CN116532864B - 一种基于视觉成像的环缝焊接型机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及环缝焊接技术领域，并公开了一种基于视觉成像的环缝焊接型机器人，包括焊接工作台、焊接机器人手臂、环缝焊接机构和对中夹持机构，焊接机器人手臂与对中夹持机构均设置在焊接工作台上，焊接机器人手臂位于对中夹持机构的一侧，环缝焊接机构安装在焊接机器人手臂的执行端上；环缝焊接机构包括转动设置的焊接环，焊接环的内壁设置有焊接枪和焊缝跟踪传感器，焊接枪具有沿焊接环轴向移动的自由度。焊缝跟踪传感器与焊接枪均具有环形移动自由度与直线移动自由度，使焊缝跟踪传感器能够对环缝进行采集成像，从而提前规划焊接枪的焊接路径，完成对环缝不间断的自动焊接，实现了管材的全自动焊接，避免出现多焊或少焊的情况。

Description

一种基于视觉成像的环缝焊接型机器人

技术领域

本发明涉及环缝焊接技术领域，具体为一种基于视觉成像的环缝焊接型机器人。

背景技术

焊缝跟踪传感器主要由CCD相机、半导体激光器、激光保护镜片、防飞溅挡板和风冷装置组成，利用光学传播与成像原理，得到激光扫描区域内各个点的位置信息，通过复杂的程序算法完成对常见焊缝的在线实时检测。环缝焊接是各种圆形、环形焊缝的焊接，焊接成型的焊缝是封闭的圆环形，广泛用在管材相连中，管材的相连通常是将两个管材对中接触并焊接环缝，由于环缝呈环形的特殊型，需要使焊接机器人携带焊缝跟踪机器人绕着管材的轴线呈环形转动，实现对环缝的覆盖式检测与焊接，然后现有的焊接机器人不具备环形转动的自由度，导致无法自动导航规划焊接路径，达到自动焊接的效果，因此，目前针对管材的相连焊接一般采用半自动的方式进行，通过转动管材将环缝的不同位置暴露在焊枪的焊接范围内，由于管材处于焊接状态，两个管材的连接不稳定，对两个管材的同步转动精确要求较高，不然容易使焊接位置产生扭力，从而影响焊接效果，当焊接完成后，需检测焊缝焊接情况，对焊接不足的位置进行补焊，此半自动的焊接方式降低了焊接效率，因此，实现环缝自动化和智能化焊接是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于视觉成像的环缝焊接型机器人，焊缝跟踪传感器与焊接枪均具有环形移动自由度与直线移动自由度，使焊缝跟踪传感器能够对环缝进行采集成像，从而提前规划焊接枪的焊接路径，完成对环缝不间断的自动焊接，实现了管材的全自动焊接，避免出现多焊或少焊的情况，提高了焊接质量以及焊接效率。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于视觉成像的环缝焊接型机器人，包括焊接工作台、焊接机器人手臂、环缝焊接机构和对中夹持机构，所述焊接机器人手臂与对中夹持机构均设置在所述焊接工作台上，所述焊接机器人手臂位于所述对中夹持机构的一侧，所述环缝焊接机构安装在所述焊接机器人手臂的执行端上；

所述环缝焊接机构包括横梁、圆形安装板、中空驱动环和焊接环，所述横梁连接所述焊接机器人手臂的执行端，所述圆形安装板滑动连接在所述横梁的底部，所述圆形安装板沿着所述横梁的长度方向移动，所述圆形安装板上同轴开设有圆形槽，所述圆形安装板在所述圆形槽内贯穿开设有通孔，所述中空驱动环转动装配在所述通孔内，所述中空驱动环上套装有外齿圈，所述圆形槽的内壁固定有内齿圈，所述内齿圈与外齿圈之间圆周均布有多个中间齿轮，所述中间齿轮通过中间轴转动连接所述圆形安装板，所述中间齿轮同时啮合于所述内齿圈与外齿圈，所述焊接环转动连接所述中间轴，所述焊接环的内壁设置有焊接枪和焊缝跟踪传感器，所述焊缝跟踪传感器位于所述焊接枪行径路径的正前方。

在一些实施例中，所述焊接环上沿自身轴向贯穿开设有条形槽，所述条形槽内安装有直线驱动模组，所述直线驱动模组平行于所述焊接环的轴向，所述直线驱动模组的滑座上设置有焊接安装板，所述焊接安装板上贯穿开设有矩形槽，所述焊接枪穿设在所述矩形槽内，所述焊接安装板的侧壁螺纹连接有紧固螺钉，所述紧固螺钉将所述焊接枪抵紧在所述矩形槽的内壁上。

