CN113070612A - 一种用于汽车自动装配线的焊装机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于汽车自动装配线的焊装机器人，属于机器人技术领域，包括机器人主体与用于进行检测焊缝的焊缝检测系统，所述机器人主体包括机器人底座，所述机器人底座的顶端活动连接有机器臂，且机器臂一端活动连接有激光焊接枪，所述激光焊接枪的外侧面可拆卸固定有摄像头，所述机器人底座一侧固定连接夹持固定组件。本发明通过设置的夹持固定组件能够对车架进行快速有效的固定，而废渣回收组件能够快速高效的回收焊接过程产生的废渣，提高焊接工位的整洁度；通过计算焊缝两侧边的空间坐标来得出具体的焊缝宽度，有效避免了传统图像分析测量因角度以及晃动造成的误差，提高检测精度。

Description

一种用于汽车自动装配线的焊装机器人
技术领域
本发明涉及一种机器人，具体是一种用于汽车自动装配线的焊装机器人。
背景技术
焊接是汽车自动装配线中必不可少的工艺，为保证焊接效果，现有技术多采用焊接机器人进行焊接，焊接机器人是从事焊接(包括切割与喷涂)的工业机器人。根据国际标准化组织(ISO)工业机器人属于标准焊接机器人的定义，工业机器人是一种多用途的、可重复编程的自动控制操作机，具有三个或更多可编程的轴，用于工业自动化领域。
汽车的车顶是汽车的重要组件，一般采用激光焊接将其与汽车车架连接。由于汽车车顶一般采用厚度小于6mm的钢板，因此，可用I型对接焊缝进行焊接。
但是，现有焊装机器人在对车顶进行焊接时存在一些缺陷：1、车架的夹持固定效果不佳，且无法清理焊接产生的废渣；2、焊接后留下的焊缝无法进行准确检测。因此，本领域技术人员提供了一种用于汽车自动装配线的焊装机器人，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于汽车自动装配线的焊装机器人，通过设置的夹持固定组件不仅能够对车架进行快速有效的固定，还能够清理焊接产生的废渣；通过设置的焊缝检测系统能够对焊接后留下的焊缝进行准确检测，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于汽车自动装配线的焊装机器人，包括机器人主体与用于进行检测焊缝的焊缝检测系统，所述机器人主体包括机器人底座，所述机器人底座的顶端活动连接有机器臂，且机器臂一端活动连接有激光焊接枪，所述激光焊接枪的外侧面可拆卸固定有摄像头，所述机器人底座一侧固定连接夹持固定组件。
通过设置的夹持固定组件不仅能够对车架进行快速有效的固定，还能够清理焊接产生的废渣；通过设置的焊缝检测系统能够对焊接后留下的焊缝进行准确检测。
作为本发明进一步的方案：所述夹持固定组件包括夹持底座，且夹持底座固定在机器人底座一侧，所述夹持底座顶端面两侧固定连接有多个夹持基座，且夹持基座的一侧面活动连接有夹持块，所述夹持基座的另一侧面固定连接有伸缩气缸，且伸缩气缸的输出端连接夹持块，所述夹持底座的上端面还嵌有电磁铁，且电磁铁一侧设有废渣回收组件。
电磁铁能够在车架到达焊接工位时通电产生磁性吸引力对车架进行预固定，方便后期伸缩气缸与夹持块的进一步固定，同时也避免了夹持块接触车架时造成车架晃动产生误差。
作为本发明再进一步的方案：所述废渣回收组件包括开设在夹持底座上端面中间位置的收集槽，相邻两个所述夹持基座之间固定连接有吹风板，且吹风板远离收集槽的一侧面固定连接有吹分机，所述吹分机的出风口与吹风板内部开设的蓄风腔连通，且蓄风腔远离吹分机的一侧面开设有吹分口。
蓄风腔能够对吹分机吹进的空气进行蓄能后再从吹分口排出，提高吹分口吹风的风力。
作为本发明再进一步的方案：所述夹持底座的一侧面活动连接有抽拉盒，且抽拉盒顶端开口与收集槽对齐。
抽拉盒能够对掉落在收集槽中的废渣进行收集。
作为本发明再进一步的方案：所述焊缝检测系统包括：
图像接收模块，与摄像头连接，用于接收摄像头拍摄的覆盖整个车架的图像并将图像传给图像处理模块；
图像处理模块，与图像接收模块连接，用于接收图像接收模块传来的图像进行处理，生成焊缝两侧边沿L1与L2的三维模型图像；
图像显示模块，与图像处理模块连接，用于显示处理后的三维模型图像；
