CN111992388A - 一种基于视觉技术的工件涂装机器人 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种基于视觉技术的工件涂装机器人，属于工件涂装技术领域，通过机械臂和双目相机结合，双目相机能够精确提取焊缝图像，自动识别焊缝位置以及轨迹，从而对焊缝轨迹进行路径规划，机械臂通过已经规划好的路线进行喷涂作业，大大提高了喷涂作业的效率和自动化的程度，实现了工件涂装机器人的人眼结合，从而增加了工件涂装机器人的应用领域；使用了冗余自由度机械臂，确保在对复杂位置焊缝进行喷涂作业时，能够高效而准确地完成涂装，从而扩大了工件涂装机器人的工作范围；两条轨道和两个涂装机器人分别对称分布在待处理工件的两侧，两个涂装机器人同时对工件焊缝进行涂装，缩短了涂装时间，从而有效地提升了机器人涂装效率。

Description

一种基于视觉技术的工件涂装机器人

技术领域

本发明涉及工件涂装技术领域，尤其涉及一种基于视觉技术的工件涂装机器人。

背景技术

焊缝涂装是加工工艺流程中至关重要的工序，焊缝涂装的质量和效率直接影响着工件抗外界的锈蚀能力和工件的使用寿命，而且焊缝涂装也能美化工件的外观。

传统的焊缝涂装主要依靠人工手持喷枪对工件进行涂装，随着科学技术的发展以及产品性能的不断提高，人们对于工件涂装的效率和质量提出更长远的要求，人工涂装很难满足涂装工作对于高效率和高质量的要求，工人使用喷枪的熟练程度以及身体状况等直接影响着工件涂装的质量。同时，喷枪喷出来的有害气体对人的身体会产生巨大的危害。焊缝涂装自动化技术能够很好的解决上述问题，焊缝涂装自动化技术的实现能够对我国制造业作出巨大的贡献，并且对我国经济产生深远的影响。

发明内容

本发明实施例提供一种基于视觉技术的工件涂装机器人，旨在实现对钢结构预制焊缝的智能自动化涂装，解决人工喷涂效率低和喷涂效果不理想的问题。

本发明提供的具体技术方案如下：

本发明提供一种基于视觉技术的工件涂装机器人包括分布在待涂装工件两侧的齿条导轨、安装在所述齿条导轨上的移动小车、固定在所述移动小车上的喷漆装置，其中，所述齿条导轨采用定位螺栓安装固定在地基上，所述喷涂装置包括固定在所述移动小车上的立柱和控制系统、可升降安装在所述立柱上的升降台、固定在所述升降台上的双目相机和机械臂、安装在所述机械臂前端的喷枪，所述机械臂固定在所述升降台的侧面且所述机械臂由五个关节组成，所述控制系统用于控制所述机械臂运动和所述升降台升降。

可选的，所述升降台采用电机驱动沿所述立柱上下移动，所述机械臂采用步进电机驱动实现伸展、收缩和旋转运动。

可选的，所述移动小车包括底盘、固定在所述底盘上的交流电机、固定在所述交流电机转轴上的齿轮、固定在所述底盘下表面的车轮，所述齿条导轨包括相对设置的2根滑条、分别固定在所述滑条两端的槽钢、固定在所述滑条内表面的长齿条，所述长齿条和所述齿轮相互配合组成齿轮齿条传动机构，所述车轮沿所述滑条移动。

可选的，所述立柱和所述控制系统固定在所述底盘上，所述移动小车在所述交流电机的驱动下沿所述滑条做往复移动。

本发明的有益效果如下：

本发明提供一种基于视觉技术的工件涂装机器人通过机械臂和双目相机结合，双目相机能够精确提取焊缝图像，自动识别焊缝位置以及轨迹，从而对焊缝轨迹进行路径规划，机械臂通过已经规划好的路线进行喷涂作业，大大提高了喷涂作业的效率和自动化的程度，实现了工件涂装机器人的人眼结合，从而增加了工件涂装机器人的应用领域；使用了冗余自由度机械臂，确保在对复杂位置焊缝进行喷涂作业时，能够高效而准确地完成涂装，从而扩大了工件涂装机器人的工作范围；两条轨道和两个涂装机器人分别对称分布在待处理工件的两侧，两个涂装机器人同时对工件焊缝进行涂装，缩短了涂装时间，从而有效地提升了机器人涂装效率；机器人涂装代替人工涂装，节省了劳动力和经济成本，有助于实现制造业的全面自动化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的一种基于视觉技术的工件涂装机器人的整体结构示意图；

图2为本发明实施例的一种基于视觉技术的工件涂装机器人的侧视结构示意图；

图3为本发明实施例的移动小车的结构示意图；

图4为本发明实施例的齿条导轨的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，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。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

参考图1、图2和图3所示，本发明实施例提供一种基于视觉技术的工件涂装机器人包括分布在待涂装工件1两侧的齿条导轨4、安装在齿条导轨4上的移动小车3、固定在移动小车3上的喷漆装置2，其中，齿条导轨4采用定位螺栓安装固定在地基上，喷涂装置2包括固定在移动小车3上的立柱205和控制系统206、可升降安装在立柱205上的升降台204、固定在升降台204上的双目相机203和机械臂202、安装在机械臂202前端的喷枪201，机械臂202固定在升降台204的侧面且机械臂202由五个关节组成，控制系统206用于控制机械臂202的运动和升降台204的升降。

