CN213437963U - 一种基于视觉和三维模型识别的龙门式智能焊接机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于视觉和三维模型识别的龙门式智能焊接机器人，包括底座、焊接台和工作方法，所述底座的上方中部固定连接有焊接台，所述底座的上方两侧均固定连接有固定滑轨，所述底座的上方在两个固定滑轨的中部均固定连接有齿条，两个所述固定滑轨的上方均滑动连接有滑座，两个所述滑座的上方中部固定连接有龙门架。本实用新型中，设置有横轴相机和两个纵轴相机，可通过图像处理算法快速获取工件的三维信息，进行三维建模进而可通过三维数模处理系统自动进行路径规划和程序编写，无需工程师进行实际测量和三维建模后，再编写焊接程序，大大提高了焊接加工的效率。

Description

一种基于视觉和三维模型识别的龙门式智能焊接机器人

技术领域

本实用新型涉及焊接设备技术领域，尤其涉及一种基于视觉和三维模型识别的龙门式智能焊接机器人。

背景技术

焊接机器人是从事焊接(包括切割与喷涂)的工业机器人。根据国际标准化组织(ISO)工业机器人属于标准焊接机器人的定义，工业机器人是一种多用途的、可重复编程的自动控制操作机(Manipulator)，具有三个或更多可编程的轴，用于工业自动化领域。

在现有的焊接机器人工艺中，在大截面、超长非标金属构件的智能化焊接领域的应用效果并不好，且需要工程师进行实际测量和三维建模后，再编写焊接程序，降低了焊接加工的效率。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于视觉和三维模型识别的龙门式智能焊接机器人。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：一种基于视觉和三维模型识别的龙门式智能焊接机器人，包括底座、焊接台和工作方法，所述底座的上方中部固定连接有焊接台，所述底座的上方两侧均固定连接有固定滑轨，所述底座的上方在两个固定滑轨的中部均固定连接有齿条，两个所述固定滑轨的上方均滑动连接有滑座，两个所述滑座的上方中部固定连接有龙门架，所述龙门架的上方一端固定连接有横轴驱动电机，两个所述滑座中靠近横轴驱动电机一端的滑座上方中部固定连接有伺服器；

所述底座的上方远离横轴驱动电机的一侧固定连接有定位板，两个所述滑座中靠近定位板一端的滑座上方靠近定位板的一端固定连接有激光定位器；

所述两个所述滑座中靠近定位板一端的滑座上方中部龙门驱动电机，所述龙门架的底部两侧均固定连接有纵轴驱动箱，所述龙门架的两侧内部均转动连接有纵轴丝杠，所述龙门架的上方中部固定连接有横向位移机构，所述横向位移机构的上方一侧设置有电动升降杆，所述电动升降杆远离横向位移机构的一端固定连接有自动焊接枪；

所述龙门架的两侧的内侧均滑动连接有纵轴相机，所述龙门架顶部下方的中部固定连接有横轴相机。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述横向位移机构包括滑轨座、横轴丝杠和丝杠滑座，所述滑轨座的上方固定连接有丝杠滑座，所述滑轨座的中部两端与横轴丝杠的两端转动连接，所述横轴丝杠靠近横轴驱动电机的一端与横轴驱动电机的输出端固定连接。

作为上述技术方案的进一步描述：

两个所述滑座的内部下方与齿条相对应的位置处均转动连接有与齿条相配合的驱动齿轮，且所述龙门驱动电机的输出端通过传动杆和锥齿轮与相对应的驱动齿轮传动连接。

作为上述技术方案的进一步描述：

两个所述纵轴驱动箱的内部均设置有丝杠电机，且两个所述纵轴丝杠的底部均穿过纵轴驱动箱与相对应的丝杠电机传动连接。

作为上述技术方案的进一步描述：

两个所述纵轴相机靠近龙门架外侧的一端均通过滑槽穿过龙门架的内壁与相对应的纵轴丝杠配合。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述激光定位器与所述自动焊接枪位于与龙门架相平行的同一平面内。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述电动升降杆远离自动焊接枪的一端与丝杠滑座固定连接。

本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型设置有横轴相机和两个纵轴相机，可通过图像处理算法快速获取工件的三维信息，进行三维建模进而可通过三维数模处理系统自动进行路径规划和程序编写，无需工程师进行实际测量和三维建模后，再编写焊接程序，大大提高了焊接加工的效率。

2、本实用新型的两个纵轴相机均设置有相对应的纵轴丝杠和纵轴驱动箱，可根据工件的实际情况调节纵轴相机的高度，提高了图像识别的准确性，加强了装置的实用性。

3、本实用新型设置有龙门驱动电机和齿条，配合定位板和激光定位器，可在伺服器的作用下，使龙门架进行长距离的精确位移，防止龙门架在进行长距离位移后，产生误差导致焊接误差，提高了焊接的稳定性。

