CN211840527U - 一种基于嵌入式视觉测控系统的自动移动焊接机器人 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于嵌入式视觉测控系统的自动移动焊接机器人,包括焊接小车和嵌入式视觉测控系统;所述嵌入式视觉测控系统包括嵌入式控制器、总线端子模块和激光视觉传感器;所述嵌入式控制器和总线端子模块安装在焊接小车内;所述总线端子模块和激光视觉传感器同时连接嵌入式控制器;所述激光视觉传感器用于采集焊接处的图片信息并上传至嵌入式控制器;所述嵌入式控制器用于对所述图片进行处理并根据处理信息通过总线端子模块调整焊接小车的位置。本实用新型的自主移动焊接机器人,体积小,结构紧凑,适应管道焊接现场作业,提高焊接效率和质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于嵌入式视觉测控系统的自主移动焊接机器人,属于工业机器人领域。
背景技术
管道是石油化工、发电厂等焊接构件施工中常见的结构形式,对于长输管道或安装现场的固定口焊缝填充、盖面焊接,目前多采用人工焊接,工作效率低,劳动强度大,工作环境恶劣且焊接质量不易保证。目前,工程现场所用的管道焊接机器人,采用的是单片机或PLC控制,缺少视觉纠偏,且PLC控制柜体积大,现场搬移不方便。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种基于嵌入式视觉测控系统的自主移动焊接机器人,以解决现有技术中存在的缺少视觉纠偏问题。
为实现上述技术目的,本发明通过以下技术方案实现:
一种基于嵌入式视觉测控系统的自动移动焊接机器人,包括焊接小车和嵌入式视觉测控系统;所述嵌入式视觉测控系统包括嵌入式控制器、总线端子模块和激光视觉传感器;所述嵌入式控制器和总线端子模块安装在焊接小车内;所述总线端子模块和激光视觉传感器同时连接嵌入式控制器;所述激光视觉传感器用于采集焊接处的图片信息并上传至嵌入式控制器;所述嵌入式控制器用于对所述图片进行处理并根据处理信息通过总线端子模块调整焊接小车的位置。
进一步的,所述焊接小车包括驱动装置和热管散热器;所述驱动装置包括第一驱动电机、传动轴、齿轮轴、带轮和同步带;所述第一驱动电机的输出轴连接带轮;所述带轮通过同步带连接传动轴;所述传动轴的两端设置有蜗杆;所述齿轮轴的中间设置有蜗轮;所述蜗杆与蜗轮连接;所述齿轮轴的两端设置有磁力轮;所述第一驱动电机电性连接总线端子模块;所述热管散热器安装在焊接小车的内部,用于给焊接小车散热。
进一步的,所述焊枪调整机构包括焊枪水平摆动机构和焊接机头;所述焊枪水平摆动机构包括第二驱动电机、第一滚珠丝杆、锥齿轮和接近传感器;所述第二驱动电机的输出轴连接锥齿轮;所述锥齿轮连接第一滚珠丝杆;所述第一滚珠丝杆上安装有丝杆螺母;所述螺母上安装有第一直线导轨;所述焊接机头固定在焊接小车外部的第一直线导轨上;所述第二驱动电机电性连接总线端子模块。
进一步的,所述焊接小车的车体底板上固定有滑块;所述第一直线导轨安装在滑块上;所述接近传感器安装在第一直线导轨一侧的车体底板上,用于对第一直线导轨的移动位置进行限位。
进一步的,所述第一滚珠丝杆的两端均连接有轴承。
进一步的,所述焊接机头包括焊枪竖直高度调整机构和焊枪倾角调整机构;所述焊枪竖直高度调整机构包括第三驱动电机、第二直线导轨和第二滚珠丝杆;所述第三驱动电机通过联轴器连接第二滚珠丝杆;所述第二滚珠丝杆上设置有螺母副;所述螺母副上安装有连接件;所述第二直线导轨和焊枪倾角调整机构安装在连接件上;所述第三驱动电机电性连接总线端子模块。
进一步的,所述焊枪倾角调整机构上安装有焊枪固定块;所述焊枪固定块上设置有锁紧旋钮,所述焊枪固定在焊枪固定块开口中。
进一步的,所述焊接小车上包括上盖板;所述嵌入式控制器安装在上盖板上。
与现有技术相比,本发明所达到的有益效果是:
