CN109648587B - 一种用于抓取焊挂焊钉和标签的机械臂末端执行器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及标签自动焊挂技术领域，提供了一种用于抓取焊挂焊钉和标签的机械臂末端执行器，包括用于抓取焊钉并进行焊接的焊接夹钳组件，用于抓取插入了焊钉的标签的标签吸附组件，用于测量棒材捆的端面平整度的3D视觉测量组件，用于测量棒材捆的距离的距离测量组件，以及安装在机器人第六轴法兰上的浮动底座；所述焊接夹钳组件、所述标签吸附组件、所述3D视觉测量组件以及距离测量组件均安设于所述浮动底座上，且所述浮动底座的浮动方向与机器人第六轴中心线方向相同。本发明通过浮动底座、焊接夹钳组件、标签吸附组件、3D视觉测量组件以及距离测量组件的配合，实现焊钉和标签的自动抓取及焊挂，节省了人工成本的同时，还提高了工作效率。

Description

一种用于抓取焊挂焊钉和标签的机械臂末端执行器

技术领域

本发明涉及标签自动焊挂技术领域，具体为一种用于抓取焊挂焊钉和标签的机械臂末端执行器。

背景技术

钢铁厂生产的棒材在出厂前，需要使用焊钉将记录有棒材生产信息的标签焊挂在成捆棒材的端面，作为产品的质量证明和防伪标识。目前标签焊挂需要人工操作，费时费力，亟待实现该工序的自动化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于抓取焊挂焊钉和标签的机械臂末端执行器，通过浮动底座、焊接夹钳组件、标签吸附组件、3D视觉测量组件以及距离测量组件的配合，实现焊钉和标签的自动抓取及焊挂，节省了人工成本的同时，还提高了工作效率。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种用于抓取焊挂焊钉和标签的机械臂末端执行器，包括：

用于抓取焊钉并进行焊接的焊接夹钳组件，

用于抓取插入了焊钉的标签的标签吸附组件，

用于测量棒材捆的端面平整度的3D视觉测量组件，

用于测量棒材捆的距离的距离测量组件，

以及安装在机器人第六轴法兰的浮动底座，

所述焊接夹钳组件、所述标签吸附组件、所述3D视觉测量组件以及所述距离测量组件均安设于所述浮动底座上，且所述浮动底座的浮动方向与机器人第六轴中心线方向相同。

进一步，所述浮动底座包括可安装在机器人的第六轴上的固定板以及受外力后可向所述固定板处移动的活动板，所述焊接夹钳组件、所述标签吸附组件、所述3D视觉测量组件以及所述距离测量组件均安装在所述活动板上，所述活动板通过导向柱与所述固定板相连，所述导向柱上套设有弹簧。

进一步，所述导向杆的数量有四根，且四根所述导向杆沿活动板中心对称分布。

进一步，所述焊接夹钳组件包括在所述活动板的中心周围均布的若干夹钳以及用于驱使各所述夹钳朝活动板中心收拢以夹紧焊钉的头部的驱动件，至少一个所述夹钳与焊接电缆相连，各所述夹钳均为导电材料制成，每一所述夹钳均通过绝缘件固定在驱动件上。

进一步，所述夹钳的数量有三个，且三个所述夹钳均匀环绕布设于所述活动板中心的周围；所述驱动件包括可驱使三个所述夹钳同步移动的三爪气缸，三个所述夹钳与所述三爪气缸的三个爪片一一对应，每一所述夹钳均通过绝缘件固定在与其对应的所述爪片上。

进一步，各各所述夹钳均为L形结构，每一所述L形结构的夹钳均包括用于夹持焊钉的夹持段以及与焊接电缆相连的供电段，各所述夹持段围合形成夹持焊钉的区间。

进一步，所述标签吸附组件包括安装在所述活动板上的支架以及用于吸附标签的真空吸盘，所述真空吸盘安装在所述支架远离所述活动板的面上。

进一步，所述3D视觉测量组件包括用于获取三维数据的3D视觉传感器，所述3D视觉传感器安装在所述活动板上。

进一步，所述距离测量组件包括测距仪，所述测距仪安装在所述活动板上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过浮动底座、焊接夹钳组件、标签吸附组件、3D视觉测量组件以及距离测量组件的配合，实现焊钉和标签的自动抓取及焊挂，节省了人工成本的同时，还提高了工作效率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种用于抓取焊挂焊钉和标签的机械臂末端执行器的立体图；

图2为本发明实施例提供的一种用于抓取焊挂焊钉和标签的机械臂末端执行器的侧视图；

图3为本发明实施例提供的一种用于抓取焊挂焊钉和标签的机械臂末端执行器固定板、活动板、导向杆、弹簧、直线轴承的安装示意图；

图4为焊钉的结构示意图；

图5为标签的结构示意图；

附图标记中：1-浮动底座；10-固定板；11-导向杆；12-弹簧；13-直线轴承；14-挡板；15-活动板；2-焊接夹钳组件；20-夹钳；21-三爪气缸；3-标签吸附组件；30-支架；31-真空吸盘；4-3D视觉测量组件；40-3D视觉传感器；5-距离测量组件；50-测距仪；60-绝缘螺栓；61-绝缘垫板；70-圆盘；71-圆柱尖端；80-圆孔。