附图说明

图1为本实用新型提出的一种基于视觉和三维模型识别的龙门式智能焊接机器人的整体结构示意图；

图2为本实用新型提出的一种基于视觉和三维模型识别的龙门式智能焊接机器人的正视图；

图3为本实用新型提出的一种基于视觉和三维模型识别的龙门式智能焊接机器人的俯视图；

图4为本实用新型提出的一种基于视觉和三维模型识别的龙门式智能焊接机器人的仰视轴测图；

图5为本实用新型提出的一种基于视觉和三维模型识别的龙门式智能焊接机器人的龙门架的内侧结构示意图；

图6为本实用新型提出的一种基于视觉和三维模型识别的龙门式智能焊接机器人的工作流程示意图。

图例说明：

1、底座；2、焊接台；3、固定滑轨；4、齿条；5、滑座；6、龙门架；7、横向位移机构；8、电动升降杆；9、自动焊接枪；10、纵轴相机；11、横轴相机；12、定位板；13、激光定位器；14、龙门驱动电机；15、伺服器；16、横轴驱动电机；17、纵轴驱动箱；18、纵轴丝杠；701、滑轨座；702、横轴丝杠；703、丝杠滑座。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参照图1-6，本实用新型提供的一种实施例：一种基于视觉和三维模型识别的龙门式智能焊接机器人，包括底座1、焊接台2和工作方法，其特征在于：底座1的上方中部固定连接有焊接台2，底座1的上方两侧均固定连接有固定滑轨3，底座1的上方在两个固定滑轨3的中部均固定连接有齿条4，两个固定滑轨3的上方均滑动连接有滑座5，两个滑座5的上方中部固定连接有龙门架6，龙门架6的上方一端固定连接有横轴驱动电机16，两个滑座5中靠近横轴驱动电机16一端的滑座5上方中部固定连接有伺服器15；

底座1的上方远离横轴驱动电机16的一侧固定连接有定位板12，两个滑座5中靠近定位板12一端的滑座5上方靠近定位板12的一端固定连接有激光定位器13；

两个滑座5中靠近定位板12一端的滑座5上方中部龙门驱动电机14，两个滑座5的内部下方与齿条4相对应的位置处均转动连接有与齿条4相配合的驱动齿轮，且龙门驱动电机14的输出端通过传动杆和锥齿轮与相对应的驱动齿轮传动连接，龙门架6的底部两侧均固定连接有纵轴驱动箱17，龙门架6的两侧内部均转动连接有纵轴丝杠18，两个纵轴驱动箱17的内部均设置有丝杠电机，且两个纵轴丝杠18的底部均穿过纵轴驱动箱17与相对应的丝杠电机传动连接，龙门架6的上方中部固定连接有横向位移机构7，横向位移机构7包括滑轨座701、横轴丝杠702和丝杠滑座703，滑轨座701的上方固定连接有丝杠滑座703，滑轨座701的中部两端与横轴丝杠702的两端转动连接，横轴丝杠702靠近横轴驱动电机16的一端与横轴驱动电机16的输出端固定连接，横向位移机构7的上方一侧设置有电动升降杆8，电动升降杆8远离自动焊接枪9的一端与丝杠滑座703固定连接，电动升降杆8远离横向位移机构7的一端固定连接有自动焊接枪9，激光定位器13与自动焊接枪9位于与龙门架6相平行的同一平面内，本发明设置有龙门驱动电机14和齿条4，配合定位板12和激光定位器13，可在伺服器15的作用下，使龙门架6进行长距离的精确位移，防止龙门架6在进行长距离位移后，产生误差导致焊接误差，提高了焊接的稳定性；

龙门架6的两侧的内侧均滑动连接有纵轴相机10，两个纵轴相机10靠近龙门架6外侧的一端均通过滑槽穿过龙门架6的内壁与相对应的纵轴丝杠18丝杠配合，可根据工件的实际情况调节纵轴相机10的高度，提高了图像识别的准确性，加强了装置的实用性，龙门架6顶部下方的中部固定连接有横轴相机11，本发明设置的横轴相机11和两个纵轴相机10，可通过图像处理算法快速获取工件的三维信息，进行三维建模进而可通过三维数模处理系统自动进行路径规划和程序编写，无需工程师进行实际测量和三维建模后，再编写焊接程序，大大提高了焊接加工的效率。

