CN114535756B - 一种视觉引导的智能焊缝识别与跟踪设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种视觉引导的智能焊缝识别与跟踪设备，长臂顶面一端安装有对齐追踪组件，丝杆通过螺孔和支撑臂相连，安装管中部焊接有中隔板，中管和端管外侧均开设有刻度槽，支撑臂顶面和底面中部均安装有摄像头，支撑臂顶端安装有焊接电机，电动直线导轨中部滑动安装有焊枪，短臂一端安装有端部支撑组件，本发明支撑臂端部伸入变曲率的罐体内，滚轮接触罐体内壁，摄像头拍摄刻度槽和焊枪端部，驱动电机带动丝杆转动，直至两端刻度槽相同，焊接电机和电动直线导轨带动焊枪移动，直至焊枪端部和焊缝对齐，此过程通过摄像头摄像，外部控制器自动控制，容易对齐，提高了焊接的精度，进而提高了焊接的效率。

Description

一种视觉引导的智能焊缝识别与跟踪设备

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，具体为一种视觉引导的智能焊缝识别与跟踪设备。

背景技术

焊接系统是工业中最常见的加工系统，针对小型工件的智能化机器人焊接系统已经比较成熟，但是在涉及到大工件、原位、形变较大的智能焊接系统，一直是工业中的难题，尤其在类似罐体等直径超过1米的变曲率车载油罐时，工件变形量大，焊接工艺变化复杂，无法实现机器人编程焊接的场合，还只能靠人工来进行。

但是在焊接时，若待焊接的工件为变曲率的罐体，在焊接时，焊枪不易调节支撑罐体圆心位置，焊缝和焊枪不易对齐，焊接的误差教大，焊接效率低。

发明内容

本发明提供一种视觉引导的智能焊缝识别与跟踪设备，可以有效解决上述背景技术中提出的若待焊接的工件为变曲率的罐体，在焊接时，焊枪不易调节支撑罐体圆心位置，焊缝和焊枪不易对齐，焊接的误差教大，焊接效率低的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，一种视觉引导的智能焊缝识别与跟踪设备，包括滑板，所述滑板一端滑动安装有短臂，所述滑板另一端滑动安装有长臂，所述长臂顶面一端安装有对齐追踪组件，所述对齐追踪组件包括滑动座、滑轨、支撑臂、驱动电机、丝杆、安装管、中隔板、第一弹簧、中管、第二弹簧、端管、滚轮、刻度槽、摄像头、焊接电机、电动直线导轨和焊枪；

所述滑动座滑动安装于长臂一端，所述滑动座顶端安装有滑轨，所述滑轨内部滑动安装有支撑臂，所述滑轨顶端中部安装有驱动电机，所述驱动电机输出轴处于滑轨内部位置处连接有丝杆，所述丝杆通过螺孔和支撑臂相连，所述支撑臂一端中部固定贯穿安装有安装管，所述安装管中部焊接有中隔板，所述中隔板两侧均通过第一弹簧点焊连接有中管，所述中管内部通过第二弹簧点焊连接有端管，所述端管端部安装有滚轮，所述中管和端管外侧均开设有刻度槽，所述支撑臂顶面和底面中部均安装有摄像头，所述支撑臂顶端安装有焊接电机，所述焊接电机输出轴端安装有电动直线导轨，所述电动直线导轨中部滑动安装有焊枪；

所述支撑臂端部伸入变曲率的罐体内，滚轮接触罐体内壁，摄像头拍摄刻度槽和焊枪端部，驱动电机带动丝杆转动，直至两端刻度槽相同，焊接电机和电动直线导轨带动焊枪移动，直至焊枪端部和焊缝对齐。

优选的所述摄像头输出端和外部控制器输入端电性相连，所述外部控制器输出端分别和驱动电机、焊接电机和电动直线导轨输入端电性相连，所述外部控制器输入端和外部电源输出端电性相连。

