CN214444009U - 焊接设备及3d数据成型激光传感器探测仪校准装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种焊接设备及3D数据成型激光传感器探测仪校准装置，3D数据成型激光传感器探测仪校准装置包括校准块、导轨组件、龙门架、第一驱动单元和第二驱动单元，校准块具有两个以上的标准尺寸参数，导轨组件沿第一方向延伸，龙门架可滑动地安装在导轨组件上，第一驱动单元可驱动龙门架沿导轨组件相对校准块移动，第二驱动单元安装在龙门架上，第二驱动单元的执行末端可在第二方向上相对校准块移动，第一方向、第二方向和龙门架的高度方向两两相互垂直，焊接设备设置有上述3D数据成型激光传感器探测仪校准装置。3D数据成型激光传感器探测仪校准装置能够使安装在其上的3D激光扫描仪准确获取工件在加工设备中的实际位置。

Description

焊接设备及3D数据成型激光传感器探测仪校准装置

技术领域

本实用新型涉及焊接加工技术领域，具体地说，是涉及一种3D数据成型激光传感器探测仪校准装置及设置有该3D数据成型激光传感器探测仪校准装置的焊接设备。

背景技术

视觉系统配合机器人进行作业在现代工业加工中得到广泛的应用，其主要是由视觉系统为机器人提供位于机器人的工作空间内工件的参数信息，使机器人能够基于该参数信息控制其执行末端上的加工装置对工件进行相应的加工，即视觉系统引导机器人的执行末端在工作空间内相对工件进行运动，以使机器人适应工作空间内工件的位置和/或方位的变化。

通常，在加工设备对工件进行加工前，需要对视觉系统及机器人进行校准，即校准视觉系统在加工设备的世界坐标中的位置及机器人的执行末端在加工设备的世界坐标中的位置。然而，由于视觉系统具有自己的作业空间，且视觉系统和机器人之间又缺乏协调，使得视觉系统的作业空间对应至世界坐标的原点与机器人的工作空间对应至世界坐标的原点可能不一致，进而会使得视觉系统所获取的工件在工作空间中的位置与工件在工作空间中的实际位置不一致，最终导致视觉系统获取的工件的参数信息不准确和/或导致机器人的执行末端的运动轨迹不准确，进而影响工件的加工质量，甚至容易导致工件报废或加工设备受损。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型的主要目的是提供一种使3D激光扫描仪准确获取工件在加工设备中的实际位置的3D数据成型激光传感器探测仪校准装置。

本实用新型的另一目的是提供一种设置有上述3D数据成型激光传感器探测仪校准装置的焊接设备。

为了实现本实用新型的主要目的，本实用新型提供一种3D数据成型激光传感器探测仪校准装置，其中，包括校准块、导轨组件、龙门架、第一驱动单元和第二驱动单元，校准块具有两个以上的标准尺寸参数，导轨组件沿第一方向延伸，龙门架可滑动地安装在导轨组件上，第一驱动单元可驱动龙门架沿导轨组件相对校准块移动，第二驱动单元安装在龙门架上，第二驱动单元的执行末端可在第二方向上相对校准块移动，第一方向、第二方向和龙门架的高度方向两两相互垂直。

由上可见，当3D数据成型激光传感器探测仪校准装置安装至加工设备中时，校准块固定于加工设备的机架上，使得校准块位于加工设备的世界坐标内并位于加工设备的机器人的工作空间内，同时，将校准块的标准尺寸参数及标准块在世界坐标中的绝对位置信息存储至加工设备的控制中心的配置表中，第二驱动单元的执行末端用于与3D激光扫描仪固定连接，且通过导轨组件、龙门架、第一驱动单元和第二驱动单元之间的配合使得第二驱动单元的驱动末端可在空间内相对校准块移动。当需要对3D激光扫描仪进行校准时，由控制中心控制第一驱动单元和第二驱动单元配合工作使第二驱动单元的执行末端上的3D激光扫描仪移动至校准块处，并控制3D激光扫描仪对校准块进行扫描，以获取校准块的位置信息和各标准尺寸参数信息；之后，控制中心根据设置的校准程序及存储的校准块的标准尺寸参数、标准块在世界坐标中的绝对位置信息判断3D激光扫描仪的位置及扫描精度是否准确，并在当3D激光扫描仪的位置和/或扫描精度不准确且可以校准时，对3D激光扫描仪的位置和/或扫描精度进行校准，同时生成新的配置表并存储于控制中心中；此外，当配置表更新时，控制中心以新的配置表计算机器人的执行末端的作业坐标，从而使3D激光扫描仪与机器人之间相关联数据的一致性。

