CN115178924A - 一种基于机器视觉的自动焊具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于机器视觉的自动焊具，属于焊接设备技术领域，包括底座，所述底座顶部固定安装有保护壳，所述保护壳内腔一侧固定安装有侧板，所述侧板一侧固定安装有机械臂，所述机械臂底端固定安装有焊机主体。本发明中，导热材质的降温环能够有效避免焊烟的初始高温对吸附滤芯的影响，处理后的焊烟余温能够通过降温环传导至顶侧吸尘罩内，微型气泵在将具有余温的空气通过后侧泵气软管后送入底侧吹扫罩内，吹扫罩内送出的带有余热的空气能够对后续行进方向的焊缝进行预热，通过吸尘罩和微型气泵的配合，减少焊接过程中焊烟对焊缝机器视觉识别效率以及精度的影响，提高机器视觉处理精度。

Description

一种基于机器视觉的自动焊具

技术领域

本发明属于焊接设备技术领域，尤其涉及一种基于机器视觉的自动焊具。

背景技术

随着科技的发展，在工业领域需要使用到焊接机床来对设备或产品进行焊接处理，来保证相应的连接强度，在进行焊接时，由于焊接的角度调整比较不便，多通过人工进行焊缝对接处理，但人工成本较高，现有通过使用机器视觉识别焊缝行程来进行自主焊接处理。

中国专利文献CN105397244B公开了一种管桩端板多工位机器人智能焊接系统，包括控制系统、夹具系统、机器视觉系统、机器人系统、焊接系统和安全防护系统。控制系统包括机器人控制柜、PLC控制柜、机器视觉系统和人机界面；机器人系统包括两个供料机器人、两个焊接机器人和一个上料机器人；两个供料机器人背向放置，两个焊接机器人并排放置在两个供料机器人中间偏前位置；PLC控制柜与所述机器人控制柜通信，机器人控制柜控制机器人本体运动；焊接系统与焊接机器人控制柜连接，焊接机器人本体控制焊枪完成焊接。该方案能够准确识别焊缝位置和宽度，实现自动识别焊缝信息；上料机器人自动上料，降低劳动强度，实现上料、供料和焊接全过程的高度自动化，但在实际使用时，仍存在一定的缺点，如焊接时的焊烟在飞溅过程中容易影响到机器视觉的视觉处理效果，机器视觉系统对焊缝行程的判定容易出现误差，不能很好的满足焊接加工处理需要。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决焊接时的焊烟在飞溅过程中容易影响到机器视觉的视觉处理效果，机器视觉系统对焊缝行程容易出现误差，不能很好的满足焊接加工处理需要的问题，而提出的一种基于机器视觉的自动焊具。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于机器视觉的自动焊具，包括底座，所述底座顶部固定安装有保护壳，所述保护壳内腔一侧固定安装有侧板，所述侧板一侧固定安装有机械臂，所述机械臂底端固定安装有焊机主体，所述焊机主体底部设有传动机构，所述传动机构底部传动连接有引导锥罩，所述焊机主体的焊头穿设于引导锥罩一侧轴心位置，所述焊机主体的焊头一侧通过夹持环固定安装有机器视觉探头，所述引导锥罩底部固定安装有除烟机构，所述除烟机构外壁一侧固定安装有刮料机构，所述除烟机构外壁远离刮料机构一侧固定安装有用于吸收焊接预热空气的热回收机构；