优选的所述滑轨内部横截面和支撑臂端部横截面为相互契合的T型，所述滑轨和支撑臂接触位置涂抹有润滑油。

优选的所述端管对应滚轮处开设有凹槽，所述滚轮通过转轴安装于凹槽内。

优选的所述短臂一端安装有端部支撑组件，所述端部支撑组件包括支撑架、活动架、气缸、对齐板、固定板、夹持推杆、弧形弹簧板和防滑垫片；

所述支撑架滑动安装于短臂顶面一端，所述支撑架端部铰接有活动架，所述活动架顶端两侧对称安装有气缸，所述气缸底端转动连接支撑架侧面，所述活动架一侧安装有对齐板，所述对齐板中部安装有固定板，所述固定板顶面和底面均焊接有夹持推杆，所述夹持推杆一端安装有弧形弹簧板，所述弧形弹簧板两端均粘接有防滑垫片。

优选的所述夹持推杆输入端和外部电源输出端电性相连，所述弧形弹簧板外侧为粗糙曲面。

优选的所述短臂和长臂顶面均滑动安装有支撑固定组件，所述支撑固定组件包括活动座、夹持台、支撑电推杆、中板、双向螺杆、夹持框、转动把、气囊、橡胶隔垫和电磁铁；

两个所述活动座分别滑动安装于短臂和长臂顶面，所述活动座顶面活动安装有夹持台，所述活动座内部两侧通过支撑电推杆连接夹持台，所述夹持台中部焊接有中板，所述中板中部转动安装有双向螺杆，所述双向螺杆两侧通过螺纹对称转动安装有夹持框，所述双向螺杆一端安装有转动把，所述夹持框内部粘接有气囊，所述气囊侧面顶端和底端均粘接有橡胶隔垫，所述气囊内部对应橡胶隔垫位置处粘接有电磁铁。

优选的所述支撑电推杆和电磁铁输入端分别和外部电源输出端电性相连，所述电磁铁中心和橡胶隔垫圆心位置对齐。

优选的所述活动座顶面边缘和夹持台底面边缘位置对齐，所述夹持框端面为圆弧形。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明结构科学合理，使用安全方便；

1、设置有对齐追踪组件，支撑臂端部伸入变曲率的罐体内，滚轮接触罐体内壁，摄像头拍摄刻度槽和焊枪端部，驱动电机带动丝杆转动，直至两端刻度槽相同，焊接电机和电动直线导轨带动焊枪移动，直至焊枪端部和焊缝对齐，此过程通过摄像头摄像，外部控制器自动控制，容易对齐，提高了焊接的精度，进而提高了焊接的效率。

2、设置有端部支撑组件，弧形弹簧板被挤压弯曲后送入变曲率的罐体端部内，气缸调节对齐板角度，对齐板侧面和变曲率的罐体端部对齐，夹持推杆推动弧形弹簧板靠近挤压罐体内壁固定，使得焊接的变曲率罐体端部固定，防止其歪斜，辅助对齐追踪组件，防止焊缝歪斜而不易对齐。

3、设置有支撑固定组件，双向螺杆转动，带动夹持框活动直至契合待焊接工件，待焊接工件放置于气囊顶面，气囊被挤压变形，贴合气囊，电磁铁通电吸附待焊接件固定，固定效果好，方便将多个焊接机进行对齐，辅助端部支撑组件和对齐追踪组件，进一步提高焊接效率。

综上，对齐追踪组件通过摄像头摄像，外部控制器自动控制，容易使得焊缝和焊枪对齐，端部支撑组件辅助对齐追踪组件，支撑固定组件则同时辅助端部支撑组件和对齐追踪组件，进一步提高焊接效率。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明对齐追踪组件的结构示意图；

图3是本发明中隔板的安装结构示意图；

图4是本发明端部支撑组件的结构示意图；

图5是本发明气缸的安装结构示意图；

图6是本发明支撑固定组件的结构示意图；

图7是本发明气囊的安装结构示意图；

图中标号：1、滑板；2、短臂；3、长臂；

4、对齐追踪组件；401、滑动座；402、滑轨；403、支撑臂；404、驱动电机；405、丝杆；406、安装管；407、中隔板；408、第一弹簧；409、中管；410、第二弹簧；411、端管；412、滚轮；413、刻度槽；414、摄像头；415、焊接电机；416、电动直线导轨；417、焊枪；

5、端部支撑组件；501、支撑架；502、活动架；503、气缸；504、对齐板；505、固定板；506、夹持推杆；507、弧形弹簧板；508、防滑垫片；

6、支撑固定组件；601、活动座；602、夹持台；603、支撑电推杆；604、中板；605、双向螺杆；606、夹持框；607、转动把；608、气囊；609、橡胶隔垫；610、电磁铁。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例：如图1-7所示，本发明提供一种视觉引导的智能焊缝识别与跟踪设备技术方案，包括：