一个优选的方案是，第一驱动单元包括第一伺服电机、齿轮和齿条，第一伺服电机安装在龙门架上，齿轮固定安装在第一伺服电机的电机轴上，齿条沿第一方向延伸，齿轮与齿条啮合；或第一驱动单元包括第二伺服电机和第一直线模组，第二伺服电机驱动第一直线模组的第一丝杠转动，第一丝杠沿第一方向延伸，龙门架与第一直线模组的第一滑台固定连接。

由上可见，第一驱动单元的结构可根据安装空间、使用要求、装配要求等条件进行相适应的调整，以保证第一驱动单元能够准确地驱动龙门架沿导轨组件滑动。

进一步的方案是，齿轮为斜齿轮，齿条为斜齿齿条。

由上可见，上述设计既能够提高齿轮、齿条的承载能力，延长齿轮齿条的使用寿命，并使传动更加平稳，又能够减小传动时产生的噪音，同时使得齿轮和齿条能够适应高速传动。

另一个优选的方案是，执行末端还可在高度方向上相对校准块移动。

由上可见，上述设计能够增加第二驱动单元执行末端的维度，进而增加3D激光扫描仪的维度，使3D激光扫描仪能够实现在空间上的运动，从而优化了3D激光扫描仪的扫描方式，使3D激光扫描仪能够具有更好的扫描精度和扫描准度，并使3D激光扫描仪能够执行更优的扫描方案。

进一步的方案是，执行末端还可绕第一转动轴线和/或第二转动轴线转动，第一转动轴线平行于高度方向，第二转动轴线垂直于第一转动轴线。

由上可见，上述设计使得3D激光扫描仪具有更大的扫描范围，以更全面的对工件进行扫描，避免存在扫描死角。

更进一步的方案是，第二驱动单元包括第一驱动机构、第二驱动机构、第三驱动机构和第四驱动机构，第一驱动机构驱动执行末端在第二方向上移动，第二驱动机构驱动执行末端在高度方向上移动，第三驱动机构驱动执行末端绕第一转动轴线转动，第四驱动机构驱动执行末端绕第二转动轴线转动。

由上可见，第一驱动单元配合第二驱动单元的第一驱动机构、第二驱动结构、第三驱动结构和第四驱动机构能够对3D激光扫描仪进行空间上的移动、翻转，使3D激光扫描仪对工件进行全面的扫描，并使3D激光扫描仪保有较高的扫描精度和扫描准度。

更进一步的方案是，第一驱动机构包括第二直线模组和第三伺服电机，第二直线模组安装在龙门架上，第二直线模组的第二丝杠沿第二方向延伸，第三伺服电机驱动第二丝杠转动；第二驱动机构包括第三直线模组和第四伺服电机，第三直线模组安装在第二直线模组的第二滑台上，第三直线模组的第三丝杠沿高度方向延伸，第四伺服电机驱动第三丝杠转动；第三驱动机构包括第五伺服电机和连接座，第五伺服电机安装在第三直线模组的第三滑台上，连接座与第五伺服电机的电机轴固定连接，第五伺服电机驱动连接座绕第一转动轴线转动；第四驱动机构包括第六伺服电机、分割器和安装座，分割器安装在连接座上，第六伺服电机驱动分割器的输入轴转动，分割器的输出轴与安装座固定连接，分割器的输出轴的轴线为第二转动轴线。

由上可见，第一驱动机构、第二驱动机构、第三驱动结构及第四驱动机构的结构设计使第二驱动单元具有较高的驱动精度，既能保证3D激光扫描仪的移动精度和位置精度，又能保证3D激光扫描仪位置校准时的准确率。

