CN109496173B - 自动焊接设备、夹紧机器人以及自动焊接方法 - Google Patents

Abstract

一种自动焊接设备、夹紧机器人以及自动焊接方法，自动焊接设备包括：码料胎具(12)，用于放置交叉设置的横向钢筋和纵向钢筋的待焊接物料，横向钢筋和纵向钢筋形成一钢筋网(10)；夹紧机器人(13)，用于判断横向钢筋和纵向钢筋之间是否存在间隙，并对存在间隙的横向钢筋和纵向钢筋进行夹紧以使得其彼此靠紧；焊接机器人(14)，用于对彼此靠紧的横向钢筋和纵向钢筋进行焊接。

Description

自动焊接设备、夹紧机器人以及自动焊接方法

技术领域

本申请涉及自动焊接领域，尤其涉及一种自动焊接设备、夹紧机器人以及自动焊接方法。

背景技术

顶棚，外墙、桥梁等很多建筑结构在建造时都需要将钢筋弯曲并组合成钢筋网进行焊接以及安装。而在现有技术中，对钢筋网的焊接是由人工完成，在进行人工焊接时，需要预先将组装好的钢筋网放进夹具之后，再进行焊接。

但是，放进夹具中的钢筋网并不是总处于可以直接焊接的状态，钢筋网中的某些待焊接位置处的钢筋之间会出现间隙阻挡焊接的进行。对于有间隙的待焊接位置需要人工干预夹紧，并且由于钢筋网较大，钢筋网上的待焊接位置较多，需要人工在不同位置进行操作。因此，在进行人工干预夹紧时，耗费时间长，耗费工人精力过多。

现在钢筋网人工焊接作业时具有工人工作强度大、工作环境恶劣、焊接时间长、浪费劳动力等缺点。

发明内容

本申请主要解决的技术问题是提供了一种自动焊接设备、夹紧机器人以及自动焊接方法，能够实现钢筋网焊接自动化，提高生产效率、降低工人工作强度、焊接时间短、并且节约劳动力。

为解决上述技术问题，本申请采用的第一个技术方案是：提供一种自动焊接设备，包括：码料胎具，用于放置待焊接物料，其中所述待焊接物料包括交叉设置的横向钢筋和纵向钢筋，所述横向钢筋和纵向钢筋形成一钢筋网；夹紧机器人，用于判断待焊接位置处的所述横向钢筋和纵向钢筋之间是否存在间隙，并对存在间隙的所述横向钢筋和纵向钢筋进行夹紧，以使得所述横向钢筋和纵向钢筋在所述待焊接位置处彼此靠紧；焊接机器人，用于对在所述待焊接位置处彼此靠紧的所述横向钢筋和纵向钢筋进行焊接。

为解决上述技术问题，本申请采用的第二个技术方案是：提供一种夹紧机器人，所述夹紧机器人用于对待焊接钢筋网中的横向钢筋和纵向钢筋进行夹紧，包括第一控制器、第一机械臂、夹紧装置以及第一相机组件，所述夹紧装置和所述第一相机组件设置于所述第一机械臂的端部，所述第一控制器控制所述第一机械臂进行运动，并根据所述第一相机组件所采集的图像判断所述待焊接位置处的所述横向钢筋和纵向钢筋之间是否存在间隙，所述第一控制器进一步控制所述夹紧装置对存在间隙的所述横向钢筋和纵向钢筋进行夹紧。

为解决上述技术问题，本申请采用的第三个技术方案是：提供一种自动焊接方法，接收待焊接物料，其中所述待焊接物料包括交叉设置的横向钢筋和纵向钢筋，所述横向钢筋和纵向钢筋形成一钢筋网；判断所述待焊接物料的待焊接位置处的所述横向钢筋和纵向钢筋之间是否存在间隙；若不存在间隙，则直接进入下一步；若存在间隙，则对存在间隙的所述横向钢筋和纵向钢筋进行夹紧，再进入下一步；对在所述待焊接位置处彼此靠紧的所述横向钢筋和纵向钢筋进行焊接。

本申请的有益效果是：区别于现有技术，本申请将钢筋网放置在码料胎具上，通过夹紧机器人将钢筋网上待焊接位置处存在间隙的横向钢筋和纵向钢筋夹紧，使横向钢筋与纵向钢筋彼此靠紧，并通过焊接机器人对待焊接位置处彼此靠紧的横向钢筋与纵向钢筋进行焊接由此实现钢筋网焊接自动化，提高生产效率、降低工人工作强度、焊接时间短、并且节约劳动力。

附图说明

图1是本申请自动焊接设备一实施例的结构示意图；

图2是本申请输送轨道一实施例的结构示意图；

图3是本申请夹紧机器人的第一机械臂一实施例的结构示意图；

图4是本申请自动焊接机器人一实施例的结构示意图；

图5是本申请自动焊接方法一实施例的流程示意图。

具体实施方式

本申请提供一种自动焊接设备、夹紧机器人以及自动焊接方法，为使本申请的目的、技术方案和技术效果更加明确、清楚，以下对本申请进一步详细说明，应当理解此处所描述的具体实施条例仅用于解释本申请，并不用于限定本申请。

下面结合附图对本申请提出的自动焊接设备、夹紧机器人以及自动焊接方法进行详细的描述。

请参阅图1，图1是本申请自动焊接设备一实施例结构示意图。本实施例的自动焊接设备包括码料胎具12、夹紧机器人13以及焊接机器人14、焊机(未标示)以及清枪器15，通过上述设备的协同操作，自动焊接设备得以完成待焊接物料的焊接工作。

在本实施例中，自动焊接设备对位于码料胎具12上的待焊接物料进行焊接操作，其中，待焊接物料为横向钢筋与纵向钢筋组合形成的钢筋网。在其他实施例中，待焊接物料可以为其他横向或竖向以及纵向钢筋相交、靠紧形成的需要焊接的钢筋组合结构，也可以为其他由钢板、铁器、钢柱等可以焊接的物体组成的结构。