所述除烟机构包括引导罩，所述引导罩固定连接在引导锥罩底部，所述引导罩内侧壁和外侧壁均环绕贯穿开设有多个用于焊烟进入的第一引导槽，所述引导罩底侧环绕等距开设有多个第二引导槽，所述引导罩内腔底部贴合放置有吸附滤芯，所述吸附滤芯内腔固定安装有降温环，所述吸附滤芯和降温环顶部与热回收机构相贴合。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述降温环为铜制换热构件，且降温环内腔开设有多个锥形的反射槽。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述热回收机构包括微型气泵，所述微型气泵进气口通过抽气软管连通有吸尘罩，所述吸尘罩套设在吸附滤芯和降温环顶部，所述吸尘罩内部气腔连通有多个进气口，所述微型气泵底部固定连接有第二固定板，所述第二固定板固定连接在引导锥罩一侧，所述微型气泵出气口一侧连通有泵气软管，所述泵气软管穿过第二固定板并连通有吹扫罩，所述吹扫罩固定连接在第二固定板底部。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述刮料机构包括第一固定板，所述第一固定板固定连接在引导锥罩一侧，所述第一固定板底部两侧均固定连接有铰接块，且两侧铰接块之间通过销轴铰接有敲击板，所述敲击板顶部固定连接有弹力体，所述弹力体顶部与第一固定板底部一侧固定连接。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述敲击板远离铰接块的一侧开设有铰接槽，且铰接槽内腔通过销轴铰接有敲击块，所述敲击块前端横截面形状呈锥形。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述传动机构包括传动齿轮，所述传动齿轮通过轴承转动连接在焊机主体外部，所述传动齿轮一侧啮合有主动齿轮，所述主动齿轮底部与引导锥罩顶部一侧固定连接，所述传动齿轮底侧轴心位置固定安装有电机，所述焊机主体外部固定安装有保护套，所述电机底部固定安装在保护套内腔一侧。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述底座顶部固定安装有直线模组，所述直线模组包括驱动部、传动丝杆和丝杆座，所述丝杆座与传动丝杆螺纹连接，且丝杆座顶部固定安装有夹具主体，所述夹具主体底部与底座顶部相贴合。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述保护壳一侧开设有用于取料的开口，且开口内腔通过销轴铰接有盖板。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明中，当焊机主体工作通过焊头将助焊剂与焊缝进行焊接处理，当焊接产生焊烟遮蔽到机器视觉探头的观察时，微型气泵工作能够通过抽气软管抽取吸尘罩内空气，焊烟以及废屑通过周侧的第一引导槽和底部的第二引导槽进入，焊烟内的微型颗粒能够在降温环的反射槽内进行往复反射，较大的颗粒物能够粘附反射槽表面，较小的颗粒物在抽吸气体的作用下进入一侧吸附滤芯内进行过滤吸附，导热材质的降温环能够有效避免焊烟的初始高温对吸附滤芯的影响，处理后的焊烟余温能够通过降温环传导至顶侧吸尘罩内，微型气泵在将具有余温的空气通过后侧泵气软管后送入底侧吹扫罩内，吹扫罩内送出的带有余热的空气能够对后续行进方向的焊缝进行预热，通过吸尘罩和微型气泵的配合，减少焊接过程中焊烟对焊缝机器视觉识别效率以及精度的影响，提高机器视觉处理精度。

2、本发明中，通过设计的传动机构，电机输出轴转动能够带动主动齿轮转动，主动齿轮转动能够带动传动齿轮转动，传动齿轮转动能够带动底部引导锥罩和两侧第一固定板以及第二固定板移动，调节第一固定板和第二固定板的相对朝向角度，满足对不规则焊缝的预热调节能力。

3、本发明中，当焊机主体通过机械臂移动时，引导锥罩通过第一固定板拉动底侧敲击板移动，敲击板移动能够通过一侧敲击块与焊接完成后的焊缝进行接触，敲击块与焊缝接触时，能够对焊缝表面残留的助焊剂进行清除，敲击块能够通过销轴相对偏转，避免助焊剂残留在焊缝影响到后续处理效果，同时，敲击板能够通过后侧销轴在铰接块内转动，实现对焊缝内不同残留厚度助剂的充分刮除，满足对焊接焊缝的后续处理需要。

附图说明

图1为本发明提出的一种基于机器视觉的自动焊具的整体结构示意图；

图2为本发明提出的一种基于机器视觉的自动焊具的爆炸结构示意图；

图3为本发明提出的一种基于机器视觉的自动焊具的爆炸拆分结构示意图；

图4为本发明提出的一种基于机器视觉的自动焊具的横向结构示意图；

图5为图4中A部分放大的结构示意图；

图6为本发明提出的一种基于机器视觉的自动焊具的测试结构示意图；

图7为本发明提出的一种基于机器视觉的自动焊具的展开结构示意图；

图8为本发明提出的一种基于机器视觉的自动焊具的后视结构示意图；

图9为本发明提出的一种基于机器视觉的自动焊具的除烟机构结构示意图；

图10为本发明提出的一种基于机器视觉的自动焊具的吸附滤芯装配结构示意图。

图例说明：

1、底座；2、保护壳；3、机械臂；4、夹具主体；5、焊机主体；6、刮料机构；601、第一固定板；602、铰接块；603、敲击板；604、弹力体；605、敲击块；7、传动机构；701、传动齿轮；702、主动齿轮；703、电机；8、除烟机构；801、引导罩；802、第一引导槽；803、第二引导槽；9、热回收机构；901、第二固定板；902、吹扫罩；903、泵气软管；904、微型气泵；905、抽气软管；906、吸尘罩；10、引导锥罩；11、保护套；12、夹持环；13、机器视觉探头；14、侧板；15、盖板；16、直线模组；17、吸附滤芯；18、降温环。

