CN116851916B - 一种基于机器视觉系统的激光焊接设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于机器视觉系统的激光焊接设备，包括底座、转盘、支撑组件和驱动组件，底座的顶端固定连接有第一齿条，且底座的顶端固定连接有一对第二齿条，底座的顶端分别安装有第一激光焊接机器人和第二激光焊接机器人，底座的顶端设有下料组件，底座的一侧设有输送组件，输送组件位于下料组件的一侧且靠近下方位置，底座的顶端通过支架固定连接有弧形板，转盘的底端固定连接有连接轴，本发明通过驱动组件驱动转盘进行间断性90°转动，能够对工件进行180°翻转工作，使工件依次经过第一激光焊接机器人和第二激光焊接机器人进行双面焊接，并且焊接完成后工件能够通过下料组件自动牵引移动至输送组件上，达到自动下料的效果。

Description

一种基于机器视觉系统的激光焊接设备

技术领域

本发明涉及激光焊接技术领域，更具体地说，涉及一种基于机器视觉系统的激光焊接设备。

背景技术

激光焊接设备是一种利用激光束进行焊接操作的自动化设备。它结合了机器人和激光技术，具有高度精准度、高速度和可重复性的特点。激光焊接机器人通常由以下几个部分组成：1、机械臂，机械臂是激光焊接机器人的关键组成部分，它具有多个自由度，可以在三维空间内完成精准的焊接操作；2、激光源：激光源产生高能量密度的激光束，用于加热焊接材料；3、光学系统：光学系统用于聚焦和引导激光束，使其能够准确地照射到焊接位置。

但是目前的激光焊接设备无法自动对工件进行翻面操作，需要人工手动将工件翻转以便在两个面上进行焊接，这增加了工作量和生产周期，需要额外的工人参与，并且在焊接完成后，需要人工手动将焊接好的工件取出并将另一个待制造工件进行放置，在工件取出和放置的过程中，需要耗费大量时间，导致激光焊接设备停机时间过长，从而降低整体生产效率。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种基于机器视觉系统的激光焊接设备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于机器视觉系统的激光焊接设备，以解决上述的问题。

为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：

一种基于机器视觉系统的激光焊接设备，包括底座、转盘、支撑组件和驱动组件，所述底座的顶端固定连接有第一齿条，且底座的顶端固定连接有一对第二齿条，所述底座的顶端分别安装有第一激光焊接机器人和第二激光焊接机器人，所述底座的顶端设有下料组件，所述底座的一侧设有输送组件，所述输送组件位于下料组件的一侧且靠近下方位置，所述底座的顶端通过支架固定连接有弧形板，所述转盘的底端固定连接有连接轴，所述连接轴与底座的顶端转动连接，所述转盘的内部开设有四个呈环形等距排列的预留槽，所述支撑组件的数量为四个，四个所述支撑组件分别位于四个预留槽内侧，所述支撑组件包括连接杆，所述连接杆与预留槽的内壁固定连接，所述连接杆的一端固定连接有支撑板，所述支撑板的顶端转动连接有往复丝杆，所述往复丝杆的外端套设有与之相匹配的螺套，所述螺套的外端转动连接有转动杆，所述转动杆远离螺套的一端固定连接有U型块，所述往复丝杆的外端固定连接有与第二齿条啮合连接的第三齿轮，所述转动杆的外端固定连接有与第一齿条啮合连接的第四齿轮，所述驱动组件安装至所述底座的顶部，所述驱动组件位于所述连接轴的一侧。

作为本发明的进一步改进，所述螺套的外端固定连接有连接块，所述支撑板的顶端固定连接有滑杆，所述连接块的内部开设有与滑杆相匹配的通孔，所述滑杆活动贯穿所述通孔。

作为本发明的进一步改进，所述U型块的内端开设有一对放置槽，所述放置槽的内部设有限位板，所述限位板的外端安装有多个呈等距排列的伸缩柱，多个所述伸缩柱与放置槽的内壁相连接。