工作原理：本实用新型使用时，先将龙门架6移动底座的起始点，然后工作人员通过搬运设备将工件搬运到焊接台2上并进行固定；龙门架6通过激光定位器32和定位板12进行起始点定位，两侧的纵轴相机10通过纵轴丝杠18移动至与工件高度相适应的位置并进行固定；龙门架6通过龙门驱动电机14开始匀速移动，同时横轴相机11与两侧的纵轴相机10开始工作，采集工件的焊缝图像，采集完毕后自行返回起始点；通过图像处理算法，利用横轴相机11采集X轴信息，两侧的纵轴相机10采集Z轴的信息，同时通过匀速移动生成的多层图像复合生成Y轴信息，生成工件和焊缝的三维模型，并将其导入三维数模处理系统；通过三维数模处理系统，利用三维模型和有限元分析自行设绘或识别定制焊缝格式文件进行焊缝的参数化建模，并生成相对应焊接路径；利用三维软件通过生成的焊接路径自动进行焊接程序编写，并进行程序预运行检测；在程序预运行检测无问题后，龙门架6通过激光定位器13和定位板12进行二次起始点定位，定位完成后，龙门架6通过龙门驱动电机14再次开始匀速移动，同时通过电动升降杆8降下自动焊接枪9，运行焊接程序进行焊接工作；焊接完成后，抬升自动焊接枪9，龙门架自行返回起始点。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于视觉和三维模型识别的龙门式智能焊接机器人，包括底座(1)、焊接台(2)和工作方法，其特征在于：所述底座(1)的上方中部固定连接有焊接台(2)，所述底座(1)的上方两侧均固定连接有固定滑轨(3)，所述底座(1)的上方在两个固定滑轨(3)的中部均固定连接有齿条(4)，两个所述固定滑轨(3)的上方均滑动连接有滑座(5)，两个所述滑座(5)的上方中部固定连接有龙门架(6)，所述龙门架(6)的上方一端固定连接有横轴驱动电机(16)，两个所述滑座(5)中靠近横轴驱动电机(16)一端的滑座(5)上方中部固定连接有伺服器(15)；

所述底座(1)的上方远离横轴驱动电机(16)的一侧固定连接有定位板(12)，两个所述滑座(5)中靠近定位板(12)一端的滑座(5)上方靠近定位板(12)的一端固定连接有激光定位器(13)；

所述两个所述滑座(5)中靠近定位板(12)一端的滑座(5)上方中部龙门驱动电机(14)，所述龙门架(6)的底部两侧均固定连接有纵轴驱动箱(17)，所述龙门架(6)的两侧内部均转动连接有纵轴丝杠(18)，所述龙门架(6)的上方中部固定连接有横向位移机构(7)，所述横向位移机构(7)的上方一侧设置有电动升降杆(8)，所述电动升降杆(8)远离横向位移机构(7)的一端固定连接有自动焊接枪(9)；

所述龙门架(6)的两侧的内侧均滑动连接有纵轴相机(10)，所述龙门架(6)顶部下方的中部固定连接有横轴相机(11)。

2.根据权利要求1所述的一种基于视觉和三维模型识别的龙门式智能焊接机器人，其特征在于：所述横向位移机构(7)包括滑轨座(701)、横轴丝杠(702)和丝杠滑座(703)，所述滑轨座(701)的上方固定连接有丝杠滑座(703)，所述滑轨座(701)的中部两端与横轴丝杠(702)的两端转动连接，所述横轴丝杠(702)靠近横轴驱动电机(16)的一端与横轴驱动电机(16)的输出端固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于视觉和三维模型识别的龙门式智能焊接机器人，其特征在于：两个所述滑座(5)的内部下方与齿条(4)相对应的位置处均转动连接有与齿条(4)相配合的驱动齿轮，且所述龙门驱动电机(14)的输出端通过传动杆和锥齿轮与相对应的驱动齿轮传动连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于视觉和三维模型识别的龙门式智能焊接机器人，其特征在于：两个所述纵轴驱动箱(17)的内部均设置有丝杠电机，且两个所述纵轴丝杠(18)的底部均穿过纵轴驱动箱(17)与相对应的丝杠电机传动连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于视觉和三维模型识别的龙门式智能焊接机器人，其特征在于：两个所述纵轴相机(10)靠近龙门架(6)外侧的一端均通过滑槽穿过龙门架(6)的内壁与相对应的纵轴丝杠(18)丝杠配合。

6.根据权利要求1所述的一种基于视觉和三维模型识别的龙门式智能焊接机器人，其特征在于：所述激光定位器(13)与所述自动焊接枪(9)位于与龙门架(6)相平行的同一平面内。

7.根据权利要求1所述的一种基于视觉和三维模型识别的龙门式智能焊接机器人，其特征在于：所述电动升降杆(8)远离自动焊接枪(9)的一端与丝杠滑座(703)固定连接。

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