本发明通过将控制指令发送至嵌入式视觉测控系统,通过总线端子模块控制焊接小车,实现焊接小车爬行速度、焊枪摆动速度、摆动幅度、焊枪在坡口边缘停留时间等参数调节;通过激光视觉传感器采集待焊接坡口图像,并将得到的图像数据传输至嵌入式控制器,嵌入式控制器处理图像数据后检测出焊缝偏差,调整焊接小车上焊枪的摆动中心,使焊枪始终对准焊缝中心施焊,实现了视觉纠偏功能,提交了焊接效率。
附图说明
图1为本发明的系统组成示意图;
图2为本发明的移动小车结构立体示意图;
图3为的移动小车内部结构立体示意图;
图4为本发明移动小车另一视角的内部结构立体示意图;
图5为本发明移动小车另一视角的内部结构立体图示意;
图6为本发明焊接机头结构立体示意图;
图7为本发明的视觉测控系统示意图;
图8为本发明的工作循环图。
附图标记:1-焊接电源;2-焊接小车;3-管道;4-气瓶;5-无线操作盒;6-送丝机;7-支架;8-线缆;9-后立板,10-上盖板,11-提手,12-送丝软管固定装置;13-限束支架;14-安装板;15-送丝软管;16-激光视觉传感器;17-焊枪固定块;18-防飞溅挡板;19-焊枪;20-焊枪倾角调整机构;21-航空插头;22-右立板;23-嵌入式控制器;24-防尘罩;25-热管散热器;26-左立板;27-下护板;28-磁力轮;29-前立板;30-齿轮轴防护罩;31-第一直线导轨;32-机头支架;33-第一锁紧旋钮;34-第三驱动电机;35-同步带;36-带轮;37-第一L固定板;38-第一驱动电机;39-总线端子模块;40-第二驱动电机;41-无线接收装置;42-热管;43-中间板;44-底板;45-第一滚珠丝杆;46-蜗杆;47-蜗轮;48-齿轮轴;49-丝杆螺母;50-连接杆;51-接近传感器;52-弹性浮动压头;53-调节螺杆;54-第一直线滑台;55-第二L固定板;56-锥齿轮;57-L轴承座;58-传动轴;59-轴承座;60-第二锁紧旋钮;61-第三锁紧旋钮;62-焊枪升降本体;63-螺母副;64-第二滚珠丝杆;65-连接件;66-第二直线导轨;67-第二直线滑台。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述,以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施,但所举实施例不作为对本发明的限定。
如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7所示,一种基于嵌入式视觉测控系统的自动移动焊接机器人,包括焊接小车2、嵌入式视觉测控系统、焊枪19和MAG焊接系统。
所述焊接小车2由车体、一套驱动装置、焊枪调整装置、提手11、防尘罩24、送丝软管固定装置12、航空插头21、热管散热器25组成。
所述的车体包括上盖板10,前立板29,后立板9,左立板26,右立板22、底板44、中间板43、前后两个齿轮轴防护罩30以及4块下护板27。
所述驱动装置包括第一驱动电机38、传动轴58,齿轮轴48,前后两组磁力轮28,所述第一驱动电机38输出轴连接带轮36,通过同步带35驱动传动轴58,再通过传动轴58上的蜗杆46驱动布置在齿轮轴48中间位置的蜗轮47,进而驱动前后两组磁力轮28在管道3表面沿着坡口爬行。所述第一驱动电机38利用第一L固定板37固定在小车右立板22上,所述传动轴58放置在前立板29和后立板9的安置的轴承座59的轴承上,为防止传动轴58转动时向上跳动,调节螺杆53穿过弹性浮动压头52抵住轴承座59上表面。
所述的焊枪调整机构由焊枪水平摆动机构、焊接机头组成。所述焊枪水平摆动机构包括第二驱动电机40、第一滚珠丝杆45以及2个接近传感器51,所述第二驱动电机40输出轴连接锥齿轮56,第一滚珠丝杆45两端均连接轴承,靠近锥齿轮56的轴承放置在L轴承座57内,所述锥齿轮56带动第一滚珠丝杆45转动,第一滚珠丝杆45上的丝杆螺母49与第一直线导轨31通过连接杆50带动第一直线导轨31左右摆动,第二驱动电机40利用第二L固定板55固定在车体左立板26上,所述第一直线滑台54固定在车体底板44上,所述第一直线导轨31安装在第一直线滑台54上,所述接近传感器51安装在车体底板44上,对第一直线导轨31移动位置进行限位。焊接机头固定在第一直线导轨31末端。