更进一步的方案是，校准块为长方体，长方体具有标准长度、标准宽度和第一标准高度；或校准块为圆柱体，圆柱体具有第一标准直径和第二标准高度；或校准块为半球体，半球体具有第二标准直径和第三标准高度。

由上可见，校准块既用于对3D激光扫描仪的位置校准，又用于对3D激光扫描仪的扫描精度校准，因此，使校准块具有标准尺寸参数能够保证3D激光扫描仪进行位置校准和扫描精度校准使的准确率；而校准块的形状、结构则可根据设计要求、使用要求等条件进行相适应的改变。

更进一步的方案是，校准块上设置有两个以上的沉头孔，沉头孔在高度方向上贯穿校准块。

由上可见，沉头孔用于供连接螺栓将校准块固定在加工设备的机架上，并用于容纳连接螺栓，避免连接螺栓裸露在校准块外，以防止连接螺栓在3D激光扫描仪进行位置校准、扫描精度校准时对3D激光扫描仪产生影响，而将沉头孔的数量设置成两个以上能防止校准块安装后发生移动，避免对3D激光扫描仪的位置校准、扫描精度校准造成影响。

为了实现本实用新型的另一目的，本实用新型提供一种焊接设备，包括焊接机器人和视觉系统，视觉系统包括3D激光扫描仪，其中，视觉系统还包括上述的3D数据成型激光传感器探测仪校准装置，3D激光扫描仪安装在执行末端上。

由上可见，设置有上述3D数据成型激光传感器探测仪校准装置的焊接设备能够使3D激光扫描仪准确获取工件在焊接设备中的实际位置，并保证3D激光扫描仪与机器人之间相关联数据的一致性。

附图说明

图1是本实用新型焊接设备实施例的结构图。

图2是本实用新型焊接设备实施例的省略部分组件后的结构图。

图3是本实用新型焊接设备实施例的第一视角下的铝模板夹具和驱动装置的结构图。

图4是本实用新型焊接设备实施例的第二视角下的铝模板夹具和驱动装置的结构图。

图5是本实用新型焊接设备实施例的压紧单元的结构图。

图6是图4中C处的放大图。

图7是图3中B处的放大图。

图8是本实用新型焊接设备实施例的视觉系统的结构图。

图9是本实用新型焊接设备实施例的视觉系统的局部结构图。

图10是本实用新型焊接设备实施例的焊接机器人的结构图。

图11是本实用新型焊接设备实施例的焊接机器人的局部结构图。

图12是图2中A处的放大图。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

焊接设备实施例：

参照图1和图2，焊接设备100包括机架1、铝模板夹具2、驱动装置3、视觉系统4、焊接机器人5、机罩6、安全光栅7和焊枪校准单元8。其中，机架1上设置两组第二导轨组件12，第二导轨组件12沿第一方向X延伸。

铝模板夹具2的数量为两个，且一个铝模板夹具2可滑动地安装在一组第二导轨组件12上。结合图3和图4，铝模板夹具2包括托盘21、压紧单元22、铜排23、辊轴组24、第一对射型光电传感器25、第二对射型光电传感器26和测距传感器27。

托盘21沿第二导轨组件12的延伸方向可滑动地安装在第二导轨组件12上，托盘21具有容纳位211，容纳位211用于容纳待加工的铝模板10。托盘21具有第一侧壁212、第二侧壁213、第三侧壁214和开口215，第一侧壁212平行于第二侧壁213，且第一侧壁212和第二侧壁213沿第二方向Y分布，第一方向X、第二方向Y和机架的高度方向Z两两相互垂直。第三侧壁214和开口215沿第一方向X分布，开口215成型于第一侧壁212的第一端部处，第三侧壁214则分别与第一侧壁212的第二端、第二侧壁213的第二端连接。其中，在驱动装置3驱动铝模板夹具2移动至视觉系统4进行扫描处理的送料方向上，开口215位于第三侧壁214的上游端，上述送料方向平行于第一方向X。第三侧壁214在第一方向X上起到对铝模板10进行限位的作用，防止铝模板10伸出第一侧壁212的第二端，而开口215的设置则使得在将铝模板10放入托盘21的容纳位211时更加的方便。