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作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1-10，本发明提供一种技术方案：一种基于机器视觉的自动焊具，包括底座1，所述底座1顶部固定安装有保护壳2，所述保护壳2内腔一侧固定安装有侧板14，所述侧板14一侧固定安装有机械臂3，所述机械臂3底端固定安装有焊机主体5，所述焊机主体5底部设有传动机构7，所述传动机构7底部传动连接有引导锥罩10，所述焊机主体5的焊头穿设于引导锥罩10一侧轴心位置，所述焊机主体5的焊头一侧通过夹持环12固定安装有机器视觉探头13，所述引导锥罩10底部固定安装有除烟机构8，所述除烟机构8外壁一侧固定安装有刮料机构6，所述除烟机构8外壁远离刮料机构6一侧固定安装有热回收机构9；

所述除烟机构8包括引导罩801，所述引导罩801固定连接在引导锥罩10底部，所述引导罩801内侧壁和外侧壁均环绕贯穿开设有多个用于焊烟进入的第一引导槽802，所述引导罩801底侧环绕等距开设有多个第二引导槽803，所述引导罩801内腔底部贴合放置有吸附滤芯17，所述吸附滤芯17内腔固定安装有降温环18，所述吸附滤芯17和降温环18顶部与热回收机构9相贴合，所述降温环18为铜制换热构件，且降温环18内腔开设有多个锥形的反射槽，所述热回收机构9包括微型气泵904，所述微型气泵904进气口通过抽气软管905连通有吸尘罩906，所述吸尘罩906套设在吸附滤芯17和降温环18顶部，所述吸尘罩906内部气腔连通有多个进气口，所述微型气泵904底部固定连接有第二固定板901，所述第二固定板901固定连接在引导锥罩10一侧，所述微型气泵904出气口一侧连通有泵气软管903，所述泵气软管903穿过第二固定板901并连通有吹扫罩902，所述吹扫罩902固定连接在第二固定板901底部。

实施方式具体为：通过设计的引导锥罩10，引导锥罩10能够保证遮蔽效果，避免焊烟向外的延展，当需要进行焊接时，机器视觉探头13能够对一侧焊烟主体的焊头位置进行视觉处理得到焊缝行进位置，并且在识别出焊接行程后，通过PLC控制机械臂3运动进行焊接，当焊机主体5工作通过焊头将助焊剂与焊缝进行焊接处理，当焊接产生焊烟遮蔽到机器视觉探头13的观察时，微型气泵904工作能够通过抽气软管905抽取吸尘罩906内空气，吸尘罩906能够抽吸作用下将烟尘通过周侧的第一引导槽802和底部的第二引导槽803将焊烟以及杂质进行抽吸，焊烟内的微型颗粒能够通过降温环18一侧反射槽的作用下进行往复反射，较大的颗粒物能够粘附反射槽表面，较小的颗粒物在抽吸气体的作用下进入一侧吸附滤芯17内进行过滤吸附，导热材质的降温环18能够有效避免焊烟的初始高温对吸附滤芯17的影响，同时处理后的焊烟余温能够通过降温环18传导至顶侧吸尘罩906内，微型气泵904在将具有余温的空气通过后侧泵气软管903后送入底侧吹扫罩902内，吹扫罩902内送出的带有余热的空气能够对后续行进方向的焊缝进行预热，从而能够通过吸尘罩906和微型气泵904的配合，减少焊接过程中焊烟对焊缝机器视觉识别效率以及精度的影响，提高机器视觉处理精度。

请参阅图3，所述传动机构7包括传动齿轮701，所述传动齿轮701通过轴承转动连接在焊机主体5外部，所述传动齿轮701一侧啮合有主动齿轮702，所述主动齿轮702底部与引导锥罩10顶部一侧固定连接，所述传动齿轮701底侧轴心位置固定安装有电机703，所述焊机主体5外部固定安装有保护套11，所述电机703底部固定安装在保护套11内腔一侧。

