一种可自动识别与跟踪焊缝的焊接机器人制造技术

本发明专利技术属于机器人技术领域，提供了一种可自动识别与跟踪焊缝的焊接机器人，包括：行走车；分别后、前安装在行走车上的水平箱体与竖直箱体；水平与竖直跟踪执行机构，所述的水平与竖直跟踪执行机构和用连接板连接，并固装在行走车的上表面上；前视觉传感器与后视觉传感器，所述的前视觉传感器安装在所述竖直箱体的前侧；焊枪机构；计算机控制系统，所述计算机通过电缆分别连接可获取焊缝的几何形状与位置信息的所述前、后视觉传感器、所述行走车、水平与竖直跟踪执行机构。本焊接机器人可以自动识别焊缝的几何形状，并通过计算机对管道焊道数目、层数以及行走车的跟踪运动自动进行规划，可以保证焊接质量的稳定和最优化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机器人
，具体涉及一种可自动识别与跟踪焊缝的焊接机器人。
技术介绍
随着制造工业的不断发展，越来越多的焊接机器人系统投入使用，焊接自动化的发展水平也获得了极大地提高，尤其是以汽车生产、工程机械等领域为代表，但是，对箱型钢结构安装现场的焊接，还主要是以传统的手工焊接为主，因此焊接质量的稳定性难以满足制造要求，并且在涉及到海洋石油工程装备、钢结构住宅、钢结构桥梁等领域的钢结构安装现场焊接时，常常需要进行高空作业，焊接工况恶劣，甚至威胁到焊接工人的生命安全。同时，手工焊接所产生的焊接缺陷，严重影响一些钢结构建筑的使用寿命，为一些事故的发生埋下了隐患。传统的手工焊接的主要缺点是：需要两名焊工实施对称焊，两名焊工在焊接时的焊接电压和电流、焊接速度和焊接层数应保持一致，对焊接工人的协调性要求很高；而且现场焊接工况恶劣，影响焊接质量的因素较多，因而手工焊接很难保证焊接质量。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为克服上述技术不足，提供一种可自动识别与跟踪焊缝的焊接机器人。为实现上述技术方案，本专利技术提供了一种可自动识别与跟踪焊缝的焊接机器人，包括：行走车，所述的行走车包括安装在车体上的四个永磁车轮及其驱动机构和驱动电机，行走车通过永磁车轮可贴附在焊接管道的表面平稳运行；分别后、前安装在行走车上的水平箱体与竖直箱体；水平与竖直跟踪执行机构，所述的水平与竖直跟踪执行机构和用连接板连接，并固装在行走车的上表面上；前视觉传感器与后视觉传感器，所述的前视觉传感器安装在所述竖直箱体的前侧，包括安装在传感器外壳内壁上的CCD摄像机、半导体激光器和柱面透镜，CCD摄像机和半导体激光器的光轴处于同一平面内；焊枪机构，所述的焊枪机构包括一端安装在竖直跟踪执行机构上的焊枪弯板，焊枪弯板的另一端安装有可固定焊枪、并可使焊枪沿被焊管道法向调整的可调焊枪夹头；计算机控制系统，所述的计算机控制系统包括计算机、电缆和相应软件；计算机通过电缆分别连接可获取焊缝的几何形状与位置信息的所述前、后视觉传感器、所述行走车、水平与竖直跟踪执行机构。优选的，所述的水平跟踪执行机构安装在水平箱体内，包括立式弯板，其上固装的水平驱动电机和水平导轨、水平驱动电机与水平丝杠-螺母机构机械连接，丝杠-螺母机构的水平滑鞍的另一端与所述的连接板连接；所述的竖直跟踪执行机构安装在竖直箱体内，包括立板，其上固装的竖直驱动电机和竖直导轨，竖直驱动电机与竖直丝杠-螺母机构机械连接，丝杠-螺母机构的竖直滑鞍的另一端与所述的焊枪机构中的焊枪弯板相连接。优选的，本焊接机器人还包括焊接电源系统。本专利技术提供的一种可自动识别与跟踪焊缝的焊接机器人的有益效果在于：通过采用本可自动识别与跟踪焊缝的焊接机器人，不需要事先在管道的外表面铺设导向装置或者画出与焊缝相平行作为焊枪移动基准的标记线，可省去这些冗繁的前期辅助工序，而是基于视觉焊缝识别技术直接由计算机控制行走车自动实现焊缝跟踪运动，减少了大量辅助工时，提高了生产效率，也降低了操作者的劳动强度。另外，本焊接机器人还可以自动识别焊缝的几何形状，并通过计算机对管道焊道数目、层数以及行走车的跟踪运动自动进行规划，可以保证焊接质量的稳定和最优化。附图说明图1为本专利技术可自动识别与跟踪焊缝的焊接机器人整体结构的主视示意图；图2为本专利技术可自动识别与跟踪焊缝的焊接机器人整体结构的侧视示意图；图3为本专利技术可自动识别与跟踪焊缝的焊接机器人控制系统原理示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本专利技术的保护范围。实施方式：一种可自动识别与跟踪焊缝的焊接机器人。