压紧单元22包括压紧组件221和第五驱动机构222，压紧组件221位于容纳位211内，并沿第一方向X延伸。压紧组件221靠近托盘21的第一侧壁212设置，第五驱动机构222的驱动端与压紧组件221固定连接，使得第五驱动机构222能够驱动压紧组件221在第二方向Y上相对托盘21的第二侧壁213移动，以对容纳位211内的铝模板10进行压紧、固定。具体地，结合图5，压紧组件221包括连接杆2211、压杆2212和弹簧，连接杆2211沿第一方向X延伸，且连接杆2211与第五驱动机构222的驱动端固定连接。压杆2212位于连接杆2211和第二侧壁213之间，且压杆2212沿第一方向X延伸。压杆2212上设置有两根以上的连接轴2213，两根以上的连接轴2213沿第一方向X分布，且连接轴2213沿第二方向Y延伸。连接轴2213沿自身的轴向与连接杆2211可滑动地连接，从而使得压杆2212能够在第二方向Y上相对连接杆2211移动。弹簧的数量优选与连接轴2213的数量相等，且一个弹簧优选套装在一根连接轴2213上，此外，弹簧的两端分别与连接杆2211、压杆2212抵接。

在本实施例中，第五驱动机构222包括第三直线模组2221和电机，第三直线模组2221与托盘21固定连接，第三直线模组2221的丝杠沿第二方向Y延伸，而第三直线模组2221的第三滑台2222与压紧组件221的连接杆2211固定连接。电机安装在第三直线模组2221上，电机用于驱动第三直线模组2221的丝杠转动，进而使第三滑台2222带动压紧组件221在第二方向Y上移动，以对容纳位211内的铝模板10进行压紧或解除对铝模板10的压紧。当然，在其他实施例中，第五驱动机构222也可采用电动缸，当第五驱动机构222为电动缸时，将电动缸固定安装在托盘21上，并使电动缸的推杆平行于第二方向Y，此外，使电动缸的推杆的伸出末端与压紧组件221的连接杆2211固定连接，以驱动压紧组件221在第二方向Y上移动。

铜排23沿第二方向Y延伸，且铜排23安装在压紧组件221的压杆2212上，并位于压杆2212正对托盘21的第二侧壁213的表面上。铜排23用于与焊接机器人5的焊枪51形成焊接回路，而将铜排23安装在压紧组件221上则使得当压紧单元22的第五驱动机构222驱动压紧组件221向容纳位211内铝模板10移动以对铝模板10进行压紧时，铜排23能够跟随压紧组件221向铝模板10移动直至与铝模板10邻接，以在当焊接机器人5对铝模板10进行焊接加工时，铜排23与焊枪51之间形成焊接回路。

通过将铜排23安装在压紧组件221的压杆2212上，使得压紧单元22在将铝模板10压紧在托盘21上时，铜排23能够与铝模板10进行大面积接触，并防止铝模板夹具2在被移送过程中铜排23脱离与铝模板10的接触，保证焊接加工时焊接回路不被切断，使焊枪51能够正常对铝模板10进行焊接加工，同时提高了焊接回路的稳定性。再者，通过对压紧组件221的结构设计，使得铜排23刚与铝模板10进行接触时，压紧组件221能够起到一定的缓冲作用，以防止铜排23和压紧组件221与铝模板10进行硬接触，从而避免铝模板10、铜排23、压紧组件221中的一者或多者受损。此外，导轨组件11与机架1之间设置有绝缘膜、第二导轨组件12与机架1之间设置有第二绝缘膜，使得铜排23上的电流无法流动机架1上，并保证焊接回路的正常。

优选地，压紧单元22的数量为两个以上，且两个以上的压紧单元22沿第一方向X分布，如在本实施例中，压紧单元22的数量为两个。通过将压紧单元22的数量设置成两个以上，使得铝模板夹具2能够对不同长度的铝模板10进行可靠的压紧，并更好的优化压紧单元22的结构及铝模板夹具2的结构。

