CN103077640A - 机器人焊接3d辅助示教系统 - Google Patents

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高辉
焦向东
周灿丰
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Beijing Institute of Petrochemical Technology
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TANGSHAN KAIYUAN WELDING AUTOMATION TECHNOLOGY INSTITUTE Co Ltd
Beijing Institute of Petrochemical Technology
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Abstract

一种机器人焊接3D辅助示教系统，用于环境恶略、高空作业等焊接工人操作不便情况下的焊接机器人辅助示教定位。该系统主要由工业机器人、HDMI高清数据线、3D摄像机、3D显示器、普通2D摄像机、普通2D显示器、显示器遥控器、3D眼镜组成。3D摄像机和3D显示器通过高清视频数据线远程连接，机器人示教操作人员佩戴3D眼镜，可同时观看3D显示器图像信息及2D显示器图像信息，通过3D摄像机及3D显示器获得焊接机器人焊枪端部位置及姿态信息，普通显示器起到机器人整体姿态监控作用，实现了机器人示教过程的远程遥控操作，克服了普通摄像机及图像无法获得景深感的缺陷，提高了示教精度及效率，同时极大的减小了操作人员工作过程中的危险性。本发明结构简单、使用方便、性能可靠、经济实用，实现了机器人操作的远程辅助示教操作。

Description

机器人焊接3D辅助示教系统
技术领域
本发明涉及机器人焊接辅助设备，尤其是一种机器人焊接3D辅助示教系统。
背景技术
在一些诸如核辐射、高空、深水、有毒等高危险环境中进行焊接作业，操作人员需对焊接机器人进行遥控操作，其关键问题主要是焊接机器人的遥控在线示教编程。目前最有可能进入实用化阶段的技术并不是机器人控制的全自治系统，而是遥控加局部自主系统构成完整的监控遥控操作系统。本发明涉及的机器人焊接3D辅助示教系统采用立体视觉技术作为遥控辅助示教手段，焊接过程再配以电弧或激光跟踪技术作为局部自主系统，便可有效提高示教效率及操作人员安全性。因此，该技术应具有较好的实用化与市场应用前景。
发明内容
根据背景技术所述，本发明的目的在于提供一种机器人焊接3D辅助示教系统，该系统可实现对焊接机器人整体姿态及焊枪姿态位置的远程示教操作，使得操作人员远离危险操作环境，提高焊接机器人的示教精度及示教效率。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种机器人焊接3D辅助示教系统，主要由3D眼镜（1）、机器人示教器（2）、3D显示器（3）、普通2D显示器（4）、普通2D摄像机(5)、3D摄像机（6）组成，其中：3D摄像机（6）安装于机器人（8）夹持焊枪的末端关节，2D摄像机（5）由独立于机器人机械结构的支架安放于适当位置，3D摄像机（6）与3D显示器（3）之间通过高清视频电缆连接，2D摄像机（5）与2D显示器（4）间通过普通视频电缆连接，焊接操作人员佩戴3D眼镜（1），通过显示器图像观察机器人端部焊枪的位置及姿态并操作示教器（2）进行示教。
所述的3D显示器（3）与3D摄像机（6）之间、普通2D显示器（4）与普通2D摄像机(5)之间的距离可根据电缆长度随意调节。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下优点和效果：
（1）本发明中，操作人员采用3D眼镜可同时观察3D显示器及普通显示器，实现了焊接机器人宏观姿态监控与焊枪位置姿态的同步监控，并且避免了佩戴3D数字头盔对示教器操作的不便性；
（2）本发明采用3D摄像机及显示器观察焊枪姿态及位置，采集的图像为具有一定景深感的立体图像，使得操作人员对除平面位置以外的深度方向有了一定的感性认知，便于实现焊枪深度方向的定位；
（3）本发明的摄像机与显示器之间采用高清视频电缆连接，摄像机与显示器之间的距离可根据电缆长度随意调节，操作人员可在远离机器人及工件的位置远程操作，可有效保证操作人员在工作过程中的安全性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图中：1-3D眼镜，2-机器人示教器，3-3D显示器，4-2D显示器，5-2D摄像机，6-3D摄像机，7-工件，8-焊接机器人。
具体实施方式
按照图1所示,首先将3D摄像机6安装于机器人8夹持焊枪的末端关节并调整角度及距离置合适位置，2D摄像机5由独立于机器人机械结构的支架安放于机器人附近，调整距离及角度直到机器人本体能够完全在显示器中显示。3D摄像机6与3D显示器3之间通过高清视频电缆连接，2D摄像机5与2D显示器4间通过普通视频电缆连接，3D显示器3与3D摄像机6之间、普通2D显示器4与普通2D摄像机5之间的距离可根据电缆长度随意调节，操作人员可在远离机器人及工件的位置远程操作，可有效保证操作人员在工作过程中的安全性。
然后，焊接操作人员佩戴3D眼镜1，通过焊接机器人示教器2对焊接机器人8进行操作，通过显示器3、4的图像观察机器人端部焊枪的位置及姿态并进行相应调整，直至焊枪端部准确到达焊缝起点并记录焊缝起点坐标，操作人员采用3D眼镜可同时观察3D显示器及普通显示器，实现了焊接机器人宏观姿态监控与焊枪位置姿态的同步监控，并且避免了佩戴3D数字头盔对示教器操作的不便性。
然后继续调整焊接机器人姿态及位置，直到到达焊缝终点，并记录下焊缝相关位置信息，从而完成焊接机器人的远程示教操作。
采用3D摄像机及显示器观察焊枪姿态及位置，采集的图像为具有一定景深感的立体图像，使得操作人员对除平面位置以外的深度方向有了一定的感性认知，便于实现焊枪深度方向的定位。

Claims (2)

1.一种机器人焊接3D辅助示教系统，主要由3D眼镜（1）、机器人示教器（2）、3D显示器（3）、普通2D显示器（4）、普通2D摄像机(5)、3D摄像机（6）组成，其特征在于：3D摄像机（6）安装于机器人（8）夹持焊枪的末端关节，2D摄像机（5）由独立于机器人机械结构的支架安放于适当位置，3D摄像机（6）与3D显示器（3）之间通过高清视频电缆连接，2D摄像机（5）与2D显示器（4）间通过普通视频电缆连接，焊接操作人员佩戴3D眼镜（1），通过显示器图像观察机器人端部焊枪的位置及姿态并操作示教器（2）进行示教。
2.根据权利要求1所述的器人焊接3D辅助示教系统，其特征在于：所述的3D显示器（3）与3D摄像机（6）之间、普通2D显示器（4）与普通2D摄像机(5)之间的距离可根据电缆长度随意调节。
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