具体实施方式

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5，本发明实施例提供一种用于抓取焊挂焊钉和标签的机械臂末端执行器，包括浮动底座1、焊接夹钳组件2、标签吸附组件3、3D视觉测量组件4以及距离测量组件5。其中，焊接夹钳组件2用于抓取焊钉并进行焊接，标签吸附组件3用于抓取插入了焊钉的标签，3D视觉测量组件4用于测量棒材捆的端面平整度，距离测量组件5用于测量棒材捆的距离，浮动底座1安装在机械臂第六轴的法兰上。所述焊接夹钳组件2、所述标签吸附组件3、所述3D视觉测量组件4以及所述距离测量组件5均安设于所述浮动底座1的活动板15上，且所述浮动底座1的浮动方向机械臂第六轴中心线方向一致。在本实施例中，机械臂的作用是驱动末端执行器运动至抓取焊钉的位置、抓取标签的位置、标签焊挂的位置，是成熟的现有技术，此处就不详细说明。通过上述各组件之间的配合，实现自动化工作，节省了人工成本的同时，提高了工作效率。本实施例中所提及的焊钉为特殊的焊钉，它由两部分组成，一部分是其主体，通常为圆柱体，另一部分是设在圆柱体的圆周面上的圆盘70，该圆盘70在视觉上将圆柱体分为了两段，一段较长，一段较短，较短的一段的端面的中心处设有与该端面同心的圆柱尖端71，该圆柱尖端71直径小，用于焊接时引弧。另外，在本实施例中提及的标签通常为长方形标签，其顶部有一圆孔80，供焊钉具有圆柱尖端71的一段穿过，该圆孔80的直径小于所述圆盘70的直径，因此仅只有焊钉较短的一段能够穿过该圆孔80。浮动底座1具有一定的浮动量，在焊钉接触到棒材的端面后，末端执行器继续向前运动一段距离，由于弹簧压紧力的作用，可保证焊钉在焊接的过程中贴棒材端面，焊接完成后焊钉头部与棒材端面连为一体。

优化上述方案，请参阅图1、图2以及图3，所述浮动底座包括可安装在机器人的第六轴上的固定板以及受外力后可向所述固定板处移动的活动板15，所述焊接夹钳组件、所述标签吸附组件、所述3D视觉测量组件以及所述距离测量组件均安装在所述活动板15上，所述活动板15通过导向柱与所述固定板相连，所述导向柱上套设有弹簧12。在本实施例中，该部分用作将焊钉较短的一段压紧在焊接面上，具体的，焊钉接触到棒材后，还仍然能够向靠近棒材的方向运动3-5mm，以保证在焊接的过程中，焊钉尾部融化后仍能够压紧在焊接面上。优选的，导向杆11的数量有四根，且四根所述导向杆沿活动板中心对称分布，可更为稳定地支撑活动板15，四根导向杆11与机械臂第六轴的中心线平行，具体的可呈矩形分布在活动板中心的周围，导向杆11的尾部插入到固定板10的相应沉头孔中，通过螺栓与固定板10相连接，固定板10通过螺栓安装在机器人第六轴的法兰上，导向杆11的头部插入安装在活动板15上的直线轴承13中，活动板15可以沿导向杆11的轴线前后移动，导向杆11的头部安装有挡板14，防止活动板15脱出。

作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1、图2、图3和图4，所述焊接夹钳组件2包括绕垂直于所述活动板15的中心线均布的若干夹钳20以及用于驱使各所述夹钳20朝所述中心线收拢以夹紧焊钉的头部的驱动件，至少一个所述夹钳20与焊接电缆相连，各所述夹钳20均为导电材料制成。当需要夹紧焊钉的头部(上述焊钉较长的一段为头部)时，只需要通过驱动件收拢各所述夹钳20即可，反之则松开焊钉。

进一步优化上述方案，请参阅图1和图2，所述夹钳20的数量有三个，且三个所述夹钳20均匀环绕布设于所述活动板中心的周围；所述驱动件包括可驱使三个所述夹钳20同步移动的三爪气缸21，三个所述夹钳20分别安装在所述三爪气缸21的三个爪片上，每一所述夹钳20均通过绝缘件固定在与其对应的所述爪片上。需要将焊接电流与三爪气缸隔离，因此采用绝缘件安装夹钳20，优选为绝缘垫板61和绝缘螺栓60。

作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1和图2，各所述夹钳20均为L形结构，每一所述L形结构的夹钳20均包括用于夹持焊钉的夹持段以及与焊接电缆相连的供电段，各所述夹持段围合形成夹持焊钉的区间。在本实施例中，将夹钳20设为L形结构，可以将夹持部位和供电部位分离开来，各所述夹持段互相收拢即可完成夹持动作。