辊轴组24位于托盘21的容纳位211内，且辊轴组24位于压紧组件221的下方。辊轴组24包括多根辊轴，多根辊轴沿第一方向X分布，且每根辊轴均沿第二方向Y延伸。此外，每根辊轴均绕自身的轴线与托盘21可转动地连接，辊轴组24的设置使得铝模板10放入托盘21的容纳位211时更加的方便、省力。

结合图6，第一对射型光电传感器25位于托盘21的开口215和压紧组件221之间，第一对射型光电传感器25用于检测容纳位211内是否放置有铝模板10，以使得焊接设备100能够对铝模板夹具2的负载状态进行实时了解，从而便于焊接设备100进行相关作业，如，提醒操作人员或使相关操作装置向铝模板夹具2放置铝模板10。具体地，第一对射型光电传感器25包括第一发射端251和第一接收端252，其中，第一发射端251安装在第一侧壁212上，第一接收端252安装在第二侧壁213上，当然，作为其他可选的方案，也可将第一发射端251安装在第二侧壁213上，将第一接收端252安装在第一侧壁212上。

第二对射型光电传感器26位置在托盘21的开口215处，第二对射型光电传感器26用于检测铝模板夹具2上铝模板10的放置位置是否正确，使得焊接设备100能够实时了解铝模板夹具2上铝模板10的放置位置，以在当铝模板10的放置位置异常时，焊接设备100能够及时提醒操作人员或使相关操作装置对铝模板10的放置位置进行调整、校正。具体地，第二对射型光电传感器26包括第二发射端261和第二接收端262，其中，第二发射端261安装在第一侧壁212上，第二接收端262安装在第二侧壁213上。同理地，作为其他可选的方案，也可将第二发射端261安装在第二侧壁213上，将第二接收端262安装在第一侧壁212上。

结合图7，测距传感器27设置在第三侧壁214处，且测距传感器27的检测端位于容纳位211上方并朝向开口215设置。测距传感器27用于测量铝模板10的长度，以便于焊接设备100能够控制焊接机器人5对铝模板10进行相适配的加工。

如图3和图4所示，驱动装置3的数量与第二导轨组件12的数量相同，且一个驱动装置3驱动一个铝模板夹具2沿对应设置的一组第二导轨组件12移动。驱动装置3包括第二齿条31和第十二伺服电机32，第二齿条31沿第一方向X延伸，且第二齿条31安装在机架1上。第十二伺服电机32安装在铝模板夹具2的托盘21上，第十二伺服电机32的电机轴上固定安装有第二齿轮33，第二齿轮33与第二齿条31啮合，使得第十二伺服电机32能够通过第二齿轮33和第二齿条31驱动铝模板夹具2在视觉系统4、焊接机器人5之间移动。优选地，第二齿条31为斜齿齿条，第二齿轮33为斜齿轮。

由于铝模板10普遍为大长件，因此通过对驱动装置3的结构设计使得驱动装置3能够精准、可靠地对铝模板夹具2进行运输，保证焊接机器人5的焊接精度、视觉系统4的扫描精度及扫描准度。此外，将第二导轨组件12、铝模板夹具2和驱动装置3的数量均设置为两个使得当视觉系统4对一个铝模板夹具2上的铝模板10进行扫描处理时，焊接机器人5能够对另一个铝模板夹具2上的铝模板10进行焊接加工，从而消除或减少焊接机器人5的空载等待时间，有效的提高了焊接设备100的焊接效率，使得焊接设备100能够满足大批量加工需求。

结合图8和图9，视觉系统4可滑动地安装在导轨组件11上，且视觉系统4的扫描末端可分别在第一方向X上、第二方向Y上和龙门架43的高度方向(即机架的高度方向Z)上相对校准块42和/或铝模板夹具2移动，同时，视觉系统4的扫描末端还可绕第一转动轴线和/或第二转动轴线转动，第一转动轴线平行于高度方向Z，第二转动轴线垂直于第一转动轴线。具体地，视觉系统4包括3D激光扫描仪41和3D数据成型激光传感器探测仪校准装置40，其中，3D数据成型激光传感器探测仪校准装置40包括导轨组件11、校准块42、龙门架43、第一驱动单元44和第二驱动单元45。导轨组件11沿第一方向X延伸，且导轨组件11和第二导轨组件12沿第二方向Y分布，此外，两组第二导轨组件12位于导轨组件11的两根导轨之间。