实施方式具体为：通过设计的传动机构7，在进行焊接时，为了保证对焊缝行程的匹配角度，电机703输出轴转动能够带动主动齿轮702转动，主动齿轮702转动能够带动传动齿轮701转动，传动齿轮701转动能够带动底部引导锥罩10和两侧第一固定板601以及第二固定板901移动，从而能够调节第一固定板601和第二固定板901的相对朝向角度，满足对焊缝角度的调节适配，满足对不规则焊缝的预热调节能力，通过设计的保护套11，能够保证电机703装置的稳定性，提高传动齿轮701和主动齿轮702啮合传动的稳定性。

请参阅图3-5，所述刮料机构6包括第一固定板601，所述第一固定板601固定连接在引导锥罩10一侧，所述第一固定板601底部两侧均固定连接有铰接块602，且两侧铰接块602之间通过销轴铰接有敲击板603，所述敲击板603顶部固定连接有弹力体604，所述弹力体604顶部与第一固定板601底部一侧固定连接，所述敲击板603远离铰接块602的一侧开设有铰接槽，且铰接槽内腔通过销轴铰接有敲击块605，所述敲击块605前端横截面形状呈锥形。

实施方式具体为：当焊机主体5通过机械臂3移动时，引导锥罩10能够通过一侧第一固定板601拉动底侧敲击板603移动，敲击板603移动能够通过一侧敲击块605与焊接完成后的焊缝进行接触，敲击块605与焊缝接触时，能够对焊缝表面残留的助焊剂进行清除，并且敲击块605能够通过销轴相对偏转，避免助焊剂残留在焊缝影响到后续处理效果，同时，敲击板603能够通过后侧销轴在铰接块602内转动，从而能够实现对焊缝内不同残留厚度助剂的充分刮除，满足对焊接焊缝的后续处理效果，通过设计的敲击块605，前端为锥形的敲击块605能够提高对焊缝残留助剂的破碎处理效果。

请参阅图7，所述底座1顶部固定安装有直线模组16，所述直线模组16包括驱动部、传动丝杆和丝杆座，所述丝杆座与传动丝杆螺纹连接，且丝杆座顶部固定安装有夹具主体4，所述夹具主体4底部与底座1顶部相贴合，所述保护壳2一侧开设有用于取料的开口，且开口内腔通过销轴铰接有盖板15。

实施方式具体为：通过设计的夹具主体4，卡盘夹具主体4能够对两侧焊接产品进行夹持处理，并且电机703输出轴转动能够带传动丝杆转动，传动丝杆转动能够带动丝杆座移动，丝杆座移动能够带动夹具主体4移动相对位置，满足夹持后的位置调节需要。

工作原理：使用时，当需要进行焊接时，机器视觉探头13对一侧焊烟主体的焊头位置进行视觉处理得到焊缝行进位置，在识别出焊接行程后，通过PLC控制机械臂3运动进行焊接，当焊机主体5工作通过焊头将助焊剂与焊缝进行焊接处理，当焊接产生焊烟遮蔽到机器视觉探头13的观察时，微型气泵904工作通过抽气软管905抽取吸尘罩906内空气，吸尘罩906抽吸作用下将烟尘通过周侧的第一引导槽802和底部的第二引导槽803将焊烟以及杂质进行抽吸，焊烟内的微型颗粒通过降温环18一侧反射槽的作用下进行往复反射，较大的颗粒物粘附反射槽表面，较小的颗粒物在抽吸气体的作用下进入一侧吸附滤芯17内进行过滤吸附，导热材质的降温环18有效避免焊烟的初始高温对吸附滤芯17的影响，处理后的焊烟余温通过降温环18传导至顶侧吸尘罩906内，微型气泵904在将具有余温的空气通过后侧泵气软管903后送入底侧吹扫罩902内，吹扫罩902内送出的带有余热的空气对后续行进方向的焊缝进行预热，减少焊接过程中焊烟对焊缝机器视觉识别效率以及精度的影响；

电机703输出轴转动带动主动齿轮702转动，主动齿轮702转动带动传动齿轮701转动，传动齿轮701转动带动底部引导锥罩10和两侧第一固定板601以及第二固定板901移动，调节第一固定板601和第二固定板901的相对朝向角度，对不规则焊缝的预热调节能力；