在本实施例中，以待焊接物料为钢筋网10对本申请的自动焊接设备进行详细说明。

其中，码料胎具12位于输送轨道11上，并通过输送轨道11将其承载的钢筋网10运送到设置有夹紧机器人13和焊接机器人14的焊接区(未标示)上，以便夹紧机器人13和焊接机器人14进行钢筋网10的夹紧和焊接工作。

请参阅图2，图2是本申请输送轨道一实施例的结构示意图，结合图1与图2对本申请的输送轨道11做出详细的说明。

在输送轨道11上的左侧设置有反面焊接区22与正面焊接区21，与焊接区相对的输送轨道11右侧设有上料区24和下料区23。当未承载钢筋网10的码料胎具12通过输送轨道11移动到上料区23时，将钢筋网10以人工或机械的方式放置到码料胎具12的承载区121上。同样的，在码料胎具12从上料区24接收钢筋网10后，将钢筋网10依次输送到正面焊接区21和反面焊接区22，位于正面焊接区21和反面焊接区22的夹紧机器人13和焊接机器人14对放置在承载区121上的钢筋网10进行焊接，在焊接完毕后，承载有焊接完毕的钢筋网10的码料胎具12通过输送轨道11移动到下料区23，钢筋网10将以人工或机械的方式从码料胎具12的承载区121上移出。

在本实施例中，用于供码料胎具12移动的输送轨道11为由直线和弧线组成的环形轨道，上料区24和下料区23设置在环形轨道的其中一条直线轨道上，正面焊接区21和反面焊接区22位于与该直线相对的另一条直线上。

在其他实施例中，输送轨道11也可以为直线、曲线或其他形状，上料区24和下料区23可以合并为一个区，也可以有多个上料区24和下料区23，焊接区可以仅有一个，也可以设置多个，每个焊接区对应钢筋网10的一个需要进行焊接的焊接面，码料胎具12在输送轨道上可以正向移动，也可以反向移动，只需码料胎具12能够将钢筋网10输送到焊接区，实现钢筋网10的焊接以及钢筋网10的放置和移出即可，在此不作限定。

在本实施例中，码料胎具12用于承载钢筋网10的承载区121设置于码料胎具12的朝向焊接机器人13和焊接机器人14的一侧，且承载区121为方形凹槽结构，在其他实施例中，承载区121也可以为弧形、梯形、锥形等其他便于承载待焊接物料的结构，在此不作限定。

为便于对设置在承载区121上的钢筋网10进行焊接和夹紧，在码料胎具12的承载区121侧壁还设有翻转机构122，翻转机构122与钢筋网10连接。在正面焊接区的焊接机器人对钢筋网10的某一面焊接完毕后，通过码料胎具12将钢筋网10移动到反面焊接区时，翻转机构122对钢筋网10进行翻转，使钢筋网10的另一个需要焊接的面翻转到反面焊接区的夹紧机器人13和焊接机器人14便于对该需要焊接的面进行夹紧和焊接处理的位置。翻转机构122一般设置有两个，位于承载区121彼此相对的两侧，并且二者同轴设置。另外，翻转机构122彼此相对的一端上还可以设置用于固定钢筋网10的固定装置，以防止钢筋网10在翻转时产生移动。

在其他实施例中，翻转机构122也可以是在码料胎具12将钢筋网10从反面焊接区输送到正面焊接区时对钢筋网10进行翻转。还可以是在码料胎具12将钢筋网10输送到其中一个焊接区时，通过翻转机构122将钢筋网10的某个与该焊接区对应的焊接面翻转到便于夹紧机器人13和焊接机器人14进行夹紧和焊接的位置，翻转机构122在正面焊接区和反面焊接区中可以对钢筋网10进行一次或多次翻转，翻转机构122的翻转角度可以为180度，90度、270度等任意角度，只需能够使焊接机器人14完成对钢筋网10的焊接即可，在此不做限定。

夹紧机器人13设置在正面焊接区和反面焊接区中，且输送轨道11两侧均设置有夹紧机器人13，输送轨道11两侧的夹紧机器人13相对于输送轨道11对称设置。夹紧机器人13用于判断钢筋网10待焊接面上待焊接位置处的横向钢筋(未标示)与纵向钢筋(未标示)之间是否存在间隙，并对待焊接位置处存在间隙的横向钢筋与纵向钢筋进行夹紧，从而使得横向钢筋与纵向钢筋在待焊接位置处彼此靠紧。

下文将根据图1、图2以及图3对本申请的夹紧机器人13作详细说明。

为实现夹紧机器人13的上述功能，夹紧机器人13包括第一控制器131、第一机械臂132、第一机座133、夹紧装置134、第一相机组件135、第二相机组件136。其中，夹紧装置134、第一相机组件135以及第二相机组件136设置在第一机械臂132的端部。第一机械臂132的另一端与第一机座133顶端连接，夹紧机器人13通过第一机座133固定在焊接区上。

夹紧装置134面向钢筋网10的底端设有两个拉手1341，且夹紧装置134的拉手1341与气缸1342连接，每一个拉手1341对应连接不同的气缸1342，在钢筋网10上出现具有间隙的待焊接位置时，夹紧机器人13带动拉手1341与待焊接位置处的横向钢筋与纵向钢筋接触，并通过与拉手1341连接的气缸1342分别向拉手1341传输上拉和下压的动能，从而使两个拉手1341分别对横向钢筋与纵向钢筋施加下压和上拉的力，进而使待焊接位置处的横向钢筋与纵向钢筋彼此靠紧。

在本实施例中，拉手1341的形状为L型，拉手1341彼此相对的水平底端上设有便于实现上拉和下压以及对钢筋网的焊接而设置的彼此相对的凸起(未标示)和凹槽(未标示)，相邻的拉手1341的垂直长度不相同，同一个夹紧装置134的拉手1341的水平底端不位于同一个水平面上。