对齐追踪组件4，支撑臂403端部伸入变曲率的罐体内，滚轮412接触罐体内壁，驱动电机404拍摄刻度槽413和焊枪417端部，驱动电机404带动丝杆405转动，直至两端刻度槽413相同，焊接电机415和电动直线导轨416带动焊枪417移动，直至焊枪417端部和焊缝对齐；

端部支撑组件5，弧形弹簧板507被挤压弯曲后送入变曲率的罐体端部内，气缸503调节对齐板504角度，对齐板504侧面和变曲率的罐体端部对齐，夹持推杆506推动弧形弹簧板507靠近挤压罐体内壁固定；

支撑固定组件6，双向螺杆605转动，带动夹持框606活动直至契合待焊接工件，待焊接工件放置于气囊608顶面，气囊608被挤压变形，贴合气囊608，电磁铁610通电吸附待焊接件固定。

滑板1一端滑动安装有短臂2，滑板1另一端滑动安装有长臂3，长臂3顶面一端安装有对齐追踪组件4，对齐追踪组件4包括滑动座401、滑轨402、支撑臂403、驱动电机404、丝杆405、安装管406、中隔板407、第一弹簧408、中管409、第二弹簧410、端管411、滚轮412、刻度槽413、摄像头414、焊接电机415、电动直线导轨416和焊枪417；

滑动座401滑动安装于长臂3一端，滑动座401顶端安装有滑轨402，滑轨402内部滑动安装有支撑臂403，滑轨402内部横截面和支撑臂403端部横截面为相互契合的T型，滑轨402和支撑臂403接触位置涂抹有润滑油，便于支撑臂403在滑轨402内滑动，滑轨402顶端中部安装有驱动电机404，驱动电机404输出轴处于滑轨402内部位置处连接有丝杆405，丝杆405通过螺孔和支撑臂403相连，支撑臂403一端中部固定贯穿安装有安装管406，安装管406中部焊接有中隔板407，中隔板407两侧均通过第一弹簧408点焊连接有中管409，中管409内部通过第二弹簧410点焊连接有端管411，端管411端部安装有滚轮412，端管411对应滚轮412处开设有凹槽，滚轮412通过转轴安装于凹槽内，便于安装滚轮412，中管409和端管411外侧均开设有刻度槽413，支撑臂403顶面和底面中部均安装有摄像头414，支撑臂403顶端安装有焊接电机415，焊接电机415输出轴端安装有电动直线导轨416，摄像头414输出端和外部控制器输入端电性相连，外部控制器输出端分别和驱动电机404、焊接电机415和电动直线导轨416输入端电性相连，外部控制器输入端和外部电源输出端电性相连，保证摄像头414、驱动电机404、焊接电机415和电动直线导轨416正常工作，电动直线导轨416中部滑动安装有焊枪417。

短臂2一端安装有端部支撑组件5，端部支撑组件5包括支撑架501、活动架502、气缸503、对齐板504、固定板505、夹持推杆506、弧形弹簧板507和防滑垫片508；

支撑架501滑动安装于短臂2顶面一端，支撑架501端部铰接有活动架502，活动架502顶端两侧对称安装有气缸503，气缸503底端转动连接支撑架501侧面，活动架502一侧安装有对齐板504，对齐板504中部安装有固定板505，固定板505顶面和底面均焊接有夹持推杆506，夹持推杆506一端安装有弧形弹簧板507，夹持推杆506输入端和外部电源输出端电性相连，弧形弹簧板507外侧为粗糙曲面，便于夹持固定待焊接罐体，弧形弹簧板507两端均粘接有防滑垫片508。

短臂2和长臂3顶面均滑动安装有支撑固定组件6，支撑固定组件6包括活动座601、夹持台602、支撑电推杆603、中板604、双向螺杆605、夹持框606、转动把607、气囊608、橡胶隔垫609和电磁铁610；