在一些实施例中，所述横梁的底部沿自身长度方向开设有滑槽，所述滑槽内转动设置有丝杠，所述丝杠上螺纹套装有滑块，所述滑块滑动适配在所述滑槽内，所述圆形安装板固定安装在所述滑块的底部，所述横梁内设有驱动腔，所述驱动腔内转动设置有第一驱动轴，所述第一驱动轴上套装有第一齿轮，所述丝杠上套装有第二齿轮，所述第二齿轮啮合所述第一齿轮。

在一些实施例中，所述驱动腔内转动设置有蜗杆轴，所述横梁的外侧壁转动连接有第二驱动轴，所述第二驱动轴的一端穿入所述驱动腔内设置有蜗轮，所述蜗轮啮合于所述蜗杆轴，所述第二驱动轴的另一端套装有第一皮带轮，所述中空驱动环上套装有第二皮带轮，所述第二皮带轮通过皮带与所述第一皮带轮传动连接。

在一些实施例中，所述驱动腔内转动设置有主轴，所述主轴位于所述蜗杆轴与第一驱动轴之间，所述主轴上套装有第三齿轮，所述横梁的顶部安装有电机，所述电机的输出轴上设置有第四齿轮，所述第四齿轮啮合于所述第三齿轮，所述主轴的两端均套装有滑移摩擦盘，所述滑移摩擦盘沿着所述主轴的轴向移动，所述蜗杆轴靠近所述主轴的一端固定套设有第一摩擦盘，所述第一摩擦盘与其中一所述滑移摩擦盘接触或分离，所述第一驱动轴靠近所述主轴的一端固定套设有第二摩擦盘，所述第二摩擦盘与另一所述滑移摩擦盘接触或分离。

在一些实施例中，所述主轴的两端均开设有花键槽，所述花键槽内设置有复位弹簧，所述滑移摩擦盘的内壁固定有花键齿，所述花键齿滑动适配在所述花键槽内，所述复位弹簧的两端分别连接所述花键齿与主轴，两个所述滑移摩擦盘之间设置有两组环形电磁铁，所述环形电磁铁固定于所述横梁，两组所述环形电磁铁一一对应两个所述滑移摩擦盘，所述滑移摩擦盘靠近所述环形电磁铁的端面固定有磁性盘，所述环形电磁铁通电产生与所述磁性盘磁性相同的磁极，当所述复位弹簧处于常态时，所述第一摩擦盘与第二摩擦盘均与对应的所述滑移摩擦盘呈分离状态。

在一些实施例中，所述中空驱动环的内壁嵌设有四组距离传感器，四组所述距离传感器呈圆周均布。

在一些实施例中，所述对中夹持机构包括中空夹持盘和多个夹持条，所述中空夹持盘上同轴开设有圆形驱动槽，多个所述夹持条绕所述中空夹持盘的圆心呈圆周均布，所述夹持条滑动适配于所述中空夹持盘，所述夹持条靠近所述中空夹持盘圆心的一端固定橡胶垫，所述圆形驱动槽内转动设置有多个圆柱长齿轮，多个所述圆柱长齿轮与多个所述夹持条一一对应，所述圆形驱动槽内设置有驱动内齿圈，所述驱动内齿圈转动连接于所述中空夹持盘，所述驱动内齿圈啮合于所述圆柱长齿轮，所述夹持条的侧壁固定有齿条，所述齿条与所述圆柱长齿轮啮合。

在一些实施例中，所述驱动内齿圈上固定套装有驱动外齿圈，所述中空夹持盘内转动设置有主动齿轮，所述主动齿轮啮合于所述驱动外齿圈，所述中空夹持盘的端面开设有驱动孔，所述驱动孔内活动设置有内六角轴，所述内六角轴同轴连接所述主动齿轮。

在一些实施例中，所述驱动内齿圈上固定套装有棘轮，所述棘轮位于所述驱动外齿圈的上方，所述中空夹持盘内设置有棘爪轴，所述棘爪轴通过扭簧连接所述中空夹持盘，所述棘爪轴上滑动套设有棘爪，所述棘爪的内壁固定有限位滑块，所述棘爪轴的侧壁开设有限位滑槽，所述限位滑块滑动适配在所述限位滑槽内，所述棘爪轴上套设有弹簧，所述弹簧的两端分别连接所述中空夹持盘与棘爪，当所述扭簧处于常态时，所述棘爪适配于所述棘轮的棘轮槽内。