当焊机主体5通过机械臂3移动时，引导锥罩10通过一侧第一固定板601拉动底侧敲击板603移动，敲击板603移动通过一侧敲击块605与焊接完成后的焊缝进行接触，敲击块605与焊缝接触时，对焊缝表面残留的助焊剂进行清除，敲击块605通过销轴相对偏转，避免助焊剂残留在焊缝影响到后续处理效果，敲击板603通过后侧销轴在铰接块602内转动，对焊缝内不同残留厚度助剂的充分刮除，卡盘夹具主体4对两侧焊接产品进行夹持处理，电机703输出轴转动带传动丝杆转动，传动丝杆转动带动丝杆座移动，丝杆座移动带动夹具主体4移动相对位置。

以上所述，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 (8)

1.一种基于机器视觉的自动焊具，包括底座（1），所述底座（1）顶部固定安装有保护壳（2），所述保护壳（2）内腔一侧固定安装有侧板（14），所述侧板（14）一侧固定安装有机械臂（3），所述机械臂（3）底端固定安装有焊机主体（5），其特征在于，所述焊机主体（5）底部设有传动机构（7），所述传动机构（7）底部传动连接有引导锥罩（10），所述焊机主体（5）的焊头穿设于引导锥罩（10）一侧轴心位置，所述焊机主体（5）的焊头一侧通过夹持环（12）固定安装有机器视觉探头（13），所述引导锥罩（10）底部固定安装有除烟机构（8），所述除烟机构（8）外壁一侧固定安装有刮料机构（6），所述除烟机构（8）外壁远离刮料机构（6）一侧固定安装有用于吸收焊接预热空气的热回收机构（9）；

所述除烟机构（8）包括引导罩（801），所述引导罩（801）固定连接在引导锥罩（10）底部，所述引导罩（801）内侧壁和外侧壁均环绕贯穿开设有多个用于焊烟进入的第一引导槽（802），所述引导罩（801）底侧环绕等距开设有多个第二引导槽（803），所述引导罩（801）内腔底部贴合放置有吸附滤芯（17），所述吸附滤芯（17）内腔固定安装有降温环（18），所述吸附滤芯（17）和降温环（18）顶部与热回收机构（9）相贴合。

2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的自动焊具，其特征在于，所述降温环（18）为铜制换热构件，且降温环（18）内腔开设有多个锥形的反射槽。

3.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的自动焊具，其特征在于，所述热回收机构（9）包括微型气泵（904），所述微型气泵（904）进气口通过抽气软管（905）连通有吸尘罩（906），所述吸尘罩（906）套设在吸附滤芯（17）和降温环（18）顶部，所述吸尘罩（906）内部气腔连通有多个进气口，所述微型气泵（904）底部固定连接有第二固定板（901），所述第二固定板（901）固定连接在引导锥罩（10）一侧，所述微型气泵（904）出气口一侧连通有泵气软管（903），所述泵气软管（903）穿过第二固定板（901）并连通有吹扫罩（902），所述吹扫罩（902）固定连接在第二固定板（901）底部。

4.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的自动焊具，其特征在于，所述刮料机构（6）包括第一固定板（601），所述第一固定板（601）固定连接在引导锥罩（10）一侧，所述第一固定板（601）底部两侧均固定连接有铰接块（602），且两侧铰接块（602）之间通过销轴铰接有敲击板（603），所述敲击板（603）顶部固定连接有弹力体（604），所述弹力体（604）顶部与第一固定板（601）底部一侧固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于机器视觉的自动焊具，其特征在于，所述敲击板（603）远离铰接块（602）的一侧开设有铰接槽，且铰接槽内腔通过销轴铰接有敲击块（605），所述敲击块（605）前端横截面形状呈锥形。

6.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的自动焊具，其特征在于，所述传动机构（7）包括传动齿轮（701），所述传动齿轮（701）通过轴承转动连接在焊机主体（5）外部，所述传动齿轮（701）一侧啮合有主动齿轮（702），所述主动齿轮（702）底部与引导锥罩（10）顶部一侧固定连接，所述传动齿轮（701）底侧轴心位置固定安装有电机（703），所述焊机主体（5）外部固定安装有保护套（11），所述电机（703）底部固定安装在保护套（11）内腔一侧。

7.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的自动焊具，其特征在于，所述底座（1）顶部固定安装有直线模组（16），所述直线模组（16）包括驱动部、传动丝杆和丝杆座，所述丝杆座与传动丝杆螺纹连接，且丝杆座顶部固定安装有夹具主体（4），所述夹具主体（4）底部与底座（1）顶部相贴合。

8.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的自动焊具，其特征在于，所述保护壳（2）一侧开设有用于取料的开口，且开口内腔通过销轴铰接有盖板（15）。

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