焊缝宽度计算处理模块，与图像显示模块连接，用于通过三维模型图像中两侧边沿上各个点的空间坐标实时计算焊缝宽度，得到检测结果。
通过计算焊缝两侧边的空间坐标来得出具体的焊缝宽度，有效避免了传统图像分析测量因角度以及晃动造成的误差，提高检测精度。
作为本发明再进一步的方案：所述焊缝宽度计算处理模块在L1上取若干点，获得各点在三维模型图像中的空间坐标，记为(X1A，Y1A，Z1A)、(X2A，Y2A，Z2A)、(X3A，Y3A，Z3A)、…、(XIA，YIA，ZIA)；所述焊缝宽度计算处理模块在L2上取若干点，获得各点在三维模型图像中的空间坐标，记为(X1B，Y1B，Z1B)、(X2B，Y2B，Z2B)、(X3B，Y3B，Z3B)、…、(XIB，YIB，ZIB)，令X1A＝X1B、X2A＝X2B、X3A＝X3B、…XIA＝XIB。
将L1于L2上点在X轴上对齐方便后期比对计算焊缝宽度。
作为本发明再进一步的方案：所述计算焊缝宽度的具体计算过程如下：
S1：取L1与L2上每组对应点在Y轴上的距离，记为D；
S2：取L1与L2上每组对应点在Z轴上的距离，记为H；
S3：根据勾股定理计算得出每组对应点之间的直线距离F，F即为焊缝宽度。
作为本发明再进一步的方案：所述焊缝宽度计算处理模块将焊缝宽度F与标准焊缝宽度作对比；
标准焊缝宽度记为C，C＝δ+2
式中δ——工件厚度，mm。
作为本发明再进一步的方案：所述距离D为L1与L2的每组对应点在Y轴上坐标差的绝对值，第三组对应点的距离D即为|Y3A-Y3B|；所述距离H为L1与L2的每组对应点在Z轴上坐标差的绝对值，第三组对应点的距离D即为|Z3A-Z3B|。
作为本发明再进一步的方案：所述步骤S3的具体计算过程为
Figure BDA0003004555740000041
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、通过设置的夹持固定组件不仅能够对车架进行快速有效的固定，还能够清理焊接产生的废渣。
2、通过设置的电磁铁，能够在车架到达焊接工位时对车架进行预固定，方便后期伸缩气缸与夹持块的进一步固定，同时也避免了夹持块接触车架时造成车架晃动产生误差。
3、通过设置的废渣回收组件能够快速高效的回收焊接过程产生的废渣，提高焊接工位的整洁度。
4、通过设置的焊缝检测系统能够对焊接后留下的焊缝进行准确检测，焊缝检测系统计算焊缝两侧边的空间坐标来得出具体的焊缝宽度，有效避免了传统图像分析测量因角度以及晃动造成的误差，提高检测精度。
附图说明
图1为一种用于汽车自动装配线的焊装机器人的结构示意图；
图2为一种用于汽车自动装配线的焊装机器人中激光焊接枪与摄像头结合视图；
图3为一种用于汽车自动装配线的焊装机器人中夹持固定组件的结构示意图；
图4为一种用于汽车自动装配线的焊装机器人中吹风板的结构示意图；
图5为一种用于汽车自动装配线的焊装机器人中焊缝检测系统进行检测时的三维空间示意图。
图中：1、机器人底座；2、机器臂；3、激光焊接枪；4、夹持固定组件；401、夹持底座；402、夹持基座；403、夹持块；404、伸缩气缸；405、吹风板；4051、蓄风腔；4052、吹分口；406、吹分机；407、电磁铁；408、收集槽；409、抽拉盒；5、摄像头。
具体实施方式
请参阅图1～5，本发明实施例中，一种用于汽车自动装配线的焊装机器人，包括机器人主体与用于进行检测焊缝的焊缝检测系统，机器人主体包括机器人底座1，机器人底座1的顶端活动连接有机器臂2，且机器臂2一端活动连接有激光焊接枪3，激光焊接枪3的外侧面可拆卸固定有摄像头5，机器人底座1一侧固定连接夹持固定组件4。通过设置的夹持固定组件4不仅能够对车架进行快速有效的固定，还能够清理焊接产生的废渣。
在图3中：夹持固定组件4包括夹持底座401，且夹持底座401固定在机器人底座1一侧。夹持底座401顶端面两侧固定连接有多个夹持基座402，且夹持基座402的一侧面活动连接有夹持块403。夹持基座402的另一侧面固定连接有伸缩气缸404，且伸缩气缸404的输出端连接夹持块403。夹持底座401的上端面还嵌有电磁铁407，且电磁铁407一侧设有废渣回收组件。电磁铁407能够在车架到达焊接工位时通电产生磁性吸引力对车架进行预固定，方便后期伸缩气缸404与夹持块403的进一步固定，同时也避免了夹持块403接触车架时造成车架晃动产生误差。预固定后，伸缩气缸404运行将夹持块403推向车架，直到夹持块403与车架接触挤压固定。