在其他实施例中，拉手1341的形状可以为彼此相交的X型或者彼此平行，也可以为便于握持的爪形以及便于拉起的弧形或者其他形状，拉手1341得长度和形状也可以保持一致，只需拉手1341的形状和结构能够实现对待焊接位置处的横向钢筋和纵向钢筋进行夹紧即可，在此不做限定。

在上述实施例中，与拉手1341连接并传输动能的器件除了气缸1342外，还可以是电机、液压装置等其他动力器件，拉手1341向横向钢筋和纵向钢筋施加的力也可以为横向或斜向以及其他方向的能够使横向钢筋与纵向钢筋靠紧的力，只需待焊接位置处的横向钢筋与纵向钢筋彼此靠紧即可，在此不作限定。

夹紧装置134还包括固定板(未标示)和立板(未标示)，其中，固定板位于气缸1342远离拉手1341的一侧，气缸1342位于固定板的一侧，并通过固定板固定在夹紧装置134上，同一个夹紧装置134上的气缸1342在固定板上间隔设置。立板位于夹紧装置134的侧向，且立板与固定板的侧面连接，夹紧装置134通过立板与第一机械臂132连接。在固定板和立板上还设置有第一相机组件135和第二相机组件136。

第一相机组件135和第二相机组件136分别位于夹紧装置134的侧向和中部，且第一相机组件135和第二相机组件136均包括结构光源和相机。为便于区分，第一相机组件135上的结构光源和相机分别为第一相机1352和第一结构光源1351，第二相机组件136上的结构光源和相机分别为第二结构光源1361和第二相机1362。第一相机组件135的第一相机1352和第一结构光源1351均位于夹紧装置134的同一侧，其中，第一相机1352固定在立板朝向气缸1342的一侧，第一结构光源1351设置于固定板朝向拉手1341的一侧，且位于气缸1342朝向第一相机1352的一侧。第二结构光源1361也设置在固定板朝向拉手1341的一侧，并位于气缸1342远离第一结构光源1351的一侧，与第一结构光源1351相对设置。第二相机1362位于固定板远离拉手1341的一侧，并位于该侧面中部，在固定板上与第二相机1362的镜头(未标示)相对的位置设有一开口(未标示)，该开口位于两个气缸1342形成的空隙中，第二相机1362通过这个开口获取钢筋网10上的待焊接位置图像。第一相机组件135和第二相机组件136均用于对待焊接位置处的纵向钢筋和横向钢筋进行图像采集，并将获得的图像信息传输给第一控制器131。其中，第一结构光源1351、第二结构光源1361用于向待焊接位置处的横向钢筋和纵向钢筋投射结构化光斑，在投射结构化光斑后，与该结构光源位于相同相机组件中的相机对结构化光斑所在位置处的横向钢筋和纵向钢筋进行图像采集。

在上述实施例中，第一结构光源1351与第二结构光源1361采用激光十字线光源投射结构化光斑，其投射在横向钢筋和纵向钢筋上的结构化光斑为十字形光斑，与第一结构光源1351、第二结构光源1361分别对应的第一相机1352、第二相机1362通过对激光十字线光源投射在钢筋网10上的十字形光斑进行拍照获得具有十字形光斑的待焊接位置处的图像，并将该图像传输给第一控制器131，第一控制器131可以通过该图像快速计算出焊点及夹紧位置的空间坐标，提高识别效率。

在其他实施例中，第一结构光源1351、第二结构光源1361可以为红光定位灯、红光一字定位灯、镭射定位灯、红外线定位灯等其他能够用于定位的光源，其投射在待焊接位置处的光斑也可以为圆形、三角形、一字型、井字形等便于第一控制器131计算焊点和夹紧位置坐标的光斑，只需第一控制器131可以通过第一相机1352、第二相机1362拍摄并传输的图像中的光斑快速计算出焊点及夹紧位置的空间坐标即可，在此不做赘述。

第一控制器131用于控制夹紧装置134对待焊接位置处存在间隙的横向钢筋和纵向钢筋进行夹紧，并获取不存在间隙的待焊接位置的焊点位置坐标，下面以第一控制器131对钢筋网10上某处存在间隙的待焊接位置进行夹紧的操作为例，对第一控制器131的功能进行说明。

在码料胎具12将钢筋网10输送到正面焊接区或反面焊接区的其中一个后，翻转机构22将钢筋网10的一个与该焊接区相对应的焊接面翻转到便于夹紧机器人13和焊接机器人14对其进行夹紧和焊接的位置后，第一控制器131中预先存储有钢筋网10的待焊接位置以及焊接方法的示教数据，第一控制器131根据该示教数据控制第一机械臂132将夹紧装置134和第一相机组件135移动到钢筋网10的待焊接位置处，第一控制器131向第一相机组件135发送指令，第一相机组件135接收该指令后，控制第一相机组件135的第一结构光源1351向待焊接位置处的横向钢筋和纵向钢筋投射结构化光斑，同时第一相机组件135的第一相机1352对待焊接位置处的横向钢筋和纵向钢筋拍照进行图像采集，获取具有结构化光斑的图像，并将该图像传输给第一控制器131，第一控制器131根据第一相机组件135采集的图像判断待焊接位置处的横向钢筋和纵向钢筋之间是否存在间隙，若不存在间隙，则将待焊接位置处横向钢筋和纵向钢筋的实际靠紧位置记录为焊点位置，获取该焊点位置的坐标，以供所述焊接机器人14进行后续焊接。