本发明的有益效果是：

1、在焊接机器人手臂的执行端上安装环缝焊接机构，由环缝焊接机构中的中空驱动环带动中间齿轮转动，由于中间齿轮同时啮合外齿圈与内齿圈，且内齿圈处于固定状态，从而使中间齿轮具有绕中空驱动环圆心转动的自由度，同时还具有绕自身轴线转动的自由度，进而使焊接环具有绕中空驱动环圆心转动的自由度，使焊接环能携带焊接枪与焊缝跟踪传感器绕着管材的环缝呈环形转动，使焊缝跟踪传感器能够对环缝进行采集成像，从而提前规划焊接枪的焊接路径，完成对环缝不间断的自动焊接，实现了管材的全自动焊接，避免出现多焊或少焊的情况，提高了焊接质量以及焊接效率。

2、中空驱动环的内壁圆周嵌设有四组距离传感器，通过距离传感器调整焊接环的位置，使焊接环与管材同轴设置，保证焊接枪与环缝之间的焊接距离不变，避免焊接枪碰撞管材造成损坏，或者焊接枪与焊缝之间的距离过大影响焊接质量，其次，还能保证焊缝跟踪传感器的成像距离保持不变，使环缝的成像更加清晰，间接提高了焊接质量。

3、焊接环的位置调节自由度与焊接环的环形转动自由度均通过电机驱动，同时焊接环的位置调节自由度与焊接环的环形转动自由度相互独立且互不干扰，能够快速的完成焊接环的位置调整动作与焊接动作的切换，从而减少了驱动设备的设置，使环缝焊接机构的结构更加紧凑。

4、通过对中夹持机构对管材进行对中夹持，并通过棘轮与棘爪的配合防止驱动内齿圈反转，具有自锁的效果，从而保持夹持条对管材的夹持稳定性，避免管材在焊接的过程中出现偏移的情况，保证管材的夹持动作不会影响管材的焊接质量。

附图说明

图1为本发明一种基于视觉成像的环缝焊接型机器人中环缝焊接机构的示意图一；

图2为本发明一种基于视觉成像的环缝焊接型机器人的整体结构示意图；

图3为本发明一种基于视觉成像的环缝焊接型机器人中环缝焊接机构的示意图二；

图4为本发明一种基于视觉成像的环缝焊接型机器人中环缝焊接机构的示意图三；

图5为图4中B处放大图；

图6为本发明一种基于视觉成像的环缝焊接型机器人中环缝焊接机构的侧视图；

图7为本发明一种基于视觉成像的环缝焊接型机器人中横梁的内部结构示意图；

图8为图7中A处放大图；

图9为本发明一种基于视觉成像的环缝焊接型机器人中对中夹持机构的结构示意图；

图10为本发明一种基于视觉成像的环缝焊接型机器人中对中夹持机构的局部示意图；

图11为图10中C处放大图；

图中，1-焊接工作台，2-焊接机器人手臂，3-环缝焊接机构，4-对中夹持机构，5-横梁，6-圆形安装板，7-中空驱动环，8-焊接环，9-圆形槽，10-通孔，11-外齿圈，12-内齿圈，13-中间齿轮，14-中间轴，15-焊接枪，16-焊缝跟踪传感器，17-条形槽，18-直线驱动模组，19-焊接安装板，20-矩形槽，21-紧固螺钉，22-滑槽，23-丝杠，24-滑块，25-驱动腔，26-第一驱动轴，27-第一齿轮，28-第二齿轮，29-蜗杆轴，30-蜗轮，31-第一皮带轮，32-第二皮带轮，33-皮带，34-主轴，35-第三齿轮，36-电机，37-第四齿轮，38-滑移摩擦盘，39-第一摩擦盘，40-第二摩擦盘，41-花键槽，42-花键齿，43-环形电磁铁，44-复位弹簧，45-磁性盘，46-距离传感器，47-中空夹持盘，48-夹持条，49-圆形驱动槽，50-圆柱长齿轮，51-驱动内齿圈，52-齿条，53-驱动外齿圈，54-主动齿轮，55-驱动孔，56-内六角轴，57-棘轮，58-棘爪轴，59-棘爪，60-限位滑块，61-限位滑槽，62-弹簧，63-第二驱动轴。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