作为本发明的进一步改进，多个所述伸缩柱的外端均套设有弹簧，所述弹簧的两端分别与限位板的外端和放置槽的内壁固定连接。

作为本发明的进一步改进，所述限位板由水平板和倾斜板组合而成，所述水平板与倾斜板固定连接，且水平板与倾斜板之间形成的夹角为160-170°。

作为本发明的进一步改进，所述限位板和放置槽相互靠近的一端均安装有多个滚珠，多个所述滚珠呈均匀分布。

作为本发明的进一步改进，所述驱动组件包括第二电机，所述第二电机固定至底座的顶端，所述第二电机的输出端固定连接有第二齿轮，所述连接轴的外端安装有与第二齿轮啮合连接的第一齿轮。

作为本发明的进一步改进，所述下料组件包括一对挡板和链条，一对所述挡板均固定至底座的顶端，一对所述挡板之间分别设置有多个第二牵引辊和多个第一牵引辊，所述第二牵引辊与第一牵引辊内部均固定贯穿有传动轴，所述传动轴的两端分别与一对挡板转动连接。

作为本发明的进一步改进，其中一个所述挡板的外端固定连接有第一电机，所述第一电机的输出端与其中一个所述传动轴固定连接，多个所述传动轴的外端均安装有链轮，多个所述链轮通过链条传动连接。

作为本发明的进一步改进，所述第二牵引辊的长度大于所述第一牵引辊的长度，所述第一牵引辊的长度小于U型块的内端宽度。

相比于现有技术，本发明的优点在于：

本方案通过驱动组件驱动转盘进行间断性90°转动，能够对工件进行180°翻转工作，使工件依次经过第一激光焊接机器人和第二激光焊接机器人进行双面焊接，并且焊接完成后工件能够通过下料组件自动牵引移动至输送组件上，达到自动下料的效果，工作人员可仅仅完成工件上料操作即可，自动化程度高，降低了工作人员的工作量，并且工件上料以及下料过程中第一激光焊接机器人和第二激光焊接机器人不停止工件的焊接工作，提高设备的生产效率，能够满足工业大批量生产制造的需求。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明转盘的结构示意图；

图3为本发明的局部结构示意图；

图4为本发明支撑组件的第一结构示意图；

图5为本发明支撑组件的第二结构示意图；

图6为本发明下料组件的结构示意图。

图中标号说明：

1、底座；2、转盘；3、支撑组件；31、连接杆；32、支撑板；33、往复丝杆；34、第三齿轮；35、螺套；36、转动杆；37、第四齿轮；38、U型块；39、放置槽；310、限位板；311、伸缩柱；312、弹簧；4、第一激光焊接机器人；5、第二激光焊接机器人；6、下料组件；61、挡板；62、传动轴；63、第一牵引辊；64、链轮；65、链条；66、第一电机；67、第二牵引辊；7、输送组件；8、驱动组件；81、第二电机；82、第二齿轮；9、第一齿条；10、连接轴；11、第一齿轮；12、第二齿条；13、弧形板。

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

请参阅图1-4，一种基于机器视觉系统的激光焊接设备，包括底座1、转盘2、支撑组件3和驱动组件8，底座1的顶端固定连接有第一齿条9，第一齿条9上的齿牙位于上方位置，且底座1的顶端固定连接有一对第二齿条12，底座1的顶端分别安装有第一激光焊接机器人4和第二激光焊接机器人5，底座1的顶端设有下料组件6，底座1的一侧设有输送组件7，输送组件7位于下料组件6的一侧且靠近下方位置，底座1的顶端通过支架固定连接有弧形板13，转盘2的底端固定连接有连接轴10，连接轴10与底座1的顶端转动连接，转盘2的内部开设有四个呈环形等距排列的预留槽，支撑组件3的数量为四个，四个支撑组件3分别位于四个预留槽内侧，支撑组件3包括连接杆31，连接杆31与预留槽的内壁固定连接，连接杆31的一端固定连接有支撑板32，支撑板32的顶端转动连接有往复丝杆33，往复丝杆33的外端套设有与之相匹配的螺套35，螺套35的外端转动连接有转动杆36，转动杆36远离螺套35的一端固定连接有U型块38，往复丝杆33的外端固定连接有与第二齿条12啮合连接的第三齿轮34，转动杆36的外端固定连接有与第一齿条9啮合连接的第四齿轮37，驱动组件8安装至底座1的顶部，驱动组件8位于连接轴10的一侧。