在图3与图4中：废渣回收组件包括开设在夹持底座401上端面中间位置的收集槽408，相邻两个夹持基座402之间固定连接有吹风板405，且吹风板405远离收集槽408的一侧面固定连接有吹分机406。吹分机406的出风口与吹风板405内部开设的蓄风腔4051连通，且蓄风腔4051远离吹分机406的一侧面开设有吹分口4052。焊接过程中，吹分机406运行，蓄风腔4051对吹分机406吹进的空气进行蓄能后再从吹分口4052排出，提高吹分口4052吹风的风力。与此同时，带有磁性的电磁铁407能够收拢废渣防止其被吹得到处都是，而焊接结束后，电磁铁407断电不具有磁性吸附力，吹分口4052吹出的风将废渣快速吹向收集槽408。
在图3中：夹持底座401的一侧面活动连接有抽拉盒409，且抽拉盒409顶端开口与收集槽408对齐。抽拉盒409能够对掉落在收集槽408中的废渣进行收集，一段时间后，工作人员抽出抽拉盒409清理即可。
在图5中：焊缝检测系统包括：
图像接收模块，与摄像头5连接，用于接收摄像头5拍摄的覆盖整个车架的图像并将图像传给图像处理模块；
图像处理模块，与图像接收模块连接，用于接收图像接收模块传来的图像进行处理，生成焊缝两侧边沿L1与L2的三维模型图像；
图像显示模块，与图像处理模块连接，用于显示处理后的三维模型图像；
焊缝宽度计算处理模块，与图像显示模块连接，用于通过三维模型图像中两侧边沿上各个点的空间坐标实时计算焊缝宽度，得到检测结果。
通过计算焊缝两侧边的空间坐标来得出具体的焊缝宽度，有效避免了传统图像分析测量因角度以及晃动造成的误差，提高检测精度。
在本实施例中，焊缝宽度计算处理模块在L1上取若干点，获得各点在三维模型图像中的空间坐标，记为X1A，Y1A，Z1A、X2A，Y2A，Z2A、X3A，Y3A，Z3A、…、XIA，YIA，ZIA；焊缝宽度计算处理模块在L2上取若干点，获得各点在三维模型图像中的空间坐标，记为X1B，Y1B，Z1B、X2B，Y2B，Z2B、X3B，Y3B，Z3B、…、XIB，YIB，ZIB，令X1A＝X1B、X2A＝X2B、X3A＝X3B、…XIA＝XIB。将L1于L2上点在X轴上对齐方便后期比对计算焊缝宽度。
在本实施例中，计算焊缝宽度的具体计算过程如下：
S1：取L1与L2上每组对应点在Y轴上的距离，记为D；
S2：取L1与L2上每组对应点在Z轴上的距离，记为H；
S3：根据勾股定理计算得出每组对应点之间的直线距离F，F即为焊缝宽度。
在本实施例中，焊缝宽度计算处理模块将焊缝宽度F与标准焊缝宽度作对比；
标准焊缝宽度记为C，C＝δ+2
式中δ——工件厚度，mm。
在本实施例中，距离D为L1与L2的每组对应点在Y轴上坐标差的绝对值，第三组对应点的距离D即为|Y3A-Y3B|；所述距离H为L1与L2的每组对应点在Z轴上坐标差的绝对值，第三组对应点的距离D即为|Z3A-Z3B|。
在本实施例中，所述步骤S3的具体计算过程为
Figure BDA0003004555740000071
本发明的工作原理是：电磁铁407在车架到达焊接工位时通电产生磁性吸引力对车架进行预固定。预固定后，伸缩气缸404运行将夹持块403推向车架，直到夹持块403与车架接触挤压固定。固定后，机器臂2运行到焊接位置，启动激光焊接枪3进行激光焊接，焊接过程中，机器臂2按照之前设定的轨迹行动，且摄像头5运行采集图像。图像接收模块接收摄像头5拍摄的覆盖整个车架的图像并将图像传给图像处理模块，图像处理模块接收图像接收模块传来的图像进行处理，生成焊缝两侧边沿L1与L2的三维模型图像，图像显示模块显示处理后的三维模型图像，焊缝宽度计算处理模块通过三维模型图像中两侧边沿上各个点的空间坐标实时计算焊缝宽度，得到检测结果。