实施例一、如图1至图11所示，一种基于视觉成像的环缝焊接型机器人，包括焊接工作台1、焊接机器人手臂2、环缝焊接机构3和对中夹持机构4，焊接机器人手臂2与对中夹持机构4均设置在焊接工作台1上，焊接机器人手臂2位于对中夹持机构4的一侧，环缝焊接机构3安装在焊接机器人手臂2的执行端上，当对两个管材进行对接焊接时，对中夹持机构4设置两组，两组对中夹持机构4相对设置，两组对中夹持机构4分别对两个管材进行夹持，并使两个管材的焊接端口接触；当对单一管材进行环形焊接时，只需要配置一组对中夹持机构4即可；值得注意的是，在工装管材之前需要先大致调整环缝焊接机构3的位置，通过焊接机器人手臂2预调整环缝焊接机构3的位置，使管材能顺利且无干涉的穿过环缝焊接机构3；环缝焊接机构3包括横梁5、圆形安装板6、中空驱动环7和焊接环8，横梁5连接焊接机器人手臂2的执行端，圆形安装板6滑动连接在横梁5的底部，圆形安装板6沿着横梁5的长度方向移动，圆形安装板6上同轴开设有圆形槽9，圆形安装板6在圆形槽9内贯穿开设有通孔10，中空驱动环7转动装配在通孔10内，中空驱动环7上套装有外齿圈11，圆形槽9的内壁固定有内齿圈12，内齿圈12与外齿圈11之间圆周均布有多个中间齿轮13，中间齿轮13通过中间轴14转动连接圆形安装板6，中间齿轮13同时啮合于内齿圈12与外齿圈11，焊接环8转动连接中间轴14，焊接环8的内壁设置有焊接枪15和焊缝跟踪传感器16，焊缝跟踪传感器16位于焊接枪15行径路径的正前方，管材从中空驱动环7穿过，并使环缝位于焊接环8内，然后由中空驱动环7带动外齿圈11转动，外齿圈11带动中间齿轮13转动，由于中间齿轮13同时啮合外齿圈11与内齿圈12，且内齿圈12处于固定状态，从而使中间齿轮13具有绕中空驱动环7圆心转动的自由度，同时还具有绕自身轴线转动的自由度，进而使焊接环8具有绕中空驱动环7圆心转动的自由度，而管材的环缝位置位于焊接环8内，从而使焊接环8能携带焊接枪15与焊缝跟踪传感器16绕着管材的环缝呈环形转动，从而使焊缝跟踪传感器16能够对环缝进行采集成像，从而提前规划焊接枪的焊接路径，完成对环缝不间断的自动焊接，实现了管材的全自动焊接，避免出现多焊或少焊的情况，提高了焊接质量以及焊接效率。

进一步地，如图3至图5所示，焊接环8上沿自身轴向贯穿开设有条形槽17，条形槽17内安装有直线驱动模组18，直线驱动模组18平行于焊接环8的轴向，直线驱动模组18的滑座上设置有焊接安装板19，焊接安装板19上贯穿开设有矩形槽20，焊接枪15穿设在矩形槽20内，焊接安装板19的侧壁螺纹连接有紧固螺钉21，紧固螺钉21将焊接枪15抵紧在矩形槽20的内壁上，拧松紧固螺钉21调整焊接枪15与环缝之间的间距，使焊接枪15的焊接端部与环缝之间的间距在1-3mm之间，避免出现焊缝浃渣、气孔等缺陷，保证焊接质量，调整完成后拧紧紧固螺钉21锁定焊接枪15的位置，焊接枪15沿管材轴向移动的自由度通过直线驱动模组18实现，焊缝跟踪传感器16检测焊缝的轴向宽度并定位焊接位置，然后控制直线驱动模组18按照焊接位置动作，从而使焊接枪15沿着环缝的轴向移动完成焊接，再配合焊接环8的环形转动自由度完成环缝的全覆盖式焊接，实现了环缝不间断的自动化焊接。