校准块42安装在机架1上，具体地，校准块42上设置有两个以上的沉头孔421，沉头孔421在高度方向Z上贯穿校准块42。沉头孔421用于供连接螺栓将校准块42固定在机架1上，并容纳连接螺栓，避免连接螺栓裸露在校准块42外，以防止连接螺栓在3D激光扫描仪41进行位置校准、扫描精度校准时对3D激光扫描仪41产生影响，而沉头孔421的数量设置则能防止校准块42安装后发生移动，避免对3D激光扫描仪41的位置校准、扫描精度校准造成影响。

校准块42具有两个以上的标准尺寸参数，在本实施例中，校准块42为长方体，且长方体具有标准长度、标准宽度和第一标准高度。在其他实施例中，校准块42也可为圆柱体，且圆柱体具有第一标准直径和第二标准高度；或校准块42为半球体，且半球体具有第二标准直径和第三标准高度。校准块42用于对3D激光扫描仪41的位置及扫描精度进行校准。当校准块42安装至机架1上后，将校准块42的标准尺寸参数及校准块42在焊接设备100的世界坐标中的绝对位置信息存储至焊接设备100的控制中心的配置表中。

龙门架43安装在导轨组件11上，且龙门架43可沿导轨组件11滑动。第一驱动单元44用于驱动龙门架43沿导轨组件11滑动，具体地，第一驱动单元44包括第一伺服电机441、齿条442和齿轮443。其中，第一伺服电机441固定安装在龙门架43上；齿条442沿第一方向X延伸，且齿条442固定安装在机架1上；齿轮443固定套装在第一伺服电机441的电机轴上，且齿轮443与齿条442啮合，使得第一伺服电机441能够通过齿轮443和齿条442驱动龙门架43沿导轨组件11滑动。优选地，齿条442为斜齿齿条，齿轮443为斜齿轮。此外，其他实施例中，第一驱动单元44也可为第二伺服电机搭配第一直线模组的组合结构，如第二伺服电机驱动第一直线模组的第一丝杠转动，第一丝杠沿第一方向X延伸，龙门架43与第一直线模组的第一滑台固定连接。

第二驱动单元45固定安装在龙门架43上，3D激光扫描仪41固定安装在第二驱动单元45的执行末端上。其中，第二驱动单元45包括第一驱动机构451、第二驱动机构452、第三驱动机构453和第四驱动机构454。

第一驱动机构451包括第二直线模组4511和第三伺服电机4512，第二直线模组4511固定安装在龙门架43上，且第二直线模组4511的第二丝杠沿第二方向Y延伸。第三伺服电机4512安装在第二直线模组4511上，第三伺服电机4512用于驱动第二丝杠转动，以使第二直线模组4511的第二滑台带动3D激光扫描仪41在第二方向Y上移动。

第二驱动机构452包括第三直线模组4521和第四伺服电机4522，第三直线模组4521固定安装在第二直线模组4511的第二滑台上，第三直线模组4521的第三丝杠沿高度方向Z延伸。第四伺服电机4522安装在第三直线模组4521上，第四伺服电机4522用于驱动第三丝杠转动，以使第三直线模组4521的第三滑台带动3D激光扫描仪41在高度方向Z上移动。

第三驱动机构453包括第五伺服电机4531和连接座4532，第五伺服电机4531安装在第三直线模组4521的第三滑台上，第五伺服电机4531的电机轴的轴线为第一转动轴线。连接座4532与第五伺服电机4531的电机轴固定连接，使得第五伺服电机4531能够驱动连接座4532绕第一转动轴线转动，进而使连接座4532带动3D激光扫描仪41绕第一转动轴线转动。

