱508,冷却水箱508固定连接于手套箱主体1顶部;送丝机509,送丝机509固定连接于冷却水箱508前端;微距摄像头6,微距摄像头6固定连接于工作部502底部,微距摄像头6电路与显示屏201电路相耦合。
85.请参阅图1至图9所示,激光发生器601,激光发生器601固定连接于微距摄像头6外侧,激光发生器601电路与控制台2电路相耦合,通过激光发生器601发射激光照射到下方焊接件进行激光测距,通过微距摄像头6可以对下方焊接件进行拍摄,通过微距摄像头6对焊接件进行焊接位置识别,通过控制台2与机械臂5配合可实现自动焊接,可以通过显示屏201展示焊接细节影像,更便于使用人员对机械臂5和抬升给料结构进行调整。手套箱主体1内部顶面处固定连接有四组激光测距仪,通过激光测距仪对下方抬升给料结构的承接部302进行测距,可以提高对下方焊接件位置测算的准确性。
86.工作原理:
87.装置进行使用时,打开主箱门105,将焊接件放置在承接部302顶部,通过控制台2控制侧夹持液压部304,通过控制侧夹持液压部304内液压缸伸缩使四组侧夹持液压部304对焊接件进行侧面夹持固定,通过控制台2控制顶部夹持液压缸306伸缩部抬升,使翻折杆307顶部末端夹持片309对承接部302顶部的焊接件进行顶部夹持,通过侧夹持液压部304和顶部夹持液压缸306配合对焊接件进行多方位夹持,可以提高焊接件稳定性,通过控制台2控制系统编程对焊接水平位移结构进行自动控制,通过程序控制同步轴403同轴的电机运行,通过同步轴403转动,使与其同轴的锥齿轮组402带动两组纵向往复丝杠4同步运行,可以使两组纵向往复丝杠4的连接固定座401底部固定的横向往复丝杠405进行纵向位移,通过控制台2控制横向往复丝杠405运行,可以使横向往复丝杠405底部的机械臂5进行横向位移,通过横向往复丝杠405和纵向往复丝杠4配合可以使焊接位置进行水平方向的移动,通
过控制台2控制抬升给料结构使焊接件垂直位移,可以使焊接位置实现多方位方向的移动,通过微距摄像头6对焊接件进行焊接位置识别,通过与机械臂5配合可实现自动焊接,焊接完毕后,控制台2控制夹持固定结构解除夹持固定,通过控制台2控制开关电机107运行,使翻折瓣106翻转开启,通过控制卸料往复丝杆310同轴电机运行,使卸料往复丝杆310转动,带动卸料推板312水平移动,使卸料推板312推动承接部302顶部的焊接件,使焊接件自动推出手套箱,完成自动卸料。
88.对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
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