若存在间隙，则第一控制器131根据第一相机组件135传输的图像获取待焊接位置的夹紧位置，并控制第一机械臂132将夹紧装置134的两个拉手1341移动到待焊接位置处的横向钢筋与纵向钢筋的夹紧位置，控制与拉手连接的气缸1342向拉手输出动能，进而使夹紧装置134上的拉手1341对存在间隙的横向钢筋和纵向钢筋进行夹紧。在夹紧装置134进行夹紧后，第一控制器131向第二相机组件136发送指令，第二相机组件136接收指令后，第二相机组件136控制第二结构光源1361向待焊接位置处的横向钢筋和纵向钢筋投射结构化光斑，同时第二相机组件136通过第二相机1362对待焊接位置处的横向钢筋和纵向钢筋进行图像采集，获取具有结构化光斑的图像，并将该图像传输给第一控制器131，第一控制器131根据第二相机组件136采集的图像判断待焊接位置处的横向钢筋和纵向钢筋实际紧靠位置，将其记录为焊点，获取焊点的坐标，以供焊接机器人14进行后续焊接。

焊接机器人14与夹紧机器人13彼此相邻，且都设置在正面焊接区和反面焊接区中，输送轨道11两侧均设置有焊接机器人14和夹紧机器人13，输送轨道11两侧的焊接机器人14和夹紧机器人13均相对于输送轨道11对称设置。焊接机器人14在第一控制器131确定焊点位置后，根据该焊点位置的坐标对钢筋网10上焊接位置处彼此靠紧的横向钢筋和纵向钢筋进行焊接。

请参阅图4，图4是本申请焊接机器人一实施例的结构示意图，结合图1和图4对本申请的焊接机器人作详细的说明。

焊接机器人14包括第二控制器141、第二机械臂142、焊枪143、第二机座144以及与焊接机器人14连接的焊机(未图示)。第二机械臂142与第二机座144的顶端连接，焊接机器人14通过第二机座144固定在焊接区上。

焊枪143设置在第二机械臂142的另一端，第二控制器141控制第二机械臂142将焊枪移动到焊点位置，并对焊点位置上的横向钢筋和纵向钢筋进行焊接。

在上述实施例中，第一控制器131和第二控制器141为两个不同的控制器，在其他实施例中第一控制器131和第二控制器141可以集成在同一个控制器中，只需该控制器能够控制夹紧机器人13和焊接机器人14对焊接区的钢筋网10进行夹紧和焊接工作即可，在此不作限定。

在本实施例中，为了对焊接机器人焊接时产生的焊渣进行清理，提高生产效率，自动焊接设备还设置有清枪器15，清枪器15设置在焊接机器人14的一侧，夹紧机器人13位于焊接机器人14远离清枪器15的另一侧。

在本实施例中，为了安全，在正面焊接区和侧面焊接区外侧还有安全围栏(未标示)，并将第一控制器131和第二控制器41与夹紧机器人13和焊接机器人14分别设置在安全围栏的两侧。

本申请的有益效果：区别于现有技术，本申请将钢筋网放置在码料胎具上，通过夹紧机器人将钢筋网上待焊接位置处存在间隙的横向钢筋和纵向钢筋夹紧，使横向钢筋与纵向钢筋彼此靠紧，并通过焊接机器人对待焊接位置处彼此靠紧的横向钢筋与纵向钢筋进行焊接。本申请能够实现钢筋网焊接自动化，提高生产效率，降低焊接成本。

基于同一发明构思，本申请还提出了一种夹紧机器人。

夹紧机器人13用于判断钢筋网10待焊接面上待焊接位置处的横向钢筋(未标示)与纵向钢筋(未标示)之间是否存在间隙，并对待焊接位置处存在间隙的横向钢筋与纵向钢筋进行夹紧，从而使得横向钢筋与纵向钢筋在待焊接位置处彼此靠紧。

下文将根据图1和图3对本申请的夹紧机器人13作详细说明。

为实现夹紧机器人13的上述功能，夹紧机器人13包括第一控制器131、第一机械臂132、第一机座133、夹紧装置134、第一相机组件135、第二相机组件136。其中，夹紧装置134、第一相机组件135以及第二相机组件136设置在第一机械臂132的端部。第一机械臂132的另一端与第一机座133的顶端连接，夹紧机器人13通过第一机座133固定在焊接区上。

夹紧装置134面向钢筋网10的底端设有两个拉手1341，且夹紧装置134的拉手1341与气缸1342连接，每一个拉手1341对应连接不同的气缸1342，在钢筋网10上出现具有间隙的待焊接位置时，夹紧机器人13带动拉手1341与待焊接位置处的横向钢筋与纵向钢筋接触，并通过与拉手1341连接的气缸1342分别向拉手1341传输上拉和下压的动能，从而使两个拉手1341分别对横向钢筋与纵向钢筋施加下压和上拉的力，进而使待焊接位置处的横向钢筋与纵向钢筋彼此靠紧。

在本实施例中，拉手1341的形状为L型，拉手1341彼此相对的水平底端上设有便于实现上拉和下压以及对钢筋网的焊接而设置的彼此相对的凸起(未标示)和凹槽(未标示)，相邻的拉手1341的垂直长度不相同，同一个夹紧装置134的拉手1341的水平底端不位于同一个水平面上。

在其他实施例中，拉手1341的形状可以为彼此相交的X型或者彼此平行，也可以为便于握持的爪形以及便于拉起的弧形或者其他形状，拉手1341得长度和形状也可以保持一致，只需拉手1341的形状和结构能够实现对待焊接位置处的横向钢筋和纵向钢筋进行夹紧即可，在此不做限定。

在上述实施例中，与拉手1341连接并传输动能的器件除了气缸1342外，还可以是电机、液压装置等其他动力器件，拉手1341向横向钢筋和纵向钢筋施加的力也可以为横向或斜向以及其他方向的能够使横向钢筋与纵向钢筋靠紧的力，只需待焊接位置处的横向钢筋与纵向钢筋彼此靠紧即可，在此不作限定。

夹紧装置134还包括固定板(未标示)和立板(未标示)，其中，固定板位于气缸1342远离拉手1341的一侧，气缸1342位于固定板的一侧，并通过固定板固定在夹紧装置134上，同一个夹紧装置134上的气缸1342在固定板上间隔设置。立板位于夹紧装置134的侧向，且立板与固定板的侧面连接。在固定板和立板上还设置有第一相机组件135和第二相机组件136。