两个活动座601分别滑动安装于短臂2和长臂3顶面，活动座601顶面活动安装有夹持台602，活动座601内部两侧通过支撑电推杆603连接夹持台602，夹持台602中部焊接有中板604，中板604中部转动安装有双向螺杆605，双向螺杆605两侧通过螺纹对称转动安装有夹持框606，活动座601顶面边缘和夹持台602底面边缘位置对齐，夹持框606端面为圆弧形，便于夹持固定焊接件，双向螺杆605一端安装有转动把607，夹持框606内部粘接有气囊608，气囊608侧面顶端和底端均粘接有橡胶隔垫609，气囊608内部对应橡胶隔垫609位置处粘接有电磁铁610，支撑电推杆603和电磁铁610输入端分别和外部电源输出端电性相连，电磁铁610中心和橡胶隔垫609圆心位置对齐，便于电磁铁610吸附焊接件。

本发明的工作原理及使用流程：根据焊接后的长度，沿着滑板1拉动短臂2和长臂3，方便后续的支撑，将变曲率的罐体端部防放置于短臂2顶面的夹持台602顶面，气缸503推动活动架502带动对齐板504转动，弧形弹簧板507被挤压弯曲后送入变曲率的罐体端部内，对齐板504侧面和变曲率的罐体端部对齐，夹持推杆506推动弧形弹簧板507靠近挤压罐体内壁固定，防滑垫片508提高接触位置的摩擦力，使得焊接的变曲率罐体端部固定，防止其歪斜；

双向螺杆605转动，带动夹持框606活动直至契合待焊接工件，待焊接工件放置于气囊608顶面，气囊608被挤压变形，贴合气囊608，消除接触位置的空气，电磁铁610通电，吸附待焊接件固定，此时橡胶隔垫609被挤压形变，固定效果好，再将其余焊接件摆放于长臂3的顶面的夹持台602顶面；

推动长臂3的顶面的活动座601，支撑电推杆603推动夹持台602上升，直至焊缝对齐，滑动座401滑动，支撑臂403端部伸入变曲率的罐体内，滚轮412接触罐体内壁，此时第一弹簧408和第二弹簧410同时收缩，中管409沿着安装管406滑动，端管411沿着中管409滑动，摄像头414拍摄刻度槽413和焊枪417端部，驱动电机404带动丝杆405转动，直至两端刻度槽413相同，使得焊接电机415处于圆心位置，焊接电机415和电动直线导轨416带动焊枪417移动，直至焊枪417端部和焊缝对齐，此过程通过摄像头414摄像，外部控制器自动控制，容易对齐，随后焊接电机415转动，焊枪417进行焊接，提高了焊接的精度，进而提高了焊接的效率；

对齐追踪组件4通过摄像头414摄像，外部控制器自动控制，容易使得焊缝和焊枪417对齐，端部支撑组件5辅助对齐追踪组件4，支撑固定组件6则同时辅助端部支撑组件5和对齐追踪组件4，进一步提高焊接效率。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种视觉引导的智能焊缝识别与跟踪设备，其特征在于，包括滑板（1），所述滑板（1）一端滑动安装有短臂（2），所述滑板（1）另一端滑动安装有长臂（3），所述长臂（3）顶面一端安装有对齐追踪组件（4），所述对齐追踪组件（4）包括滑动座（401）、滑轨（402）、支撑臂（403）、驱动电机（404）、丝杆（405）、安装管（406）、中隔板（407）、第一弹簧（408）、中管（409）、第二弹簧（410）、端管（411）、滚轮（412）、刻度槽（413）、摄像头（414）、焊接电机（415）、电动直线导轨（416）和焊枪（417）；

所述滑动座（401）滑动安装于长臂（3）一端，所述滑动座（401）顶端安装有滑轨（402），所述滑轨（402）内部滑动安装有支撑臂（403），所述滑轨（402）顶端中部安装有驱动电机（404），所述驱动电机（404）输出轴处于滑轨（402）内部位置处连接有丝杆（405），所述丝杆（405）通过螺孔和支撑臂（403）相连，所述支撑臂（403）一端中部固定贯穿安装有安装管（406），所述安装管（406）中部焊接有中隔板（407），所述中隔板（407）两侧均通过第一弹簧（408）点焊连接有中管（409），所述中管（409）内部通过第二弹簧（410）点焊连接有端管（411），所述端管（411）端部安装有滚轮（412），所述中管（409）和端管（411）外侧均开设有刻度槽（413），所述支撑臂（403）顶面和底面中部均安装有摄像头（414），所述支撑臂（403）顶端安装有焊接电机（415），所述焊接电机（415）输出轴端安装有电动直线导轨（416），所述电动直线导轨（416）中部滑动安装有焊枪（417）；