所述第二驱动电机40驱动锥齿轮56,所述的锥齿轮56带动第一滚珠丝杆45转动,所述第一滚珠丝杆45上丝杆螺母49通过连接杆50带动第一直线导轨31左右摆动;所述的焊接机头固定在第一直线导轨31末端。
所述焊接机头包括焊枪竖直高度调整机构,机头支架32,焊枪倾角调整机构20。焊枪竖直高度调整机构包括第三驱动电机34、第二直线导轨66以及第二滚珠丝杆64。所述第三驱动电机34通过平行线联轴器连接第二滚珠丝杆64,第二滚珠丝杆64上的螺母副63通过连接件65带动第二直线滑台67在第二直线导轨66上下移动,然后带动焊枪19上下移动,以调节焊枪19高度。所述焊枪倾角调整机构20与连接件65相连,焊枪倾角调整机构20包括焊枪固定块17,焊枪19插在焊枪固定块17开口中,通过第二锁紧旋钮60进行锁紧。所述焊枪固定块17与焊枪倾角调节装置连接,通过第三锁紧旋钮61进行锁紧,所述第三驱动电机34固定在焊枪升降本体62上,所述焊枪升降本体62安装在机头支架32上,通过第一锁紧旋钮33进行锁紧。
所述第三驱动电机34通过平行线联轴器直接连接第二滚珠丝杆64,第二滚珠丝杆64驱动螺母副63,由螺母副63通过连接件65带动第二直线滑台67在第二直线导轨66上下移动。所述第二直线滑台67通过连接件65与焊枪倾角调整机构20相连接。
所述焊接小车2的上盖板10设置有两个提手11、一个防尘罩24以及嵌入式控制器23。所述送丝软管固定装置12通过竖直立板13安装在车体右立板22上。送丝软管15穿过送丝软管固定装置12的开口。
所述焊接小车2上的左立板26安装有热管散热器25,所述热管散热器25上的热管42布置在左立板26内表面,可将小车内部热量带走并通过风扇排除。
嵌入式视觉测控系统包括激光视觉传感器16、无线接收装置41、总线端子模块39、无线操作盒5和嵌入式控制器23。所述激光视觉传感器16通过安装板14安装在机头支架32上,焊枪19与激光视觉传感器16之间安装有防飞溅挡板18,所述防飞溅挡板18可以遮挡焊接过程中产生的飞溅和强烈的弧光,所述无线接收装置41安装在中间板43上,所述总线端子模块39放置在焊接小车2的车体中间板43上,所述嵌入式控制器23与端子模块39通过网线连接。焊接过程中通过线激光扫描焊接坡口,并将表征坡口形状的激光条纹的图像数据通过千兆网线实时传输至嵌入式控制器23;所述嵌入式控制器23通过安装板14安装在焊接小车上盖板10上,可对图像数据进行处理并检测出焊缝偏差,调整焊枪19摆动中心,使得焊枪19始终对准焊缝中心施焊;所述无线接收装置41安装在移动小车内部,可接收来自无线操作盒5的控制命令。
MAG焊接系统包括焊接电源1、送丝机6和气瓶4。所述的焊接电源1连接三相电,并通过线缆8与送丝机6相连;气瓶4通过气管3与送丝机6相连;所述送丝机6与焊枪19通过送丝软管15连接。
所述送丝软管固定装置12通过限束支架13固定在焊接小车左立板26上,使送丝软管15可靠的固定于移动小车上;所述的提手11安装在车体上盖板10上,可方便操作工搬运;所述的防尘罩24安装在车体上盖板10上。所述航空插头21安装在车体右立板22上。
首先将管道3用支架7焊接小车2放置在待焊管道3表面上,使用无线操作盒5设定焊接起始点并初始化焊接参数,然后接通电源,起弧,焊接小车开始沿着坡口在管道3上爬行,焊枪沿管道轴线摆动,具体工作流程如图8所示。
本发明采用嵌入式视觉测控系统,控制系统与焊接小车融为一体,不但体积小,而且可以响应速度快,方便实现视觉实时纠偏和控制,并且车体内安装有软管散热器,保证控制元器件在正常温度下工作。
本发明的自主移动焊接机器人,体积小,结构紧凑,适应管道焊接现场作业,提高焊接效率和质量。
本发明体积小,结构紧凑,通过永磁滚轮将焊接小车牢牢吸附于在被焊接管道上,通过无线操作盒可将控制指令发送至嵌入式视觉测控系统,通过总线端子模块I/O控制焊接小车的3套驱动电机,实现焊接小车爬行速度、焊枪摆动速度、摆动幅度、焊枪在坡口边缘停留时间等参数调节;通过激光焊缝跟踪传感器发射线激光扫描待焊接坡口图像,并将采集到的图像数据传输至控制器,控制器处理图像数据后检测出焊缝偏差,调整焊枪摆动中心,使焊枪始终对准焊缝中心施焊;另一方面,无线操作盒发送控制指令至MAG焊接系统,实现焊接起弧、焊接电流、焊接电压、气体流量和送丝速度等参数调节。