以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于汽车自动装配线的焊装机器人，其特征在于，包括机器人主体与用于进行检测焊缝的焊缝检测系统，所述机器人主体包括机器人底座(1)，所述机器人底座(1)的顶端活动连接有机器臂(2)，且机器臂(2)一端活动连接有激光焊接枪(3)，所述激光焊接枪(3)的外侧面可拆卸固定有摄像头(5)，所述机器人底座(1)一侧固定连接夹持固定组件(4)。
2.根据权利要求1所述的一种用于汽车自动装配线的焊装机器人，其特征在于，所述夹持固定组件(4)包括夹持底座(401)，且夹持底座(401)固定在机器人底座(1)一侧，所述夹持底座(401)顶端面两侧固定连接有多个夹持基座(402)，且夹持基座(402)的一侧面活动连接有夹持块(403)，所述夹持基座(402)的另一侧面固定连接有伸缩气缸(404)，且伸缩气缸(404)的输出端连接夹持块(403)，所述夹持底座(401)的上端面还嵌有电磁铁(407)，且电磁铁(407)一侧设有废渣回收组件。
3.根据权利要求2所述的一种用于汽车自动装配线的焊装机器人，其特征在于，所述废渣回收组件包括开设在夹持底座(401)上端面中间位置的收集槽(408)，相邻两个所述夹持基座(402)之间固定连接有吹风板(405)，且吹风板(405)远离收集槽(408)的一侧面固定连接有吹分机(406)，所述吹分机(406)的出风口与吹风板(405)内部开设的蓄风腔(4051)连通，且蓄风腔(4051)远离吹分机(406)的一侧面开设有吹分口(4052)。
4.根据权利要求3所述的一种用于汽车自动装配线的焊装机器人，其特征在于，所述夹持底座(401)的一侧面活动连接有抽拉盒(409)，且抽拉盒(409)顶端开口与收集槽(408)对齐。
5.根据权利要求1所述的一种用于汽车自动装配线的焊装机器人，其特征在于，所述焊缝检测系统包括：
图像接收模块，与摄像头(5)连接，用于接收摄像头(5)拍摄的覆盖整个车架的图像并将图像传给图像处理模块；
图像处理模块，与图像接收模块连接，用于接收图像接收模块传来的图像进行处理，生成焊缝两侧边沿L1与L2的三维模型图像；
图像显示模块，与图像处理模块连接，用于显示处理后的三维模型图像；
焊缝宽度计算处理模块，与图像显示模块连接，用于通过三维模型图像中两侧边沿上各个点的空间坐标实时计算焊缝宽度，得到检测结果。
6.根据权利要求5所述的一种用于汽车自动装配线的焊装机器人，其特征在于，所述焊缝宽度计算处理模块在L1上取若干点，获得各点在三维模型图像中的空间坐标，记为(X1A，Y1A，Z1A)、(X2A，Y2A，Z2A)、(X3A，Y3A，Z3A)、…、(XIA，YIA，ZIA)；所述焊缝宽度计算处理模块在L2上取若干点，获得各点在三维模型图像中的空间坐标，记为(X1B，Y1B，Z1B)、(X2B，Y2B，Z2B)、(X3B，Y3B，Z3B)、…、(XIB，YIB，ZIB)，令X1A＝X1B、X2A＝X2B、X3A＝X3B、…XIA＝XIB。
7.根据权利要求6所述的一种用于汽车自动装配线的焊装机器人，其特征在于，所述计算焊缝宽度的具体计算过程如下：
S1：取L1与L2上每组对应点在Y轴上的距离，记为D；
S2：取L1与L2上每组对应点在Z轴上的距离，记为H；
S3：根据勾股定理计算得出每组对应点之间的直线距离F，F即为焊缝宽度。
8.根据权利要求7所述的一种用于汽车自动装配线的焊装机器人，其特征在于，所述焊缝宽度计算处理模块将焊缝宽度F与标准焊缝宽度作对比；
标准焊缝宽度记为C，C＝δ+2
式中δ——工件厚度，mm。
9.根据权利要求7所述的一种用于汽车自动装配线的焊装机器人，其特征在于，所述距离D为L1与L2的每组对应点在Y轴上坐标差的绝对值，第三组对应点的距离D即为|Y3A-Y3B|；所述距离H为L1与L2的每组对应点在Z轴上坐标差的绝对值，第三组对应点的距离D即为|Z3A-Z3B|。
10.根据权利要求7所述的一种用于汽车自动装配线的焊装机器人，其特征在于，所述步骤S3的具体计算过程为
Figure FDA0003004555730000031
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