本方案通过利用驱动组件8控制转盘2进行间断性90°转动，工作人员可通过将待焊接的工件放置于U型块38内，随着驱动组件8控制转盘2进行90°转动时，待焊接的工件移动至第一激光焊接机器人4的下方位置，从而第一激光焊接机器人4对工件的表面进行焊接处理，单面焊接完成后，可再次控制转盘2进行90°转动，此时第四齿轮37与第一齿条9进行啮合，带动转动杆36进行转动，从而控制U型块38进行转动，待转盘2完成单次90度转动时，第四齿轮37与第一齿条9脱离啮合，U型块38正好带动工件进行180°翻转，此时第二激光焊接机器人5对工件的另一面进行焊接处理，随后再次控制转盘2进行90°转动，此时第三齿轮34与第二齿条12进行啮合，带动往复丝杆33进行转动，从而控制螺套35进行移动，使得U型块38内双面焊接完成的工件做圆周运动的同时向下位移，待转盘2完成单次90°转动时，第三齿轮34与第二齿条12脱离啮合，且螺套35处于最下方位置，U型块38内的工件底端刚好与下料组件6进行抵接，从而利用下料组件6将焊接完成后的工件进行牵引，使工件移动至输送组件7处，实现自动下料的作用，随后再次控制转盘2进行90°转动，第三齿轮34与另一个第二齿条12进行啮合，使得U型块38做圆周运动的同时向上位移，待转盘2完成单次90°转动时，第三齿轮34与第二齿条12脱离啮合，且U型块38恢复至初始高度。

其中，第一激光焊接机器人4、第二激光焊接机器人5和输送组件7均为现有技术，能够被本领域技术人员知悉，故不作过多赘述，输送组件7可采用目前技术较为成熟的传送带来实现对工件运输，并且通过设置的弧形板13覆盖在转盘2的外端，能够对工件起到保护作用，防止工件从U型块38发生脱离，并且转动杆36与螺套35之间采用阻尼转动结构进行连接，提高工件焊接过程中的稳定性。

另外，第一激光焊接机器人4和第二激光焊接机器人5上均搭载有相机或其他图像采集设备，能够实时感知焊接过程中的工件位置、形状和焊接缺陷等信息，并将这些信息传递给激光焊接系统进行实时控制，借助机器视觉系统，第一激光焊接机器人4和第二激光焊接机器人5可以实现更精确、稳定和自动化的焊接，提高焊接质量和效率。

请参阅图4，螺套35的外端固定连接有连接块，支撑板32的顶端固定连接有滑杆，连接块的内部开设有与滑杆相匹配的通孔，滑杆活动贯穿通孔。

通过滑杆与通孔的相互配合，能够保证螺套35能够进行竖直方向的移动。

请参阅图5，U型块38的内端开设有一对放置槽39，放置槽39的内部设有限位板310，限位板310的外端安装有多个呈等距排列的伸缩柱311，多个伸缩柱311与放置槽39的内壁相连接，多个伸缩柱311的外端均套设有弹簧312，弹簧312的两端分别与限位板310的外端和放置槽39的内壁固定连接。