实施例二、如图3和图7所示，为保证焊接枪15与环缝之间的焊接距离不变，以及保证焊缝跟踪传感器16的成像距离保持不变，在实施例一的基础上，中空驱动环7的内壁嵌设有四组距离传感器46，四组距离传感器46呈圆周均布，四组距离传感器46分别安装在中空驱动环7的正上方、正下方、正左方与正右方，通过距离传感器46调整焊接环8的位置，使焊接环8与管材同轴设置，保证焊接枪15与环缝之间的焊接距离不变，避免焊接枪15碰撞管材造成损坏，或者焊接枪15与焊缝之间的距离过大影响焊接质量，其次，还能保证焊缝跟踪传感器16的成像距离保持不变，使环缝的成像更加清晰，间接提高了焊接质量；横梁5的底部沿自身长度方向开设有滑槽22，滑槽22内转动设置有丝杠23，丝杠23上螺纹套装有滑块24，滑块24滑动适配在滑槽22内，圆形安装板6固定安装在滑块24的底部，横梁5内设有驱动腔25，驱动腔25内转动设置有第一驱动轴26，第一驱动轴26上套装有第一齿轮27，丝杠23上套装有第二齿轮28，第二齿轮28啮合第一齿轮27，通过焊接机器人手臂2调整焊接环8在竖直方向上的位置，当正上方与正下方的距离传感器46的示数在误差范围内一致时，此时焊接机器人手臂2停止锁定焊接环8在高度方向的位置，而焊接环8在水平方向且沿管材径向上的位置通过滑动的滑块24进行调节，具体为，驱动丝杠23转动，由于滑块24与滑槽22的滑动适配，限制了滑块24的旋转自由度，使滑块24沿着丝杠23的轴向做直线移动，从而通过滑块24带动圆形安装板6移动，进而带动圆形安装板6上的焊接环8移动，完成焊接环8在水平方向上的位置调节，配合焊接机器人手臂2将焊接环8调整至管材同轴，提高焊接质量以及焊接成像效果。

进一步地，如图6至图8所示，驱动腔25内转动设置有蜗杆轴29，横梁5的外侧壁转动连接有第二驱动轴63，第二驱动轴63的一端穿入驱动腔25内设置有蜗轮30，蜗轮30啮合于蜗杆轴29，第二驱动轴63的另一端套装有第一皮带轮31，中空驱动环7上套装有第二皮带轮32，第二皮带轮32通过皮带33与第一皮带轮31传动连接，蜗杆轴29为动力输入，通过蜗杆轴29与蜗轮30的啮合带动第二驱动轴63转动，第二驱动轴63带动其上的第一皮带轮31转动，第一皮带轮31通过皮带33带动第二皮带轮32转动，从而带动中空驱动环7转动，中空驱动环7通过内齿圈12与外齿圈11带动中间齿轮13转动，中间齿轮13绕着中空驱动环7的圆心转动，从而带动焊接环8转动，进而带动其上的焊接枪15与焊缝跟踪传感器16沿着环缝运动进行成像与焊接。

实施例三、在实施例二的基础上，如图7和图8所示，驱动腔25内转动设置有主轴34，主轴34位于蜗杆轴29与第一驱动轴26之间，主轴34上套装有第三齿轮35，横梁5的顶部安装有电机36，电机36的输出轴上设置有第四齿轮37，第四齿轮37啮合于第三齿轮35，主轴34的两端均套装有滑移摩擦盘38，滑移摩擦盘38沿着主轴34的轴向移动，蜗杆轴29靠近主轴34的一端固定套设有第一摩擦盘39，第一摩擦盘39与其中一滑移摩擦盘38接触或分离，第一驱动轴26靠近主轴34的一端固定套设有第二摩擦盘40，第二摩擦盘40与另一滑移摩擦盘38接触或分离，电机36通过第三齿轮35与第四齿轮37的啮合带动主轴34转动，在焊接前需要先调整环缝焊接机构3的位置，此时，第二摩擦盘40与滑移摩擦盘38接触，而第一摩擦盘39与滑移摩擦盘38分离，此时，主轴34通过第二摩擦盘40与滑移摩擦盘38的接触带动第一驱动轴26转动，第一驱动轴26通过第一齿轮27与第二齿轮28的啮合带动丝杠23转动，从而使滑块24沿着丝杠23的轴向做直线运动，再配合焊接机器人手臂2完成环缝焊接机构3的位置调整，使焊接环8同轴于被焊管材，当环缝焊接机构3的位置调整完成后，第二摩擦盘40与滑移摩擦盘38分离，第一摩擦盘39与滑移摩擦盘38接触，以带动蜗杆轴29转动，从而带动中空驱动环7转动，进而带动焊接环8转动，使焊接环8的位置调节自由度与焊接环8的环形转动自由度均通过电机36驱动，同时焊接环8的位置调节自由度与焊接环8的环形转动自由度相互独立且互不干扰，能够快速的完成焊接环8的位置调整动作与焊接动作的切换，从而减少了驱动设备的设置，使环缝焊接机构3的结构更加紧凑；焊接环8的为间歇转动，流出焊接时间以及焊缝跟踪传感器16的检测成像时间。