本专利技术设计的一种可自动识别与跟踪焊缝的焊接机器人(参见图1、2)，其特征在于它包括行走车1、分别后、前安装在行走车1上的水平箱体20与竖直箱体30，水平与竖直跟踪执行机构2和3、前视觉传感器与后视觉传感器4和5、焊枪机构6以及计算机控制系统7；所述的行走车1包括安装在车体11上的四个永磁车轮12及其驱动机构13和驱动电机14，行走车1通过永磁车轮12可贴附在焊接管道9的表面平稳运行；所述的水平与竖直跟踪执行机构2和3用连接板8连接，并固装在行走车1的上表面上；所述的水平跟踪执行机构2安装在水平箱体20内，包括立式弯板21，其上固装的水平驱动电机22和水平导轨24、水平驱动电机22与水平丝杠-螺母机构23机械连接，丝杠-螺母机构23的水平滑鞍25的另一端与所述的连接板8连接；所述的竖直跟踪执行机构3安装在竖直箱体30内，包括立板31，其上固装的竖直驱动电机33和竖直导轨32，竖直驱动电机33与竖直丝杠-螺母机构34机械连接，丝杠-螺母机构34的竖直滑鞍35的另一端与所述的焊枪机构6中的焊枪弯板61相连接；所述的前视觉传感器4安装在所述竖直箱体30的前侧，包括安装在传感器外壳40内壁上的CCD摄像机41、半导体激光器42和柱面透镜43，CCD摄像机41和半导体激光器42的光轴处于同一平面内；所述的后视觉传感器5与前视觉传感器结构相同，安装在所述水平箱体20的后侧；所述的前、后视觉传感器4、5安装位置均应使其垂直对准焊接管道9的焊缝91；所述的焊枪机构6包括一端安装在竖直跟踪执行机构3上的焊枪弯板61，焊枪弯板61的另一端安装有固定焊枪63的可调焊枪夹头62，可调焊枪夹头62可使焊枪63沿被焊管道9的法向调整；所述的计算机控制系统7包括计算机71、电缆72和相应软件；计算机71通过电缆72分别连接可获取焊缝91的几何形状与位置信息的所述前、后视觉传感器4、5，以及所述行走车1、水平与竖直跟踪执行机构2和3，并通过电缆73连接焊接电源系统10；所述的焊接电源系统10为原有的一元化焊接电源系统；计算机控制系统7通过软件操控行走车1和所述的其他全部机构协调工作。本专利技术所述的可自动识别与跟踪焊缝的焊接机器人的工作原理如下：将本专利技术所述可自动识别与跟踪焊缝的焊接机器人放置在被焊接的管道9外表面上，由4个永磁车轮12将所述可自动识别与跟踪焊缝的焊接机器人吸附在管道9上。前视觉传感器4和后视觉传感器5的下端口均对准待焊接的焊缝91中心。前视觉传感器4的半导体激光器42发出激光经过柱面透镜43变换成条纹照在焊缝上，形成结构光。CCD摄像机41将结构光的图像采集到计算机71中进行处理，得到焊缝的几何形状及位置信息。所述机器人的行走车1沿管道9上焊缝91做圆周运动。如果在焊枪弯板61上固装着的焊枪63偏离焊缝91中心，计算机71控制水平跟踪执行机构2实现水平跟踪运动，使焊枪63重新对准焊缝91的中心。后视觉传感器5的工作原理同于前视觉传感器4，它将行走车1与焊缝91之间的相对位置信息送给计算机71，进而控制行走车体1实现对焊缝91的自动跟踪。本专利技术计算机控制系统7通过软件操控行走车1及其他机构。其工作原理是(参见图3)：前、后视觉传感器4、5将采集到的图像信号通过图像采集卡传给计算机71，经过系统软件的图像处理模块和轨迹生成模块处理，得到焊缝91的轨迹和截面信息；运动控制模块根据焊缝91的轨迹信息指令运动执行模块(包括行走车1、水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可自动识别与跟踪焊缝的焊接机器人，其特征在于它包括：行走车，所述的行走车包括安装在车体上的四个永磁车轮及其驱动机构和驱动电机，行走车通过永磁车轮可贴附在焊接管道的表面平稳运行；分别后、前安装在行走车上的水平箱体与竖直箱体；水平与竖直跟踪执行机构，所述的水平与竖直跟踪执行机构和用连接板连接，并固装在行走车的上表面上；前视觉传感器与后视觉传感器，所述的前视觉传感器安装在所述竖直箱体的前侧，包括安装在传感器外壳内壁上的CCD摄像机、半导体激光器和柱面透镜，CCD摄像机和半导体激光器的光轴处于同一平面内；焊枪机构，所述的焊枪机构包括一端安装在竖直跟踪执行机构上的焊枪弯板，焊枪弯板的另一端安装有可固定焊枪、并可使焊枪沿被焊管道法向调整的可调焊枪夹头；计算机控制系统，所述的计算机控制系统包括计算机、电缆和相应软件；计算机通过电缆分别连接可获取焊缝的几何形状与位置信息的所述前、后视觉传感器、所述行走车、水平与竖直跟踪执行机构。

【技术特征摘要】
1.一种可自动识别与跟踪焊缝的焊接机器人，其特征在于它包括：行走车，所述的行走车包括安装在车体上的四个永磁车轮及其驱动机构和驱动电机，行走车通过永磁车轮可贴附在焊接管道的表面平稳运行；分别后、前安装在行走车上的水平箱体与竖直箱体；水平与竖直跟踪执行机构，所述的水平与竖直跟踪执行机构和用连接板连接，并固装在行走车的上表面上；前视觉传感器与后视觉传感器，所述的前视觉传感器安装在所述竖直箱体的前侧，包括安装在传感器外壳内壁上的CCD摄像机、半导体激光器和柱面透镜，CCD摄像机和半导体激光器的光轴处于同一平面内；焊枪机构，所述的焊枪机构包括一端安装在竖直跟踪执行机构上的焊枪弯板，焊枪弯板的另一端安装有可固定焊枪、并可使焊枪沿被焊管道法向调整的可调焊枪夹头；计算机控制系统，所述的计算...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢克庆，谢波，
申请(专利权)人：谢克庆，
类型：发明
国别省市：广东;44