第一相机组件135和第二相机组件136分别位于夹紧装置134的侧向和中部，且第一相机组件135和第二相机组件136均包括结构光源和相机。为便于区分，第一相机组件135上的结构光源和相机分别为第一相机1352和第一结构光源1351，第二相机组件136上的结构光源和相机分别为第二结构光源1361和第二相机1362。第一相机组件135的第一相机1352和第一结构光源1351均位于夹紧装置134的同一侧，其中，第一相机1352位于立板朝向气缸1342的一侧，第一结构光源1351设置于固定板朝向拉手1341的一侧，且位于气缸1342的朝向第一相机1352的一侧。第二相机组件136的第二结构光源1361也设置在固定板朝向拉手1341的一侧，并位于气缸1342远离第一结构光源1351的一侧，与第一结构光源1351相对设置。第二相机1362位于固定板远离拉手1341的侧面，并位于该侧面中部，在固定板上与第二相机1362的镜头(未标示)相对的位置设有一开口(未标示)，该开口位于两个气缸1342形成的空隙中，第二相机1362通过这个开口获取钢筋网10上的待焊接位置图像。第一相机组件135和第二相机组件136均用于对待焊接位置处的纵向钢筋和横向钢筋进行图像采集，并将获得的图像信息传输给第一控制器131。其中，第一结构光源1351、第二结构光源1361用于向待焊接位置处的横向钢筋和纵向钢筋投射结构化光斑，在投射结构化光斑后，与该结构光源位于相同相机组件中的相机对结构化光斑所在位置处的横向钢筋和纵向钢筋进行图像采集。

在上述实施例中，第一结构光源1351与第二结构光源1361采用激光十字线光源投射结构化光斑，其投射在横向钢筋和纵向钢筋上的结构化光斑为十字形光斑，与第一结构光源1351、第二结构光源1361分别对应的第一相机1352、第二相机1362通过对激光十字线光源投射在钢筋网10上的十字形光斑进行拍照获得具有十字形光斑的待焊接位置处的图像，并将该图像传输给第一控制器131，第一控制器131可以通过该图像快速计算出焊点及夹紧位置的空间坐标，提高识别效率。

在其他实施例中，第一结构光源1351、第二结构光源1361可以为红光定位灯、红光一字定位灯、镭射定位灯、红外线定位灯等其他能够用于定位的光源，其投射在待焊接位置处的光斑也可以为圆形、三角形、一字型、井字形等便于第一控制器131计算焊点和夹紧位置坐标的光斑，只需第一控制器131可以通过第一相机1352、第二相机1362拍摄并传输的图像中的光斑快速计算出焊点及夹紧位置的空间坐标即可，在此不做赘述。

第一控制器131用于控制夹紧装置134对待焊接位置处存在间隙的横向钢筋和纵向钢筋进行夹紧，并获取不存在间隙的待焊接位置的焊点位置坐标，下面以第一控制器131对钢筋网10上某处存在间隙的待焊接位置进行夹紧的操作为例，对第一控制器131的功能进行说明。

在码料胎具12将钢筋网10输送到正面焊接区或反面焊接区的其中一个，翻转机构22将钢筋网10的一个与该焊接区相对应的焊接面翻转到便于夹紧机器人13和焊接机器人14对其进行夹紧和焊接的位置后，第一控制器131中预先存储有钢筋网10的待焊接位置以及焊接方法的示教数据，第一控制器131根据该示教数据控制第一机械臂132将夹紧装置134和第一相机组件135移动到钢筋网10的待焊接位置处，第一控制器131向第一相机组件135发送指令，第一相机组件135接收该指令后，控制第一相机组件135的第一结构光源1351向待焊接位置处的横向钢筋和纵向钢筋投射结构化光斑，同时第一相机组件135的第一相机1352对待焊接位置处的横向钢筋和纵向钢筋拍照进行图像采集，获取具有结构化光斑的图像，并将该图像传输给第一控制器131，第一控制器131根据第一相机组件135采集的图像判断待焊接位置处的横向钢筋和纵向钢筋之间是否存在间隙，若不存在间隙，则将待焊接位置处横向钢筋和纵向钢筋的实际靠紧位置记录为焊点位置，获取该焊点位置的坐标，以供所述焊接机器人14进行后续焊接。

若存在间隙，则第一控制器131根据第一相机组件135传输的图像获取待焊接位置的夹紧位置，并控制第一机械臂132将夹紧装置134的两个拉手1341移动到待焊接位置处的横向钢筋与纵向钢筋的夹紧位置，控制与拉手连接的气缸1342向拉手输出动能，进而使夹紧装置134上的拉手1341对存在间隙的横向钢筋和纵向钢筋进行夹紧。在夹紧装置134进行夹紧后，第一控制器131向第二相机组件136发送指令，第二相机组件136接收指令后，第二相机组件136控制的第二结构光源1361向待焊接位置处的横向钢筋和纵向钢筋投射结构化光斑，同时第二相机组件136的第二相机1362对待焊接位置处的横向钢筋和纵向钢筋进行图像采集，获取具有结构化光斑的图像，并将该图像传输给第一控制器131，第一控制器131根据第二相机组件136采集的图像判断待焊接位置处的横向钢筋和纵向钢筋实际紧靠位置，将其记录为焊点，获取焊点的坐标，以供焊接机器人14进行后续焊接。

本申请的有益效果：区别于现有技术，本申请将钢筋网放置在码料胎具上，通过夹紧机器人将钢筋网上待焊接位置处存在间隙的横向钢筋和纵向钢筋夹紧，使横向钢筋与纵向钢筋彼此靠紧，并通过焊接机器人对待焊接位置处彼此靠紧的横向钢筋与纵向钢筋进行焊接。本申请能够实现钢筋网焊接自动化，提高生产效率，降低焊接成本。

