CN113664431A - 一种可实时调整姿态的钢结构件焊接臂及调整方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可实时调整姿态的钢结构件焊接臂及调整方法，包括机械臂、固定设置在机械臂一端的安装板、固定设置在机械臂另一端的连接板、固定设置在连接板上的焊枪以及设置在焊枪一旁且与连接板固定连接的三维成像装置，所述三维成像装置和焊枪的枪头均朝向待焊接的钢结构件的焊缝部位。焊枪的姿态通过机械臂进行实时自动调整，焊枪的姿态调整好后，焊枪启动，自动焊接机通过带动安装板横向和纵向行走，完成焊缝的焊接，代替了人工，保证了焊接的正常进行，提高了焊接效率。

Description

一种可实时调整姿态的钢结构件焊接臂及调整方法
技术领域
本发明涉及钢结构件焊接设备技术领域，具体涉及一种可实时调整姿态的钢结构件焊接臂及调整方法。
背景技术
随着经济的高速发展，我国在基础设施建设方面发展越来越快。在基础建设中，大量的应用了钢结构件。柱和梁是其中一种最基本也很重要的钢结构件。这些钢结构件目前是由人工进行焊接，费时费力，效率低下，不仅焊接成本高，还不容易保证焊接质量。
因此，通过自动化设备生产代替人工进行钢结构件的焊接是钢结构件生产行业的发展的趋势。
自动焊接机便应运而生，自动焊接机是一种用于对这些钢结构件焊接的设备，自动焊接机上设有可行走的龙门架，龙门架内设置有可进行实时姿态调整的焊接臂，焊接臂可沿龙门架行走，结合龙门架的纵向行走，从而对钢结构件上的焊缝进行焊接。
发明内容
本发明的目的是提供一种可实时调整姿态的钢结构件焊接臂及调整方法，用于对焊接臂的姿态自动进行实时调整，以保证后续焊接的正常进行。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种可实时调整姿态的钢结构件焊接臂，包括机械臂、固定设置在机械臂一端的安装板、固定设置在机械臂另一端的连接板、固定设置在连接板上的焊枪以及设置在焊枪一旁且与连接板固定连接的三维成像装置，所述三维成像装置和焊枪的枪头均朝向待焊接的钢结构件的焊缝部位。
进一步的，所述机械臂为六轴工业用机械臂，所述机械臂包括由下而上依次连接的第一关节、第二关节、下臂、第三关节、肘块、第四关节、上臂、第五关节和第六关节；所述连接板一端与第一关节固定连接，所述焊枪和三维成像装置均与连接板另一端固定连接；所述安装板与第六关节固定连接。
进一步的，所述三维成像装置为工业三维相机。
进一步的，还包括工控机和与工控机电连接的机械臂控制器，所述机械臂控制器与机械臂电连接，所述三维成像装置与工控机电连接，所述工控机内预存储有钢结构件的各种焊缝结构的三维数据以及针对相应的焊缝结构时焊枪所对应的姿态数据，该姿态数据包括焊枪的枪头相对于焊缝处各面的角度和距离以及枪头相对于焊缝之间的距离。
一种可实时调整姿态的钢结构件焊接臂调整方法，包括如下步骤：
步骤一，操作者通过操作工控机，使三维成像装置和焊枪朝向待焊接的钢结构件的焊缝部位；
步骤二，三维成像装置对钢结构件待焊接的部位进行拍照，得到该部位的实时三维数据，并传送到工控机；
步骤三，工控机将步骤二中得到的实时三维数据与工控机内预存储的三维数据进行比对，得出实时三维数据所对应的焊枪的实时姿态数据，并根据该姿态数据通过机械臂控制器对机械臂进行控制，从而对焊枪的姿态进行实时调整，进而使焊枪的实时姿态符合焊缝的焊接要求。
本发明的积极效果为：
本发明设有机械臂、焊枪、工业三维相机和工控机，工控机内存储有针对相应的焊缝结构时焊枪所对应的姿态数据，工业三维相机对待焊接的焊缝部位进行拍照，得出实时三维数据并传送为工控机，工控机将该实时三维数据与工控机内预存储的三维数据进行比对，找出所对应的焊缝的具体种类，并得出该焊缝所对应的焊枪的实时姿态数据，然后根据该姿态数据对机械臂进行控制，从而对焊枪的姿态进行实时调整，进而使焊枪的实时姿态符合焊缝的焊接要求，焊枪的姿态调整好后，焊枪启动，自动焊接机通过带动安装板横向和纵向行走，完成焊缝的焊接。焊枪的姿态通过机械臂进行实时自动调整，代替了人工，保证了焊接的正常进行，提高了焊接效率。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是机械臂进行姿态调整的原理图；
图中，2、钢结构件；601、第一关节；602、第二关节；603、第三关节；604、第四关节；605、第五关节；606、焊枪；607、工业三维相机；608、连接板；609、下臂；610、肘块；611、上臂；612、安装板；613、第六关节。
具体实施方式
如图1所示，一种可实时调整姿态的钢结构件焊接臂，包括机械臂、连接在机械臂上端的矩形的安装板612、连接在机械臂下端的连接板608，连接在连接板608上的焊枪606以及设置在焊枪606一旁且与连接板608相连接的三维成像装置。所述三维成像装置和焊枪606的枪头均朝向待焊接的钢结构件2的焊缝部位。焊枪的焊接方式为二氧化碳气体保护焊。
所述机械臂为六轴工业用机械臂，这种机械臂可对机械臂端部进行精确的位置和姿态控制。所述机械臂包括由下而上依次连接的第一关节601、第二关节602、下臂609、第三关节603、肘块610、第四关节604、上臂611、第五关节605和第六关节613。所述连接板608为两端带有圆弧的平板，所述连接板608一端与第一关节601通过螺钉固定连接，所述焊枪606和三维成像装置均与连接板608另一端通过螺钉固定连接；所述安装板612 底部与第六关节613相连。
所述三维成像装置为工业三维相机607。
本发明还包括工控机和与工控机电连接的机械臂控制器，所述机械臂控制器与机械臂电连接，所述工控机内预存储有钢结构件2的各种焊缝结构的三维数据。钢结构件2常见的焊缝角焊缝、对接焊缝，而角焊缝根据与焊缝相连的两片金属的位置关系也分为不同的种类，如L形、Γ形、J形。
所述工控机内还存储有针对相应的焊缝结构时焊枪606所对应的姿态数据，该姿态数据包括焊枪606的枪头与焊缝处各金属板之间的角度、枪头与焊缝处各金属板之间的距离以及枪头与焊缝之间的距离。
如图2所示，焊接臂进行姿态调整时的调整方法，包括如下步骤：
步骤一，操作者通过操作工控机，使三维成像装置和焊枪606朝向待焊接的钢结构件 2的焊缝部位；
步骤二，三维成像装置对钢结构件2待焊接的部位进行拍照，得到该部位的实时三维数据，并传送到工控机；
步骤三，工控机将步骤二中得到的实时三维数据与工控机内预存储的三维数据进行比对，找出所对应的焊缝的具体种类，并得出该焊缝所对应的焊枪606的实时姿态数据，然后根据该姿态数据通过机械臂控制器对机械臂进行控制，从而对焊枪606的姿态进行实时调整，进而使焊枪606的实时姿态符合焊缝的焊接要求。
焊枪606的姿态调整好后，焊枪606启动，自动焊接机通过带动安装板612横向和纵向行走，完成焊缝的焊接。
以上所述的实施例描述内容较为详细和具体，表达了本发明的优选实施例，仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，但并不仅仅局限于本发明，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡本发明所揭示的精神所做的同等变化或修饰，对于本领域的研究人员或技术人员来讲，在不脱离本发明的结构之内，系统内部的局部改进和子系统之间的改动、变换等，仍是本发明的专利范围内。