第四驱动机构454包括第六伺服电机4541、分割器4542和安装座4543，分割器4542安装在连接座4532上，第六伺服电机4541安装在分割器4542上，且第六伺服电机4541的电机轴与分割器4542的输入轴对接，以驱动分割器4542的输入轴转动。分割器4542的输出轴与安装座4543固定连接，3D激光扫描仪41固定安装在安装座4543上，其中，分割器4542的输出轴的轴线为第二转动轴线，从而使得安装座4543能够带动3D激光扫描仪41绕第二转动轴线转动。

可见，通过对第二驱动单元45的结构设计，使得3D激光扫描仪41能够实现在空间上的运动，从而优化了3D激光扫描仪41的扫描方式，使3D激光扫描仪41能够具有更好的扫描精度和扫描准度，并使3D激光扫描仪41能够执行更优的扫描方案，而使3D激光扫描仪41绕第一转动轴线和/或第二转动轴线转动能扩大3D激光扫描仪41的扫描范围，以使3D激光扫描仪41能对铝模板10进行更全面的扫描，避免存在扫描死角。

结合图10和图11，焊接机器人5可滑动地安装导轨组件11上，在上述送料方向上，焊接机器人5位于视觉系统4的下游端。焊接机器人5的焊接末端可分别在第一方向X上、第二方向Y上、和高度方向Z上相对铝模板夹具2，同时，焊接机器人5的焊接末端还可绕第三转动轴线和/或第四转动轴线转动，第三转动轴线平行于高度方向Z，第四转动轴线垂直于第三转动轴线。具体地，焊接机器人5包括焊枪51、第二龙门架52、第三驱动单元53和第四驱动单元54。

第二龙门架52安装在导轨组件11上，且第二龙门架52可沿导轨组件11滑动。第三驱动单元53用于驱动第二龙门架52沿导轨组件11滑动，具体地，第三驱动单元53包括第七伺服电机531和第三齿轮532。其中，第七伺服电机531固定安装在第二龙门架52上；第三齿轮532固定套装在第七伺服电机531的电机轴上，且第三齿轮532与齿条442啮合，使得第七伺服电机531能够通过第三齿轮532和齿条442驱动第二龙门架52沿导轨组件11滑动。优选地，第三齿轮532为斜齿轮。同样地，其他实施例中，第三驱动单元53也可为伺服电机搭配直线模组的组合结构。

第四驱动单元54固定安装在第二龙门架52上，焊枪51固定安装在第四驱动单元54的执行末端上。其中，第四驱动单元54包括第六驱动机构541、第七驱动机构542、第八驱动机构543和第九驱动机构544。

第六驱动机构541包括第四直线模组5411和第八伺服电机5412，第四直线模组5411固定安装在第二龙门架52上，且第四直线模组5411的第四丝杠沿第二方向Y延伸。第八伺服电机5412安装在第四直线模组5411上，第八伺服电机5412用于驱动第四丝杠转动，以使第四直线模组5411的第四滑台带动焊枪51在第二方向Y上移动。

第七驱动机构542包括第五直线模组5421和第九伺服电机5422，第五直线模组5421固定安装在第四直线模组5411的第四滑台上，第五直线模组5421的第五丝杠沿高度方向Z延伸。第九伺服电机5422安装在第五直线模组5421上，第九伺服电机5422用于驱动第五丝杠转动，以使第五直线模组5421的第五滑台带动焊枪51在高度方向Z上移动。

第八驱动机构543包括第十伺服电机5431和第二连接座5432，第十伺服电机5431安装在第五直线模组5421的第五滑台上，第十伺服电机5431的电机轴的轴线为第三转动轴线。第二连接座5432与第十伺服电机5431的电机轴固定连接，使得第十伺服电机5431能够驱动第二连接座5432绕第三转动轴线转动，进而时第二连接座5432带动焊枪51绕第三转动轴线转动。

第九驱动机构544包括第十一伺服电机5441、第二分割器5442和第二安装座5443，第二分割器5442安装在第二连接座5432上，第十一伺服电机5441安装在第二分割器5442上，且第十一伺服电机5441的电机轴与第二分割器5442的输入轴对接，以驱动第二分割器5442的输入轴转动。第二分割器5442的输出轴与第二安装座5443固定连接，焊枪51固定安装在第二安装座5443上，其中，第二分割器5442的输出轴的轴线为第四转动轴线，从而使得第二安装座5443能够电动焊枪51绕第四转动轴线转动。