可通过将待焊接的工件放置于放置槽39内，此时通过设置的弹簧312给限位板310提供一定的弹力，从而将工件进行固定，提高工件焊接过程中的稳定性。

限位板310由水平板和倾斜板组合而成，水平板与倾斜板固定连接，且水平板与倾斜板之间形成的夹角为160-170°。

工件置于放置槽39内时，限位板310中的倾斜板与工件进行挤压，自动发生位移，保证工件能够置于限位板310与放置槽39内壁之间。

限位板310和放置槽39相互靠近的一端均安装有多个滚珠，多个滚珠呈均匀分布。

通过滚珠的设置，有利于待焊接工件的放置与取出工作。

请参阅图3，驱动组件8包括第二电机81，第二电机81固定至底座1的顶端，第二电机81的输出端固定连接有第二齿轮82，连接轴10的外端安装有与第二齿轮82啮合连接的第一齿轮11。

通过设置的第二电机81控制第二齿轮82进行转动，利用第二电机81与第二齿轮82的啮合连接作用下，实现连接轴10以及顶端的转盘2进行转动。

请参阅图6，下料组件6包括一对挡板61和链条65，一对挡板61均固定至底座1的顶端，一对挡板61之间分别设置有多个第二牵引辊67和多个第一牵引辊63，第二牵引辊67与第一牵引辊63内部均固定贯穿有传动轴62，传动轴62的两端分别与一对挡板61转动连接，其中一个挡板61的外端固定连接有第一电机66，第一电机66的输出端与其中一个传动轴62固定连接，多个传动轴62的外端均安装有链轮64，多个链轮64通过链条65传动连接。

通过设置的第一电机66能够控制与之相连接的传动轴62进行转动，在链条65传动作用下，带动多个第一牵引辊63和第二牵引辊67进行转动，当U型块38内双面焊接完成的工件底端刚好与下料组件6进行抵接时，设置的第一牵引辊63与第二牵引辊67能够驱动焊接后的工件进行移动，从而将工件从U型块38处取出，并输送至输送组件7处进行下一步工序制造。

第二牵引辊67的长度大于第一牵引辊63的长度，第一牵引辊63的长度小于U型块38的内端宽度。

使第一牵引辊63能够与工件的底端进行接触，从而保证第一牵引辊63的转动能够顺利带动工件进行移动。

工作原理：工作人员可通过将待焊接的工件放置于U型块38内，随着驱动组件8控制转盘2进行90°转动时，待焊接的工件移动至第一激光焊接机器人4的下方位置，从而第一激光焊接机器人4对工件的表面进行焊接处理，单面焊接完成后，可再次控制转盘2进行90°转动，此时第四齿轮37与第一齿条9进行啮合，带动转动杆36进行转动，从而控制U型块38进行转动，待转盘2完成单次90度转动时，第四齿轮37与第一齿条9脱离啮合，U型块38正好带动工件进行180°翻转，此时第二激光焊接机器人5对工件的另一面进行焊接处理，随后再次控制转盘2进行90°转动，此时第三齿轮34与第二齿条12进行啮合，带动往复丝杆33进行转动，从而控制螺套35进行移动，使得U型块38内双面焊接完成的工件做圆周运动的同时向下位移，待转盘2完成单次90°转动时，第三齿轮34与第二齿条12脱离啮合，且螺套35处于最下方位置，U型块38内的工件底端刚好与下料组件6进行抵接，从而利用下料组件6将焊接完成后的工件进行牵引，使工件移动至输送组件7处，实现自动下料的作用，随后再次控制转盘2进行90°转动，第三齿轮34与另一个第二齿条12进行啮合，使得U型块38做圆周运动的同时向上位移，待转盘2完成单次90°转动时，第三齿轮34与第二齿条12脱离啮合，且U型块38恢复至初始高度，重复上述操作，工件人员可仅仅完成上料操作即可。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施例加以描述，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种基于机器视觉系统的激光焊接设备，其特征在于：包括：

底座(1)，所述底座(1)的顶端固定连接有第一齿条(9)，且底座(1)的顶端固定连接有一对第二齿条(12)，所述底座(1)的顶端分别安装有第一激光焊接机器人(4)和第二激光焊接机器人(5)，所述底座(1)的顶端设有下料组件(6)，所述底座(1)的一侧设有输送组件(7)，所述输送组件(7)位于下料组件(6)的一侧且靠近下方位置，所述底座(1)的顶端通过支架固定连接有弧形板(13)；