以上仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或者等效流程变换,或者直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种基于嵌入式视觉测控系统的自动移动焊接机器人,其特征在于,包括焊接小车和嵌入式视觉测控系统;所述嵌入式视觉测控系统包括嵌入式控制器、总线端子模块和激光视觉传感器;所述嵌入式控制器和总线端子模块安装在焊接小车内;所述总线端子模块和激光视觉传感器同时连接嵌入式控制器;所述激光视觉传感器用于采集焊接处的图片信息并上传至嵌入式控制器;所述嵌入式控制器用于对所述图片进行处理并根据处理信息通过总线端子模块调整焊接小车的位置。
2.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式视觉测控系统的自动移动焊接机器人,其特征在于,所述焊接小车包括驱动装置和热管散热器;所述驱动装置包括第一驱动电机、传动轴、齿轮轴、带轮和同步带;所述第一驱动电机的输出轴连接带轮;所述带轮通过同步带连接传动轴;所述传动轴的两端设置有蜗杆;所述齿轮轴的中间设置有蜗轮;所述蜗杆与蜗轮连接;所述齿轮轴的两端设置有磁力轮;所述第一驱动电机电性连接总线端子模块;所述热管散热器安装在焊接小车的内部,用于给焊接小车散热。
3.根据权利要求2所述的一种基于嵌入式视觉测控系统的自动移动焊接机器人,其特征在于,所述焊接小车还包括焊枪调整机构;所述焊枪调整机构包括焊枪水平摆动机构和焊接机头;所述焊枪水平摆动机构包括第二驱动电机、第一滚珠丝杆、锥齿轮和接近传感器;所述第二驱动电机的输出轴连接锥齿轮;所述锥齿轮连接第一滚珠丝杆;所述第一滚珠丝杆上安装有丝杆螺母;所述螺母上安装有第一直线导轨;所述焊接机头固定在焊接小车外部的第一直线导轨上;所述第二驱动电机电性连接总线端子模块。
4.根据权利要求3所述的一种基于嵌入式视觉测控系统的自动移动焊接机器人,其特征在于,所述焊接小车的车体底板上固定有滑块;所述第一直线导轨安装在滑块上;所述接近传感器安装在第一直线导轨一侧的车体底板上,用于对第一直线导轨的移动位置进行限位。
5.根据权利要求4所述的一种基于嵌入式视觉测控系统的自动移动焊接机器人,其特征在于,所述第一滚珠丝杆的两端均连接有轴承。
6.根据权利要求3所述的一种基于嵌入式视觉测控系统的自动移动焊接机器人,其特征在于,所述焊接机头包括焊枪竖直高度调整机构和焊枪倾角调整机构;所述焊枪竖直高度调整机构包括第三驱动电机、第二直线导轨和第二滚珠丝杆;所述第三驱动电机通过联轴器连接第二滚珠丝杆;所述第二滚珠丝杆上设置有螺母副;所述螺母副上安装有连接件;所述第二直线导轨和焊枪倾角调整机构安装在连接件上;所述第三驱动电机电性连接总线端子模块。
7.根据权利要求6所述的一种基于嵌入式视觉测控系统的自动移动焊接机器人,其特征在于,所述焊枪倾角调整机构上安装有焊枪固定块;所述焊枪固定块上设置有锁紧旋钮,所述焊枪固定在焊枪固定块开口中。
8.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式视觉测控系统的自动移动焊接机器人,其特征在于,所述焊接小车上包括上盖板;所述嵌入式控制器安装在上盖板上。
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CN202020022869.7U Active CN211840527U (zh) | 2020-01-07 | 2020-01-07 | 一种基于嵌入式视觉测控系统的自动移动焊接机器人 |
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