进一步地，如图8所示，主轴34的两端均开设有花键槽41，花键槽41内设置有复位弹簧44，滑移摩擦盘38的内壁固定有花键齿42，花键齿42滑动适配在花键槽41内，复位弹簧44的两端分别连接花键齿42与主轴34，两个滑移摩擦盘38之间设置有两组环形电磁铁43，环形电磁铁43固定于横梁5，两组环形电磁铁43一一对应两个滑移摩擦盘38，滑移摩擦盘38靠近环形电磁铁43的端面固定有磁性盘45，环形电磁铁43通电产生与磁性盘45磁性相同的磁极，当复位弹簧44处于常态时，第一摩擦盘39与第二摩擦盘40均与对应的滑移摩擦盘38呈分离状态，通过两组环形电磁铁43分别驱动两个滑移摩擦盘38移动，环形电磁铁43通电后将排斥磁性盘45，磁性盘45将拉伸复位弹簧44使滑移摩擦盘38移动，使滑移摩擦盘38与第一摩擦盘39或第二摩擦盘40接触，通过环形电磁铁43的作用力使滑移摩擦盘38紧贴第一摩擦盘39或第二摩擦盘40，形成较高的摩擦传动效果，当需要断开传动时，对应的环形电磁铁43断电，相应的滑移摩擦盘38在复位弹簧44的反作用力下回到原位，使动力切断。

实施例四、如图2、图9、图10和图11所示，对中夹持机构4包括中空夹持盘47和多个夹持条48，中空夹持盘47上同轴开设有圆形驱动槽49，多个夹持条48绕中空夹持盘47的圆心呈圆周均布，夹持条48滑动适配于中空夹持盘47，夹持条48靠近中空夹持盘47圆心的一端固定橡胶垫，圆形驱动槽49内转动设置有多个圆柱长齿轮50，多个圆柱长齿轮50与多个夹持条48一一对应，圆形驱动槽49内设置有驱动内齿圈51，驱动内齿圈51转动连接于中空夹持盘47，驱动内齿圈51啮合于圆柱长齿轮50，夹持条48的侧壁固定有齿条52，齿条52与圆柱长齿轮50啮合，驱动内齿圈51上固定套装有驱动外齿圈53，中空夹持盘47内转动设置有主动齿轮54，主动齿轮54啮合于驱动外齿圈53，中空夹持盘47的端面开设有驱动孔55，驱动孔55内活动设置有内六角轴56，内六角轴56同轴连接主动齿轮54，将管材穿入中空夹持盘47的内圈，然后通过扳手转动内六角轴56，内六角轴56带动主动齿轮54转动，主动齿轮54将带动驱动外齿圈53转动，驱动外齿圈53带动驱动内齿圈51转动，驱动内齿圈51带动圆柱长齿轮50转动，圆柱长齿轮50带动齿条52移动，从而将旋转自由度转化为齿条52的直线移动自由度，齿条52带动夹持条48做直线移动，并使多个夹持条48同步移动，多个夹持条48同步接触管材，在夹持的过程中调整管材的位置，完成管材的对中夹持，具有较高的夹持强度。

实施例五、如图9至图11所示，为保证焊接质量，需要保证管材在焊接的过程中不发生偏移的情况，这就要求对中夹持机构4具有较高的自锁能力，为此，驱动内齿圈51上固定套装有棘轮57，棘轮57位于驱动外齿圈53的上方，中空夹持盘47内设置有棘爪轴58，棘爪轴58通过扭簧连接中空夹持盘47，棘爪轴58上滑动套设有棘爪59，棘爪59的内壁固定有限位滑块60，棘爪轴58的侧壁开设有限位滑槽61，限位滑块60滑动适配在限位滑槽61内，棘爪轴58上套设有弹簧62，弹簧62的两端分别连接中空夹持盘47与棘爪59，当扭簧处于常态时，棘爪59适配于棘轮57的棘轮槽内，其中，中空夹持盘47的上表面开设有拆卸孔，拆卸孔与棘爪轴58同轴设置，且拆卸孔的直径大于棘爪轴58的直径，当棘轮57逆着棘轮槽的方向转动时，棘爪59将不会对棘轮57进行限位，而夹持条48将靠近中空夹持盘47的圆心移动，从而在工装管材转动内六角轴56时，使棘轮57与驱动内齿圈51同步转动，此时，棘轮57不受棘爪59的影响能正常转动，保证管材的正常工装，工装完成后，棘爪59在扭簧的作用力下自动适配在棘轮57的棘轮槽内，从而限制棘轮57的反转自由度，进而完成对中夹持机构4的自锁，保证在焊接的过程中管材不会发生偏移，使焊接过程不受管材工装的影响，当需要拆下管材时，使用中空的轴类工具通过拆卸孔穿入中空夹持盘47内，使工具抵在棘爪59上，且棘爪轴58穿入工具的内孔内，然后下压使棘爪59向下移动，使棘爪59压缩弹簧62与棘轮57分离，完成驱动内齿圈51的反转解锁，然后反转内六角轴56使夹持条48远离管材移动，以拆下管材，最后移出工具，棘爪59在弹簧62的作用下恢复到原位，使棘爪59重新适配在棘轮57的棘轮槽内；值得注意的是，夹持条48的端部均固定有橡胶垫，管材工装完成后，橡胶垫呈压缩状态抵接管材，一方面避免夹持条48与管材的刚性接触造成管材的形变，另一方面补偿棘爪59与棘轮57的适配误差，使棘爪59能顺利适配在棘轮槽内实现对中夹持机构4的自锁。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端” 、 “顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；以及本领域普通技术人员可知，本发明所要达到的有益效果仅仅是在特定情况下与现有技术中目前的实施方案相比达到更好的有益效果，而不是要在行业中直接达到最优秀使用效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (3)