进一步优化上述方案，每一所述供电段均具有内腔，且每一所述供电段的端面均具有供所述焊接线缆插入所述内腔的开口；每一所述供电段上还安装有用于压紧所述焊接线缆的螺钉。在本实施例中，可以将焊接线缆藏在内腔中，可消除安全隐患，因为焊接电缆需剥皮后插入到内腔中，再由螺钉压紧。

作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1和图2，所述标签吸附组件3包括安装在所述活动板15上的支架30以及用于吸附标签的真空吸盘31，所述真空吸盘31安装在所述支架30远离所述活动板15的面上。在本实施例中，抓取标签采用的是真空吸盘31来实现，优选的，真空吸盘31的数量有多个，具体为三个，可以更为稳定地吸附。

作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1、图2以及图3，所述3D视觉测量组件4包括用于获取三维数据的3D视觉传感器40，所述3D视觉传感器40安装在所述活动板15上。在本实施例中，测量平整度采用的是3D视觉传感器40，该它能够获取三维数据并传送至工业计算机中处理以选择较为突出的棒材端面进行焊挂。该技术采用线激光对被测量物体进行扫描以获得被测量物体表面的三维数据，为现有的成熟技术，其工作过程及原理此处就不详述。当然，除了可采用3D视觉传感器40以外，采用结构光、飞行时间等立体视觉技术也可以实现。

作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1、图2以及图3，所述距离测量组件5包括测距仪50，所述测距仪50安装在所述活动板15上。在本实施例中，距离测量采用的是激光测距仪。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种用于抓取焊挂焊钉和标签的机械臂末端执行器，其特征在于，包括：

用于抓取焊钉并进行焊接的焊接夹钳组件，

用于抓取插入了焊钉的标签的标签吸附组件，

用于测量棒材捆的端面平整度的3D视觉测量组件，

用于测量棒材捆的距离的距离测量组件，

以及安装在机器人第六轴法兰的浮动底座，

所述焊接夹钳组件、所述标签吸附组件、所述3D视觉测量组件以及所述距离测量组件均安设于所述浮动底座上，且所述浮动底座的浮动方向与机器人第六轴中心线方向相同，

所述浮动底座包括可安装在机器人的第六轴上的固定板以及受外力后可向所述固定板处移动的活动板，所述活动板通过导向杆与所述固定板相连，所述导向杆的头部安装有用于防止所述活动板脱出的挡板。

2.如权利要求1所述的一种用于抓取焊挂焊钉和标签的机械臂末端执行器，其特征在于：所述焊接夹钳组件、所述标签吸附组件、所述3D视觉测量组件以及所述距离测量组件均安装在所述活动板上，所述导向杆上套设有弹簧。

3.如权利要求2所述的一种用于抓取焊挂焊钉和标签的机械臂末端执行器，其特征在于：所述导向杆的数量有四根，且四根所述导向杆沿活动板中心对称分布。

4.如权利要求2所述的一种用于抓取焊挂焊钉和标签的机械臂末端执行器，其特征在于：所述焊接夹钳组件包括在所述活动板的中心周围均布的若干夹钳以及用于驱使各所述夹钳朝活动板中心收拢以夹紧焊钉的头部的驱动件，至少一个所述夹钳与焊接电缆相连，各所述夹钳均为导电材料制成，每一所述夹钳均通过绝缘件固定在驱动件上。

5.如权利要求4所述的一种用于抓取焊挂焊钉和标签的机械臂末端执行器，其特征在于：所述夹钳的数量有三个，且三个所述夹钳均匀环绕布设于所述活动板中心的周围；所述驱动件包括可驱使三个所述夹钳同步移动的三爪气缸，三个所述夹钳与所述三爪气缸的三个爪片一一对应，每一所述夹钳均通过绝缘件固定在与其对应的所述爪片上。

6.如权利要求4所述的一种用于抓取焊挂焊钉和标签的机械臂末端执行器，其特征在于：各所述夹钳均为L形结构，每一所述L形结构的夹钳均包括用于夹持焊钉的夹持段以及与焊接电缆相连的供电段，各所述夹持段围合形成夹持焊钉的区间。

7.如权利要求2所述的一种用于抓取焊挂焊钉和标签的机械臂末端执行器，其特征在于：所述标签吸附组件包括安装在所述活动板上的支架以及用于吸附标签的真空吸盘，所述真空吸盘安装在所述支架远离所述活动板的面上。

8.如权利要求2所述的一种用于抓取焊挂焊钉和标签的机械臂末端执行器，其特征在于：所述3D视觉测量组件包括用于获取三维数据的3D视觉传感器，所述3D视觉传感器安装在所述活动板上。

9.如权利要求2所述的一种用于抓取焊挂焊钉和标签的机械臂末端执行器，其特征在于：所述距离测量组件包括测距仪，所述测距仪安装在所述活动板上。