基于同样的发明构思，本申请还提出了一种自动焊接方法。

请参阅图5，图5是本申请自动焊接方法一实施例的流程示意图。其中，该自动焊接方法中的焊接机器人和夹紧机器人包括如上所述的焊接机器人和夹紧机器人，在此不做赘述。

S501：接收待焊接物料，其中所述待焊接物料包括交叉设置的横向钢筋和纵向钢筋，所述横向钢筋和纵向钢筋形成一钢筋网。

自动焊接设备通过码料胎具上的承载区接收待焊接物料，接收待焊接物料后，码料胎具通过输送轨道将其承载的钢筋网运送到设置有夹紧机器人和焊接机器人的焊接区上，以便夹紧机器人和焊接机器人进行钢筋网的夹紧和焊接工作。输送轨道上还设有上料区和上料区，当未承载钢筋网的码料胎具通过输送轨道移动到上料区时，将钢筋网以人工或机械的方式放置到码料胎具的承载区上。同样的，在码料胎具从上料区接收钢筋网后，将钢筋网输送到焊接区，夹紧机器人和焊接机器人对放置在承载区上的钢筋网进行焊接，在焊接完毕后，承载有焊接完毕的钢筋网的码料胎具通过输送轨道移动到下料区时，钢筋网将以人工或机械的方式从码料胎具的承载区上移出。

在本实施例中，待焊接物料为横向钢筋与纵向钢筋组合形成的钢筋网，在其他实施例中，带焊接物料可以以及其他横向或竖向以及纵向钢筋相交、靠紧形成的需要焊接的钢筋组合结构，也可以为其他由钢板、铁器、钢柱等可以焊接的物体组成的结构。

在本实施例中，承载区为方形凹槽结构，在其他实施例中，承载区也可以为弧形、梯锥形等其他便于承载带焊接物料的结构，在此不作限定。

在本实施例中，用于供码料胎具移动的输送轨道为由直线和弧线组成的环形轨道，上料区和下料区设置在环形轨道的其中一条直线轨道上，与该直线相对的另一条直线上设置有正面焊接区和反面焊接区。

在其他实施例中，输送轨道也可以为直线、曲线或其他形状，上料区和下料区可以合并为一个区，也可以有多个上料区和下料区，焊接区可以仅有一个，也可以设置多个，每个焊接区对应钢筋网的一个侧面，码料胎具在输送轨道上可以正向移动，也可以反向移动，只需码料胎具能够将钢筋网输送到焊接区，实现钢筋网的焊接以及钢筋网的放置和移出即可，在此不作限定。

码料胎具的承载区侧壁还设有翻转机构，翻转机构与钢筋网连接，用于正面焊接区的焊接机器人对钢筋网的某一面焊接完毕后，在码料胎具将钢筋网移动到反面焊接区时，通过翻转机构将钢筋网的另一个需要焊接的面翻转到反面焊接区的夹紧机器人和焊接机器人便于对该需要焊接的面进行夹紧和焊接处理的位置。

在其他实施例中，也可以是码料胎具将钢筋网从反面焊接区输送到正面焊接区时对钢筋网进行翻转，还可以是在码料胎具将钢筋网输送到其中一个焊接区时通过翻转装置将钢筋网的某个与该焊接区对应的焊接面翻转到便于夹紧机器人和焊接机器人进行夹紧和焊接的位置，翻转装置在正面焊接区和反面焊接区中可以对钢筋网进行一次或多次翻转，翻转装置的翻转角度可以为180度，90度、270度等多个角度，只需能够使焊接机器人完成对钢筋网的焊接即可，在此不做限定。

S502:判断所述待焊接物料的待焊接位置处的所述横向钢筋和纵向钢筋之间是否存在间隙；若不存在间隙，则直接进入下一步；若存在间隙，则对存在间隙的所述横向钢筋和纵向钢筋进行夹紧，再进入下一步。

在码料胎具将钢筋网输送到正面焊接区或反面焊接区的其中一个，翻转装置将钢筋网的一个与该焊接区相对应的焊接面翻转到便于夹紧机器人和焊接机器人对其进行夹紧和焊接的位置后，第一控制器中预先存储有钢筋网的焊接位置以及焊接方法的示教数据，第一控制器根据该示教数据控制第一机械臂将夹紧装置和第一相机组件移动到钢筋网的待焊接位置处，第一控制器箱第一相机组件发送指令，第一相机组件接收该指令后，控制第一相机组件的结构光源向待焊接位置处的横向钢筋和纵向钢筋投射结构化光斑，同时第一相机组件的相机对待焊接位置处的横向钢筋和纵向钢筋进行图像采集，获取具有结构化光斑的图像，并将该图像传输给第一控制器，第一控制器根据第一相机组件采集的图像判断待焊接位置处的横向钢筋和纵向钢筋之间是否存在间隙，若不存在间隙，则将待焊接位置处横向钢筋和纵向钢筋的实际靠紧位置记录为焊点位置，获取该焊点位置的坐标，以供所述焊接机器人进行后续焊接。

若存在间隙，则第一控制器根据第一相机组件传输的图像获取待焊接位置的夹紧位置，并控制第一机械臂将夹紧装置的两个拉手移动到待焊接位置处的横向钢筋与纵向钢筋的夹紧位置，控制与拉手连接的气缸向拉手输出动能，进而使夹紧装置上的拉手对存在间隙的横向钢筋和纵向钢筋进行夹紧。

在本实施例中，夹紧机器人设置在正面焊接区和反面焊接区中，且输送轨道两侧均设置有夹紧机器人，输送轨道两侧的夹紧机器人相对于输送轨道对称设置。

在本实施例中，拉手位于夹紧装置的底端，且夹紧装置的两个拉手分别与与一个气缸连接，在钢筋网上出现具有间隙的待焊接位置时，两个拉手与待焊接位置处的横向钢筋与纵向钢筋接触，并通过与拉手连接的气缸传输的动能使两个拉手分别对横向钢筋与纵向钢筋施加下压和上拉的力，进而使待焊接位置处的横向钢筋与纵向钢筋彼此靠紧。