Claims (5)

1.一种可实时调整姿态的钢结构件焊接臂，其特征在于，包括机械臂、固定设置在机械臂一端的安装板(612)、固定设置在机械臂另一端的连接板(608)、固定设置在连接板(608)上的焊枪(606)以及设置在焊枪(606)一旁且与连接板(608)固定连接的三维成像装置，所述三维成像装置和焊枪(606)的枪头均朝向待焊接的钢结构件(2)的焊缝部位。
2.根据权利要求1所述的一种可实时调整姿态的钢结构件焊接臂，其特征在于，所述机械臂为六轴工业用机械臂，所述机械臂包括由下而上依次连接的第一关节(601)、第二关节(602)、下臂(609)、第三关节(603)、肘块(610)、第四关节(604)、上臂(611)、第五关节(605)和第六关节(613)；所述连接板(608)一端与第一关节(601)固定连接，所述焊枪(606)和三维成像装置均与连接板(608)另一端固定连接；所述安装板(612)与第六关节(613)固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种可实时调整姿态的钢结构件焊接臂，其特征在于，所述三维成像装置为工业三维相机(607)。
4.根据权利要求1所述的一种可实时调整姿态的钢结构件焊接臂，其特征在于，还包括工控机和与工控机电连接的机械臂控制器，所述机械臂控制器与机械臂电连接，所述三维成像装置与工控机电连接，所述工控机内预存储有钢结构件(2)的各种焊缝结构的三维数据以及针对相应的焊缝结构时焊枪(606)所对应的姿态数据，该姿态数据包括焊枪(606)的枪头相对于焊缝处各面的角度和距离以及枪头相对于焊缝之间的距离。
5.一种可实时调整姿态的钢结构件焊接臂调整方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，操作者通过操作工控机，使三维成像装置和焊枪(606)朝向待焊接的钢结构件(2)的焊缝部位；
步骤二，三维成像装置对钢结构件(2)待焊接的部位进行拍照，得到该部位的实时三维数据，并传送到工控机；
步骤三，工控机将步骤二中得到的实时三维数据与工控机内预存储的三维数据进行比对，得出实时三维数据所对应的焊枪(606)的实时姿态数据，并根据该姿态数据通过机械臂控制器对机械臂进行控制，从而对焊枪(606)的姿态进行实时调整，进而使焊枪(606)的实时姿态符合焊缝的焊接要求。
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