CN108393896B - 用于焊接机器人焊枪工具点及工件坐标系标定装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种焊接机器人焊枪工具点及工件坐标系标定装置及方法，包括焊枪套筒、焊丝模拟杆、标定靶；所述的焊枪套筒与焊丝模拟杆可拆卸连接，所述的焊丝模拟杆的底部为球形结构，所述的标定靶的上表面设有三个标定槽，每个标定槽连接三个铜导电带，每个标定槽连接的三个铜导电带与两个指示灯、电源形成一个回路。可实现不同焊丝模拟杆伸长下，焊枪工具点的标定以及工件坐标系的标定，标定过程简单，标定精度高。

Description

用于焊接机器人焊枪工具点及工件坐标系标定装置及方法
技术领域
本发明属于机器人焊接技术领域，涉及一种用于焊接机器人焊枪工具点及工件坐标系标定的装置及方法。
背景技术
工业机器人是实施自动化生产线、工业4.0、智能制造车间、数字化工厂、智能工厂的重要基础装备之一。而据不完全统计，全世界在役的工业机器人中大约有将近一半的工业机器人用于各种形式的焊接加工领域。
机器人焊接离线编程及仿真是提高机器人焊接系统智能化的重要系统之一，是智能焊接机器人软件系统的一个要组成部分。而离线编程任务执行的好坏与机器人焊枪的标定精度以及工件坐标系的标定精度密切相关。焊接机器人标定时，一方面，采用焊丝端部作为工具点时，由于焊丝具有一定的弹性，离开导电嘴后会偏离焊枪的中心线，并且伸出的焊丝长度难以直观确定，导致焊枪工具点不准确，另一方面，焊枪工具点标定时需要采用不同的焊枪姿态，接触一固定点，接触的准确性没有有效的手段保证，难以确保工具点标定的精度和效果。工件坐标系标定的精度直接影响到离线编程的工件建模。因此需要一种标定精度高的焊接机器人焊枪工具点及工件坐标系标定装置。
发明内容
根据以上不足，本发明提供了一种用于焊接机器人焊枪工具点及工件坐标系标定的装置及方法。
本发明的目的是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种焊接机器人焊枪工具点及工件坐标系标定装置，包括焊枪套筒、焊丝模拟杆、标定靶；所述的焊枪套筒与焊丝模拟杆可拆卸连接，所述的焊丝模拟杆的底部为球形结构，所述的标定靶的上表面设有三个标定槽，每个标定槽连接三个铜导电带，每个标定槽连接的三个铜导电带与两个指示灯、电源形成一个回路。
进一步的，所述的焊枪套筒的上端和下端均带有内螺纹，下端的内螺纹与所述的焊丝模拟杆相连，上端的内螺纹与焊枪相连。
进一步的，所述的焊丝模拟杆的顶部设有与所述的焊枪套筒配合的外螺纹。
进一步的，所述的标定槽为一个盲孔结构，在两个指示灯亮时，说明接触点已经接触。
进一步的，在所述的标定靶的底部设有磁性吸盘。
进一步的，在所述的焊枪套筒的侧面设有一个螺纹孔，在所述的螺纹孔内设有一个用于紧固焊丝模拟杆的紧固螺钉。
本发明的使用方法如下：
当该装置工作时，由操作人员将焊枪套筒上端拧紧在焊枪上，将焊丝模拟杆拧紧到焊丝套筒上，通过旋转焊丝模拟杆，调整焊丝模拟杆的伸出长度，由紧固螺钉固定焊丝模拟杆；
将标定靶紧靠工作台工件定位基准面，并由磁性吸盘吸附于工作台上；
操纵机器人移动焊枪，使焊丝模拟杆顶端的球形结构进入标定靶的第一标定槽，观察两个指示灯，当与该标定槽相连通的两个指示灯亮后，改变焊枪姿态，重复上述操作，共改变焊枪姿态4次以上；该操作完成后，机器人自动计算焊枪工具点坐标，完成工具点的标定工作；同时完成工件坐标系第一个点的设定；
操纵机器人移动焊枪，使焊丝模拟杆顶端的圆球进入标定靶的第二个标定槽，观察两个指示灯，当与该标定槽相连通的两个指示灯亮后，完成工件坐标系第二个点的设定；
操纵机器人移动焊枪，使焊丝模拟杆顶端的圆球进入标定靶的第三个标定槽，观察两个指示灯，当与该标定槽相连通的两个指示灯亮后，完成工件坐标系第三个点的设定。
该发明的有益之处是：
可实现焊丝模拟杆的伸长或者缩短，可以实现不同焊丝干伸长工具点的标定，由两个指示灯指示不同姿态下焊枪工具点与空间某点的对准与否，准确度高，提高焊枪工具点和工件坐标系的标定精度，有利于提高机器人离线编程的准确性，提高焊接机器人的工作效率。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本发明整体状态结构图；
图2为焊枪套筒的结构图；
图3为焊丝模拟杆的结构图；
图4为标定靶的结构图；
图5为标定靶的电路连接结构图；
图6为增加紧固螺钉后焊枪套筒的结构图；
图中：1焊枪套筒，2焊丝模拟杆，2-1外螺纹，2-2凸台，2-3圆柱杆，2-4球形结构，3标定靶，3-1标定槽，5紧固螺钉。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
为了解决背景技术部分提出的技术问题，本申请提出了一种用于焊接机器人焊枪工具点及工件坐标系标定装置及方法。
本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，一种用于焊接机器人焊枪工具点及工件坐标系标定的装置，包括焊枪套筒1，焊丝模拟杆2，标定靶3；
焊枪套筒1的结构如图2所示，焊枪套筒的上端和下端均带有内螺纹，下端的内螺纹与所述的焊丝模拟杆相连，上端的内螺纹与焊枪相连。
进一步的优选，在所述的焊枪套筒的侧面设有一个螺纹孔，在所述的螺纹孔内设有一个用于紧固焊丝模拟杆的紧固螺钉，具体的如图6所示。
焊丝模拟杆2的结构如图3所示，焊丝模拟杆2的顶部设有与所述的焊枪套筒配合的外螺纹2-1；中间为一个圆柱形的凸台2-2，底部一个圆柱杆2-3；圆柱杆的底部为球形结构2-4；直径为2mm；凸台2-2的外直径与焊枪套筒的外直径相等。
标定靶3的结构如图4所示，标定靶上设有三个标定槽3-1，直径为1.5mm，标定槽3-1为一个盲孔结构，在两个指示灯亮时，说明接触点已经接触。标定靶的底部设有磁性吸盘。标定靶3上表面制作有铜导电带，带宽为0.1mm。
三个标定槽可以确定3个点，三个点可以确定一个平面，第一标定槽确定的点为工件坐标系的坐标原点，第一标定槽与第二标定槽确定的两点确定工件坐标系的X轴，X轴方向为第一标定槽确定的点指向第二标定槽确定的点，由第三标定槽确定的点与X轴共同确定工件坐标系的Y轴，根据右手定则确定工件坐标系的Z轴，实现工件坐标系的标定。由于三个点即可决定一个圆(可以是4个或者以上，但电路复杂，少于3个不行)，进而可以确定只要焊丝模拟杆端部的圆球与三个点接触，圆球球心位置不变，因此，本申请中的导电带的设置是要求设置至少三个。
电路具体的连接方式如图5所示，每个标定槽连接三个铜导电带，在第一标定槽与第二标定槽之间通过铜导电带连接；第二标定槽与第三标定槽之间通过铜导电带连接；每个铜导电带引出一个导线，均与电源、指示灯形成回路。
具体的使用方法如下：
当该装置工作时，由操作人员将焊枪套筒1上端拧紧在焊枪上，将焊丝模拟杆2拧紧到焊丝套筒上，通过旋转焊丝模拟杆2，调整焊丝模拟杆2的伸出长度，由紧固螺钉5固定焊丝模拟杆2。将标定靶3紧靠工作台工件定位基准面，并由磁性吸盘吸附于工作台上。操纵机器人移动焊枪，使焊丝模拟杆2顶端的球形结构进入标定靶的第一标定槽，观察两个指示灯，两个指示灯全亮后，改变焊枪姿态，重复上述操作，共改变焊枪姿态6次；该操作完成后，机器人自动计算焊枪工具点坐标，完成工具点的标定工作；同时完成工件坐标系第一个点的设定。
操纵机器人移动焊枪，使焊丝模拟杆顶端的圆球进入标定靶的第二个标定槽，观察两个指示灯，当与该标定槽相连通的两个指示灯亮后，完成工件坐标系第二个点的设定；
操纵机器人移动焊枪，使焊丝模拟杆顶端的圆球进入标定靶的第三个标定槽，观察两个指示灯，当与该标定槽相连通的两个指示灯亮后，完成工件坐标系第三个点的设定。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (6)