在本实施例中，拉手的形状为L型，拉手彼此相对的水平底端上设有便于实现上拉和下压以及对钢筋网的焊接而设置的彼此相对的凸起(未标示)和凹槽(未标示)，相邻的拉手的垂直长度不相同。在其他实施例中，拉手的形状可以为彼此相交的X型或者彼此平行，也可以为便于握持的爪形以及便于拉起的弧形或者其他形状，拉手得长度和形状也可以保持一致，只需拉手的形状和结构能够实现对待焊接位置处的横向钢筋和纵向钢筋进行夹紧即可，在此不做限定。

在上述实施例中，用于向拉手传输动能的器件还可以是电机等其他动力器件，拉手向横向钢筋和纵向钢筋施加的也可以为横向或斜向以及其他能够使横向钢筋与纵向钢筋靠紧的力，只需待焊接位置处的横向钢筋与纵向钢筋彼此靠紧即可，在此不作限定。

在上述实施例中，结构光源采用激光十字线光源，投射在横向钢筋和纵向钢筋上的结构化光斑为十字形光斑，通过对激光十字线光源投射在钢筋网上的十字形光斑进行拍照获得的图像传递给第一控制器后，第一控制器可以通过十字形光斑快速计算出焊点及夹紧位置的空间坐标，提高识别效率。

在其他实施例中，结构光源可以为红光定位灯、红光一字定位灯、镭射定位灯、红外线定位灯等其他能够用于定位的光源，投射在待焊接位置处的光斑也可以为圆形、三角形、一字型、井字形等便于第一控制器计算焊点和夹紧位置坐标的光斑，只需第一控制器可以通过该光斑快速计算出焊点及夹紧位置的空间坐标即可，在不做赘述。

S503：对在所述待焊接位置处彼此靠紧的所述横向钢筋和纵向钢筋进行焊接。

焊接机器人在夹紧机器人上的第一控制器确定焊点位置后，根据该焊点位置的坐标对钢筋网上焊接位置处彼此靠紧的横向钢筋和纵向钢筋进行焊接。

在本实施例中，为了对焊接机器人焊接时产生的焊渣进行清理，提高生产效率，在焊接机器人的一侧还设有清枪器，夹紧机器人位于焊接机器人的另一侧。

本申请的有益效果：区别于现有技术，本申请将钢筋网放置在码料胎具上，通过夹紧机器人将钢筋网上待焊接位置处存在间隙的横向钢筋和纵向钢筋夹紧，使横向钢筋与纵向钢筋彼此靠紧，并通过焊接机器人对待焊接位置处彼此靠紧的横向钢筋与纵向钢筋进行焊接。本申请能够实现钢筋网焊接自动化，提高生产效率，降低焊接成本。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利保护范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (19)

1.一种自动焊接设备，其特征在于，所述自动焊接设备包括：

码料胎具，用于放置待焊接物料，其中所述待焊接物料包括交叉设置的横向钢筋和纵向钢筋，所述横向钢筋和纵向钢筋形成一钢筋网；

夹紧机器人，用于判断待焊接位置处的所述横向钢筋和纵向钢筋之间是否存在间隙，并对存在间隙的所述横向钢筋和纵向钢筋进行夹紧，以使得所述横向钢筋和纵向钢筋在所述待焊接位置处彼此靠紧；

焊接机器人，用于对在所述待焊接位置处彼此靠紧的所述横向钢筋和纵向钢筋进行焊接；

其中，所述夹紧机器人包括第一控制器、第一机械臂、夹紧装置以及第一相机组件，所述夹紧装置和所述第一相机组件设置于所述第一机械臂的端部，所述第一控制器控制所述第一机械臂进行运动，并根据所述第一相机组件所采集的图像判断所述待焊接位置处的所述横向钢筋和纵向钢筋之间是否存在间隙，所述第一控制器进一步控制所述夹紧装置对存在间隙的所述横向钢筋和纵向钢筋进行夹紧。

2.根据权利要求1所述的自动焊接设备，其特征在于，所述自动焊接设备进一步包括输送轨道，沿所述输送轨道的传输方向设置有上料区、下料区以及焊接区，所述焊接区内设置有所述夹紧机器人和所述焊接机器人，所述码料胎具设置在所述输送轨道上，用于从所述上料区接收所述钢筋网后输送到所述焊接区，并进一步将在所述焊接区焊接好的所述钢筋网输送到所述下料区。

3.根据权利要求2所述的自动焊接设备，其特征在于，所述焊接区包括正面焊接区和反面焊接区，用于分别对所述钢筋网的正面和反面进行焊接，所述码料胎具上设置有翻转机构，用于当所述钢筋网在所述正面焊接区和反面焊接区中的一个焊接区内完成焊接后对所述钢筋网进行翻转，以使得所述钢筋网能够在所述正面焊接区和反面焊接区中的另一个焊接区内进行进一步焊接。

4.根据权利要求2所述的自动焊接设备，其特征在于，所述输送轨道为环形轨道。

5.根据权利要求1所述的自动焊接设备，其特征在于，所述第一控制器根据预先存储的示教数据控制所述第一机械臂将所述夹紧装置和所述第一相机组件移动到所述待焊接位置，所述第一相机组件对所述待焊接位置处的所述横向钢筋和纵向钢筋进行图像采集，所述第一控制器根据所述第一相机组件采集的图像判断所述待焊接位置处的所述横向钢筋和纵向钢筋之间是否存在间隙，若存在间隙则所述夹紧装置进一步对存在间隙的所述横向钢筋和纵向钢筋进行夹紧，若不存在间隙，则将所述横向钢筋和纵向钢筋的实际靠紧位置记录为焊点位置，以供所述焊接机器人进行后续焊接。