所述支撑臂（403）端部伸入变曲率的罐体内，滚轮（412）接触罐体内壁，摄像头（414）拍摄刻度槽（413）和焊枪（417）端部，驱动电机（404）带动丝杆（405）转动，直至两端刻度槽（413）相同，焊接电机（415）和电动直线导轨（416）带动焊枪（417）移动，直至焊枪（417）端部和焊缝对齐。

2.根据权利要求1所述的一种视觉引导的智能焊缝识别与跟踪设备，其特征在于，所述摄像头（414）输出端和外部控制器输入端电性相连，所述外部控制器输出端分别和驱动电机（404）、焊接电机（415）和电动直线导轨（416）输入端电性相连，所述外部控制器输入端和外部电源输出端电性相连。

3.根据权利要求2所述的一种视觉引导的智能焊缝识别与跟踪设备，其特征在于，所述滑轨（402）内部横截面和支撑臂（403）端部横截面为相互契合的T型，所述滑轨（402）和支撑臂（403）接触位置涂抹有润滑油。

4.根据权利要求2所述的一种视觉引导的智能焊缝识别与跟踪设备，其特征在于，所述端管（411）对应滚轮（412）处开设有凹槽，所述滚轮（412）通过转轴安装于凹槽内。

5.根据权利要求1所述的一种视觉引导的智能焊缝识别与跟踪设备，其特征在于，所述短臂（2）一端安装有端部支撑组件（5），所述端部支撑组件（5）包括支撑架（501）、活动架（502）、气缸（503）、对齐板（504）、固定板（505）、夹持推杆（506）、弧形弹簧板（507）和防滑垫片（508）；

所述支撑架（501）滑动安装于短臂（2）顶面一端，所述支撑架（501）端部铰接有活动架（502），所述活动架（502）顶端两侧对称安装有气缸（503），所述气缸（503）底端转动连接支撑架（501）侧面，所述活动架（502）一侧安装有对齐板（504），所述对齐板（504）中部安装有固定板（505），所述固定板（505）顶面和底面均焊接有夹持推杆（506），所述夹持推杆（506）一端安装有弧形弹簧板（507），所述弧形弹簧板（507）两端均粘接有防滑垫片（508）。

6.根据权利要求5所述的一种视觉引导的智能焊缝识别与跟踪设备，其特征在于，所述夹持推杆（506）输入端和外部电源输出端电性相连，所述弧形弹簧板（507）外侧为粗糙曲面。

7.根据权利要求1所述的一种视觉引导的智能焊缝识别与跟踪设备，其特征在于，所述短臂（2）和长臂（3）顶面均滑动安装有支撑固定组件（6），所述支撑固定组件（6）包括活动座（601）、夹持台（602）、支撑电推杆（603）、中板（604）、双向螺杆（605）、夹持框（606）、转动把（607）、气囊（608）、橡胶隔垫（609）和电磁铁（610）；

两个所述活动座（601）分别滑动安装于短臂（2）和长臂（3）顶面，所述活动座（601）顶面活动安装有夹持台（602），所述活动座（601）内部两侧通过支撑电推杆（603）连接夹持台（602），所述夹持台（602）中部焊接有中板（604），所述中板（604）中部转动安装有双向螺杆（605），所述双向螺杆（605）两侧通过螺纹对称转动安装有夹持框（606），所述双向螺杆（605）一端安装有转动把（607），所述夹持框（606）内部粘接有气囊（608），所述气囊（608）侧面顶端和底端均粘接有橡胶隔垫（609），所述气囊（608）内部对应橡胶隔垫（609）位置处粘接有电磁铁（610）。

8.根据权利要求7所述的一种视觉引导的智能焊缝识别与跟踪设备，其特征在于，所述支撑电推杆（603）和电磁铁（610）输入端分别和外部电源输出端电性相连，所述电磁铁（610）中心和橡胶隔垫（609）圆心位置对齐。

9.根据权利要求8所述的一种视觉引导的智能焊缝识别与跟踪设备，其特征在于，所述活动座（601）顶面边缘和夹持台（602）底面边缘位置对齐，所述夹持框（606）端面为圆弧形。

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