1.一种基于视觉成像的环缝焊接型机器人，其特征在于，包括焊接工作台（1）、焊接机器人手臂（2）、环缝焊接机构（3）和对中夹持机构（4），所述焊接机器人手臂（2）与对中夹持机构（4）均设置在所述焊接工作台（1）上，所述焊接机器人手臂（2）位于所述对中夹持机构（4）的一侧，所述环缝焊接机构（3）安装在所述焊接机器人手臂（2）的执行端上；

所述环缝焊接机构（3）包括横梁（5）、圆形安装板（6）、中空驱动环（7）和焊接环（8），所述横梁（5）连接所述焊接机器人手臂（2）的执行端，所述圆形安装板（6）滑动连接在所述横梁（5）的底部，所述圆形安装板（6）沿着所述横梁（5）的长度方向移动，所述圆形安装板（6）上同轴开设有圆形槽（9），所述圆形安装板（6）在所述圆形槽（9）内贯穿开设有通孔（10），所述中空驱动环（7）转动装配在所述通孔（10）内，所述中空驱动环（7）上套装有外齿圈（11），所述圆形槽（9）的内壁固定有内齿圈（12），所述内齿圈（12）与外齿圈（11）之间圆周均布有多个中间齿轮（13），所述中间齿轮（13）通过中间轴（14）转动连接所述圆形安装板（6），所述中间齿轮（13）同时啮合于所述内齿圈（12）与外齿圈（11），所述焊接环（8）转动连接所述中间轴（14），所述焊接环（8）的内壁设置有焊接枪（15）和焊缝跟踪传感器（16），所述焊缝跟踪传感器（16）位于所述焊接枪（15）行径路径的正前方；

所述横梁（5）的底部沿自身长度方向开设有滑槽（22），所述滑槽（22）内转动设置有丝杠（23），所述丝杠（23）上螺纹套装有滑块（24），所述滑块（24）滑动适配在所述滑槽（22）内，所述圆形安装板（6）固定安装在所述滑块（24）的底部，所述横梁（5）内设有驱动腔（25），所述驱动腔（25）内转动设置有第一驱动轴（26），所述第一驱动轴（26）上套装有第一齿轮（27），所述丝杠（23）上套装有第二齿轮（28），所述第二齿轮（28）啮合所述第一齿轮（27）；

所述驱动腔（25）内转动设置有蜗杆轴（29），所述横梁（5）的外侧壁转动连接有第二驱动轴（63），所述第二驱动轴（63）的一端穿入所述驱动腔（25）内设置有蜗轮（30），所述蜗轮（30）啮合于所述蜗杆轴（29），所述第二驱动轴（63）的另一端套装有第一皮带轮（31），所述中空驱动环（7）上套装有第二皮带轮（32），所述第二皮带轮（32）通过皮带（33）与所述第一皮带轮（31）传动连接；