6.根据权利要求5所述的自动焊接设备，其特征在于，所述夹紧机器人进一步包括设置于所述第一机械臂的端部的第二相机组件，其中所述第二相机组件对所述夹紧装置进行夹紧后的所述横向钢筋和纵向钢筋进行图像采集，所述第一控制器根据所述第二相机组件采集的图像判断夹紧后的所述横向钢筋和纵向钢筋的实际靠紧位置，并记录为焊点位置，以供所述焊接机器人进行后续焊接。

7.根据权利要求6所述的自动焊接设备，其特征在于，所述第一相机组件设置于所述夹紧装置的侧向，所述第二相机组件设置在所述夹紧装置的中部。

8.根据权利要求6所述的自动焊接设备，其特征在于，所述第一相机组件和/或所述第二相机组件分别包括结构光源和相机，所述结构光源向所述待焊接位置处的横向钢筋和纵向钢筋投射结构化光斑，所述相机对所述横向钢筋和纵向钢筋上的所述结构化光斑所在位置进行图像采集，所述第一控制器根据所采集的图像判断所述横向钢筋和纵向钢筋之间是否存在间隙和/或所述横向钢筋和纵向钢筋的实际靠紧位置。

9.根据权利要求8所述的自动焊接设备，其特征在于，所述结构化光斑为十字形光斑。

10.根据权利要求5所述的自动焊接设备，其特征在于，所述焊接机器人包括第二控制器、第二机械臂以及焊枪，所述焊枪设置在所述第二机械臂上，所述第二控制器控制所述第二机械臂将所述焊枪移动到所述焊点位置，并对所述横向钢筋和纵向钢筋进行焊接，其中所述第一控制器和所述第二控制器为同一控制器或不同控制器。

11.根据权利要求1所述的自动焊接设备，其特征在于，所述自动焊接设备还包括清枪器，所述清枪器设置于所述焊接机器人的一侧，用于清理所述焊接机器人焊接时产生的焊渣。

12.一种夹紧机器人，其特征在于，所述夹紧机器人用于对待焊接钢筋网中的横向钢筋和纵向钢筋进行夹紧，包括第一控制器、第一机械臂、夹紧装置以及第一相机组件，所述夹紧装置和所述第一相机组件设置于所述第一机械臂的端部，所述第一控制器控制所述第一机械臂进行运动，并根据所述第一相机组件所采集的图像判断待焊接位置处的所述横向钢筋和纵向钢筋之间是否存在间隙，所述第一控制器进一步控制所述夹紧装置对存在间隙的所述横向钢筋和纵向钢筋进行夹紧。

13.根据权利要求12所述的夹紧机器人，其特征在于，所述第一控制器根据预先存储的示教数据控制所述第一机械臂将所述夹紧装置和所述第一相机组件传送到所述待焊接位置，所述第一相机组件对所述待焊接位置处的所述横向钢筋和纵向钢筋进行图像采集，所述第一控制器根据所述第一相机组件采集的图像判断所述待焊接位置处的所述横向钢筋和纵向钢筋之间是否存在间隙，若存在间隙则所述夹紧装置进一步对存在间隙的所述横向钢筋和纵向钢筋进行夹紧，若不存在间隙，则将所述横向钢筋和纵向钢筋的实际靠紧位置记录为焊点位置，以供焊接机器人进行后续焊接。

14.根据权利要求13所述的夹紧机器人，其特征在于，所述夹紧机器人进一步包括设置于所述第一机械臂的端部的第二相机组件，所述第一相机组件设置于所述夹紧装置的侧向，所述第二相机组件设置在所述夹紧装置的中部。

15.根据权利要求13所述的夹紧机器人，其特征在于，所述夹紧机器人进一步包括设置于所述第一机械臂的端部的第二相机组件，其中所述第二相机组件对所述夹紧装置进行夹紧后的所述横向钢筋和纵向钢筋进行图像采集，所述第一控制器根据所述第二相机组件采集的图像判断夹紧后的所述横向钢筋和纵向钢筋的实际靠紧位置，并记录为焊点位置，以供所述焊接机器人进行后续焊接。

16.根据权利要求15所述的夹紧机器人，其特征在于，所述第一相机组件和/或所述第二相机组件分别包括结构光源和相机，所述结构光源向所述横向钢筋和纵向钢筋投影结构化光斑，所述相机对投影有所述结构化光斑的所述横向钢筋和纵向钢筋投影结构进行图像采集，所述第一控制器根据所采集的图像判断所述横向钢筋和纵向钢筋之间是否存在间隙和/或所述横向钢筋和纵向钢筋的实际靠紧位置。

17.根据权利要求16所述的夹紧机器人，其特征在于，所述结构化光斑为十字形光斑。

18.一种自动焊接方法，其特征在于，所述自动焊接方法包括步骤：

接收待焊接物料，其中所述待焊接物料包括交叉设置的横向钢筋和纵向钢筋，所述横向钢筋和纵向钢筋形成一钢筋网；

判断所述待焊接物料的待焊接位置处的所述横向钢筋和纵向钢筋之间是否存在间隙；若不存在间隙，则直接进入下一步；若存在间隙，则对存在间隙的所述横向钢筋和纵向钢筋进行夹紧，再进入下一步；

对在所述待焊接位置处彼此靠紧的所述横向钢筋和纵向钢筋进行焊接；

其中，所述判断所述待焊接物料的待焊接位置处的所述横向钢筋和纵向钢筋之间是否存在间隙的步骤包括：

采集所述待焊接位置处的图像，根据采集到的所述图像判断所述待焊接物料的待焊接位置处的所述横向钢筋和纵向钢筋之间是否存在间隙，第一控制器进一步控制夹紧装置对存在间隙的所述横向钢筋和纵向钢筋进行夹紧。

19.根据权利要求18所述的自动焊接方法，其特征在于，在所述接收待焊接物料的步骤之后，进一步包括步骤：

将所述待焊接物料输送到指定位置。

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