转盘(2)，所述转盘(2)的底端固定连接有连接轴(10)，所述连接轴(10)与底座(1)的顶端转动连接，所述转盘(2)的内部开设有四个呈环形等距排列的预留槽；

支撑组件(3)，所述支撑组件(3)的数量为四个，四个所述支撑组件(3)分别位于四个预留槽内侧，所述支撑组件(3)包括连接杆(31)，所述连接杆(31)与预留槽的内壁固定连接，所述连接杆(31)的一端固定连接有支撑板(32)，所述支撑板(32)的顶端转动连接有往复丝杆(33)，所述往复丝杆(33)的外端套设有与之相匹配的螺套(35)，所述螺套(35)的外端转动连接有转动杆(36)，所述转动杆(36)远离螺套(35)的一端固定连接有U型块(38)，所述往复丝杆(33)的外端固定连接有与第二齿条(12)啮合连接的第三齿轮(34)，所述转动杆(36)的外端固定连接有与第一齿条(9)啮合连接的第四齿轮(37)；

驱动组件(8)，所述驱动组件(8)安装至所述底座(1)的顶部，所述驱动组件(8)位于所述连接轴(10)的一侧。

2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉系统的激光焊接设备，其特征在于：所述螺套(35)的外端固定连接有连接块，所述支撑板(32)的顶端固定连接有滑杆，所述连接块的内部开设有与滑杆相匹配的通孔，所述滑杆活动贯穿所述通孔。

3.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉系统的激光焊接设备，其特征在于：所述U型块(38)的内端开设有一对放置槽(39)，所述放置槽(39)的内部设有限位板(310)，所述限位板(310)的外端安装有多个呈等距排列的伸缩柱(311)，多个所述伸缩柱(311)与放置槽(39)的内壁相连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于机器视觉系统的激光焊接设备，其特征在于：多个所述伸缩柱(311)的外端均套设有弹簧(312)，所述弹簧(312)的两端分别与限位板(310)的外端和放置槽(39)的内壁固定连接。

5.根据权利要求3所述的一种基于机器视觉系统的激光焊接设备，其特征在于：所述限位板(310)由水平板和倾斜板组合而成，所述水平板与倾斜板固定连接，且水平板与倾斜板之间形成的夹角为160-170°。

6.根据权利要求3所述的一种基于机器视觉系统的激光焊接设备，其特征在于：所述限位板(310)和放置槽(39)相互靠近的一端均安装有多个滚珠，多个所述滚珠呈均匀分布。

7.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉系统的激光焊接设备，其特征在于：所述驱动组件(8)包括第二电机(81)，所述第二电机(81)固定至底座(1)的顶端，所述第二电机(81)的输出端固定连接有第二齿轮(82)，所述连接轴(10)的外端安装有与第二齿轮(82)啮合连接的第一齿轮(11)。

8.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉系统的激光焊接设备，其特征在于：所述下料组件(6)包括一对挡板(61)和链条(65)，一对所述挡板(61)均固定至底座(1)的顶端，一对所述挡板(61)之间分别设置有多个第二牵引辊(67)和多个第一牵引辊(63)，所述第二牵引辊(67)与第一牵引辊(63)内部均固定贯穿有传动轴(62)，所述传动轴(62)的两端分别与一对挡板(61)转动连接。

9.根据权利要求8所述的一种基于机器视觉系统的激光焊接设备，其特征在于：其中一个所述挡板(61)的外端固定连接有第一电机(66)，所述第一电机(66)的输出端与其中一个所述传动轴(62)固定连接，多个所述传动轴(62)的外端均安装有链轮(64)，多个所述链轮(64)通过链条(65)传动连接。

10.根据权利要求8所述的一种基于机器视觉系统的激光焊接设备，其特征在于：所述第二牵引辊(67)的长度大于所述第一牵引辊(63)的长度，所述第一牵引辊(63)的长度小于U型块(38)的内端宽度。