具体的，参考图1和图3所示，待涂装工件1安装在两条齿条导轨4之间，便于两个喷漆装置2对其进行喷漆，喷漆装置2有两个，分别安装在移动小车3上，可沿着齿条导轨4往复运动并利用双目视觉进行设备定标和自动识别构件焊缝位置及轨迹，并根据焊缝轨迹进行路径规划与喷涂作业，移动小车3安装在齿条导轨4上，用于搭载喷漆装置2并实现其往复移动，齿条导轨4用定位螺栓安装固定在地面上，防止齿条导轨4发生偏移。参考图1、图2、图3和图4所示，升降台204采用电机驱动实现沿立柱205的上下移动，机械臂202采用步进电机驱动实现伸展、收缩和旋转运动。

参考图1、图2、图3和图4所示，喷枪201用于喷射涂料，机械臂202固定在升降台204上，由五个关节组成，其顶端安装用于对待涂装工件1进行喷涂作业的喷枪201，机械臂202自由度有冗余，能够实现复杂位置焊缝的涂装，提高了涂装的精度，双目相机203安装在升降台204上，可以得到不同高度的焊缝图像，双目视觉能够自动识别焊缝位置与轨迹，从而实现焊缝的自动化涂装，升降台204通过电机驱动，可以采用齿轮齿条啮合实现上下往复移动调整高度，从而满足待涂装工件1不同高度焊缝的涂装，立柱205起升降导向作用，便于升降台204上下运动，控制系统206安装在移动小车3上，用于对喷漆装置2的动作控制，以完成在特定情况下的喷涂任务。

参考图1、图2、图3和图4所示，移动小车3包括底盘302、固定在底盘302上的交流电机301、固定在交流电机301的转轴上的齿轮303、固定在底盘302下表面的车轮304，齿条导轨4包括相对设置的2根滑条401、分别固定在滑条401两端的槽钢403、固定在滑条401内表面的长齿条402，长齿条402和齿轮303相互配合组成齿轮齿条传动机构，车轮304沿滑条401移动；具体的，立柱205和控制系统206固定在底盘302上，移动小车3在交流电机301的驱动下沿滑条401做往复移动。

工作原理：将齿条导轨4对称固定在待涂装工件1的两侧，两个移动小车3分别放在齿条导轨4上，每个移动小车3上固定一个喷漆装置2。首先初始化控制系统206参数，双目相机203对待涂装工件1的焊缝拍照成像，通过张氏算法，确定相机坐标与世界坐标的映射关系，从而对待涂装工件1焊缝进行空间定标。双目相机203和喷漆装置2的机械臂202同时动作，得到实物点的坐标与喷漆装置2示教坐标之间的关系，实现喷漆装置2手眼定标。双目相机203拍照成像，通过焊缝图像识别得到焊缝的轨迹，实现对待涂装工件1焊缝进行识别与定位。通过喷漆装置2的正、逆解及差补规划喷漆装置2的运动轨迹，从而实现对喷漆装置2的轨迹规划，最后，喷漆装置2按照上述规划的轨迹对待涂装工件1进行喷涂作业，两个喷漆装置2运用相同的工作原理同时对待涂装工件1的两侧进行喷涂作业，喷漆装置2的上下移动依靠升降台204上下调整实现，喷漆装置2的水平移动依靠移动小车3在齿轮导轨4上往复运动实现，上述整个工作过程依靠固定在移动小车3上的控制系统206实现的。

本发明实施例提供一种基于视觉技术的工件涂装机器人通过机械臂和双目相机结合，双目相机能够精确提取焊缝图像，自动识别焊缝位置以及轨迹，从而对焊缝轨迹进行路径规划，机械臂通过已经规划好的路线进行喷涂作业，大大提高了喷涂作业的效率和自动化的程度，实现了工件涂装机器人的人眼结合，从而增加了工件涂装机器人的应用领域；使用了冗余自由度机械臂，确保在对复杂位置焊缝进行喷涂作业时，能够高效而准确地完成涂装，从而扩大了工件涂装机器人的工作范围；两条轨道和两个涂装机器人分别对称分布在待处理工件的两侧，两个涂装机器人同时对工件焊缝进行涂装，缩短了涂装时间，从而有效地提升了机器人涂装效率；机器人涂装代替人工涂装，节省了劳动力和经济成本，有助于实现制造业的全面自动化。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种基于视觉技术的工件涂装机器人，其特征在于，所述工件涂装机器人包括分布在待涂装工件两侧的齿条导轨、安装在所述齿条导轨上的移动小车、固定在所述移动小车上的喷漆装置，其中，所述齿条导轨采用定位螺栓安装固定在地基上，所述喷涂装置包括固定在所述移动小车上的立柱和控制系统、可升降安装在所述立柱上的升降台、固定在所述升降台上的双目相机和机械臂、安装在所述机械臂前端的喷枪，所述机械臂固定在所述升降台的侧面且所述机械臂由五个关节组成，所述控制系统用于控制所述机械臂运动和所述升降台升降。

2.根据权利要求1所述的工件涂装机器人，其特征在于，所述升降台采用电机驱动沿所述立柱上下移动，所述机械臂采用步进电机驱动实现伸展、收缩和旋转运动。

3.根据权利要求1或2所述的工件涂装机器人，其特征在于，所述移动小车包括底盘、固定在所述底盘上的交流电机、固定在所述交流电机转轴上的齿轮、固定在所述底盘下表面的车轮，所述齿条导轨包括相对设置的2根滑条、分别固定在所述滑条两端的槽钢、固定在所述滑条内表面的长齿条，所述长齿条和所述齿轮相互配合组成齿轮齿条传动机构，所述车轮沿所述滑条移动。

4.根据权利要求3所述的工件涂装机器人，其特征在于，所述立柱和所述控制系统固定在所述底盘上，所述移动小车在所述交流电机的驱动下沿所述滑条做往复移动。

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