1.一种焊接机器人焊枪工具点及工件坐标系标定装置的使用方法，所述焊接机器人焊枪工具点及工件坐标系标定装置包括焊枪套筒、焊丝模拟杆、标定靶；所述的焊枪套筒与焊丝模拟杆可拆卸连接，所述的焊丝模拟杆的底部为球形结构，所述的标定靶的上表面设有三个标定槽，每个标定槽连接三个铜导电带，每个标定槽连接的三个铜导电带与两个指示灯、电源形成一个回路，其特征在于：
操纵机器人移动焊枪，使焊丝模拟杆顶端的球形结构进入标定靶的第一标定槽，观察两个指示灯，当与该标定槽相连通的两个指示灯亮后，改变焊枪姿态，重复上述操作，共改变焊枪姿态4次以上；该操作完成后，机器人自动计算焊枪工具点坐标，完成工具点的标定工作；同时完成工件坐标系第一个点的设定；
操纵机器人移动焊枪，使焊丝模拟杆顶端的圆球进入标定靶的第二个标定槽，观察两个指示灯，当与该标定槽相连通的两个指示灯亮后，完成工件坐标系第二个点的设定；
操纵机器人移动焊枪，使焊丝模拟杆顶端的圆球进入标定靶的第三个标定槽，观察两个指示灯，当与该标定槽相连通的两个指示灯亮后，完成工件坐标系第三个点的设定。
2.如权利要求1所述的焊接机器人焊枪工具点及工件坐标系标定装置的使用方法，其特征在于：所述的焊枪套筒的上端和下端均带有内螺纹，下端的内螺纹与所述的焊丝模拟杆相连，上端的内螺纹与焊枪相连。
3.如权利要求1所述的焊接机器人焊枪工具点及工件坐标系标定装置的使用方法，其特征在于：所述的焊丝模拟杆的顶部设有与所述的焊枪套筒配合的外螺纹。
4.如权利要求1所述的焊接机器人焊枪工具点及工件坐标系标定装置的使用方法，其特征在于：所述的标定槽为一个盲孔结构，在两个指示灯亮时，说明接触点已经接触。
5.如权利要求1所述的焊接机器人焊枪工具点及工件坐标系标定装置的使用方法，其特征在于：在所述的标定靶的底部设有磁性吸盘。
6.如权利要求1所述的焊接机器人焊枪工具点及工件坐标系标定装置的使用方法，其特征在于：在所述的焊枪套筒的侧面设有一个螺纹孔，在所述的螺纹孔内设有一个用于紧固焊丝模拟杆的紧固螺钉。
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