所述驱动腔（25）内转动设置有主轴（34），所述主轴（34）位于所述蜗杆轴（29）与第一驱动轴（26）之间，所述主轴（34）上套装有第三齿轮（35），所述横梁（5）的顶部安装有电机（36），所述电机（36）的输出轴上设置有第四齿轮（37），所述第四齿轮（37）啮合于所述第三齿轮（35），所述主轴（34）的两端均套装有滑移摩擦盘（38），所述滑移摩擦盘（38）沿着所述主轴（34）的轴向移动，所述蜗杆轴（29）靠近所述主轴（34）的一端固定套设有第一摩擦盘（39），所述第一摩擦盘（39）与其中一所述滑移摩擦盘（38）接触或分离，所述第一驱动轴（26）靠近所述主轴（34）的一端固定套设有第二摩擦盘（40），所述第二摩擦盘（40）与另一所述滑移摩擦盘（38）接触或分离；

所述主轴（34）的两端均开设有花键槽（41），所述花键槽（41）内设置有复位弹簧（44），所述滑移摩擦盘（38）的内壁固定有花键齿（42），所述花键齿（42）滑动适配在所述花键槽（41）内，所述复位弹簧（44）的两端分别连接所述花键齿（42）与主轴（34），两个所述滑移摩擦盘（38）之间设置有两组环形电磁铁（43），所述环形电磁铁（43）固定于所述横梁（5），两组所述环形电磁铁（43）一一对应两个所述滑移摩擦盘（38），所述滑移摩擦盘（38）靠近所述环形电磁铁（43）的端面固定有磁性盘（45），所述环形电磁铁（43）通电产生与所述磁性盘（45）磁性相同的磁极，当所述复位弹簧（44）处于常态时，所述第一摩擦盘（39）与第二摩擦盘（40）均与对应的所述滑移摩擦盘（38）呈分离状态；

所述对中夹持机构（4）包括中空夹持盘（47）和多个夹持条（48），所述中空夹持盘（47）上同轴开设有圆形驱动槽（49），多个所述夹持条（48）绕所述中空夹持盘（47）的圆心呈圆周均布，所述夹持条（48）滑动适配于所述中空夹持盘（47），所述夹持条（48）靠近所述中空夹持盘（47）圆心的一端固定橡胶垫，所述圆形驱动槽（49）内转动设置有多个圆柱长齿轮（50），多个所述圆柱长齿轮（50）与多个所述夹持条（48）一一对应，所述圆形驱动槽（49）内设置有驱动内齿圈（51），所述驱动内齿圈（51）转动连接于所述中空夹持盘（47），所述驱动内齿圈（51）啮合于所述圆柱长齿轮（50），所述夹持条（48）的侧壁固定有齿条（52），所述齿条（52）与所述圆柱长齿轮（50）啮合；

所述驱动内齿圈（51）上固定套装有驱动外齿圈（53），所述中空夹持盘（47）内转动设置有主动齿轮（54），所述主动齿轮（54）啮合于所述驱动外齿圈（53），所述中空夹持盘（47）的端面开设有驱动孔（55），所述驱动孔（55）内活动设置有内六角轴（56），所述内六角轴（56）同轴连接所述主动齿轮（54）；

所述驱动内齿圈（51）上固定套装有棘轮（57），所述棘轮（57）位于所述驱动外齿圈（53）的上方，所述中空夹持盘（47）内设置有棘爪轴（58），所述棘爪轴（58）通过扭簧连接所述中空夹持盘（47），所述棘爪轴（58）上滑动套设有棘爪（59），所述棘爪（59）的内壁固定有限位滑块（60），所述棘爪轴（58）的侧壁开设有限位滑槽（61），所述限位滑块（60）滑动适配在所述限位滑槽（61）内，所述棘爪轴（58）上套设有弹簧（62），所述弹簧（62）的两端分别连接所述中空夹持盘（47）与棘爪（59），当所述扭簧处于常态时，所述棘爪（59）适配于所述棘轮（57）的棘轮槽内。

2.根据权利要求1所述的一种基于视觉成像的环缝焊接型机器人，其特征在于，所述焊接环（8）上沿自身轴向贯穿开设有条形槽（17），所述条形槽（17）内安装有直线驱动模组（18），所述直线驱动模组（18）平行于所述焊接环（8）的轴向，所述直线驱动模组（18）的滑座上设置有焊接安装板（19），所述焊接安装板（19）上贯穿开设有矩形槽（20），所述焊接枪（15）穿设在所述矩形槽（20）内，所述焊接安装板（19）的侧壁螺纹连接有紧固螺钉（21），所述紧固螺钉（21）将所述焊接枪（15）抵紧在所述矩形槽（20）的内壁上。

3.根据权利要求2所述的一种基于视觉成像的环缝焊接型机器人，其特征在于，所述中空驱动环（7）的内壁嵌设有四组距离传感器（46），四组所述距离传感器（46）呈圆周均布。