可见，通过对第四驱动单元54的结构设计，使得焊枪51能够实现在空间上的运动，优化了焊枪51的焊接方式，并使焊枪51能够具有更大的运动自由度，从而使焊枪51能够对铝模板10进行更全面的焊接加工，避免存在焊接死角。

优选地，焊接机器人5的数量为两个以上，且两个以上的焊接机器人5沿第一方向X分布，如，在本实施例中，焊接机器人5的数量为两个，在上述送料方向上，两个焊接机器人5均位于视觉系统4的下游端。将焊接机器人5的数量设置为两个以上使得当铝模板10长度较大时，焊接设备100能够控制两个以上的焊接机器人5对铝模板10进行分区域同步焊接加工，从而能够大幅度提升焊接设备100的焊接效率，并能够满足大批量加工需求。

如图1所示，机罩6罩合在机架1的一部分上，且视觉系统4和焊接机器人5均位于机罩6内。机罩6的设置既能够避免外部光照对视觉系统4的扫描作业造成影响，以保证视觉系统4的扫描精度、扫描准度及扫描的可靠性；又能够方式焊接机器人5焊接加工过程中产生的焊烟扩散，防止焊接设备100的周边环境受到污染。此外，机罩6的顶部设置有排烟口61，排烟口61用于与外设的焊烟净化设备对接，以使得焊烟净化设备能够通过排烟口61将机罩6的焊烟抽走，以避免焊烟影响视觉系统4的扫描作业及焊接机器人5的焊接加工，并对焊烟进行处理后在排放，避免焊烟污染环境。

安全光栅7的数量为两个，两个安全光栅7均安装在机架1上，且两个安全光栅7均位于机罩6。两个安全光栅7沿第二方向Y分布在机架1的相对两侧处，安全光栅7的设置能够更好的避免生产过程中出现安全事故

结合图12，焊枪校准单元8安装在机架1，焊枪校准单元8包括第三对射型光电传感器81和第四对射型光电传感器82，第三对射型光电传感器81的第三发射端811和第三接收端812沿第一方向X分布，第四对射型光电传感器82的第四发射端821和第四接收端822沿第二方向Y分布，焊枪校准单元8用于对焊接机器人5的焊枪51的位置进行校准。

以下对焊接设备100的工作过程进行简述：

当需要对3D激光扫描仪41进行校准时，第一驱动单元44和第二驱动单元45配合工作以将3D激光扫描仪41移动至校准块42处，并控制3D激光扫描仪41对校准块42进行扫描，以获取校准块42的位置信息和各标准尺寸参数信息；之后，控制中心根据设置的校准程序及存储的校准块42的标准尺寸参数、校准块42在世界坐标中的绝对位置信息判断3D激光扫描仪41的位置及扫描精度是否准确，并在当3D激光扫描仪41的位置和/或扫描精度不准确且可以校准时，对3D激光扫描仪41的位置和/或扫描精度进行校准，同时生成新的配置表并存储于控制中心中；此外，当配置表更新时，控制中心以新的配置表计算焊接机器人5上焊枪51的作业坐标，从而使3D激光扫描仪41与焊接机器人5之间相关联数据的一致性。

当需要焊枪51的位置进行校准时，第三驱动单元53和第四驱动单元54配合工作以将焊枪51移动至焊枪校准单元8处，并结合第三对射型光电传感器81和第四光电传感器分别焊枪51在第一方向X上、第二方向Y上和高度方向Z上的位置检测，以判断焊枪51位置是否准确。当焊枪51在第一方向X上的位置不准确且可以校准时，控制中心对焊枪51位置进行校准，并同时生成新的配置表存储于控制中心中；当焊枪51在第二方向Y上的位置不准确且可以校准时，控制中心对焊枪51位置进行校准，并同时生成新的配置表存储于控制中心中；当焊枪51在高度方向Z上的位置不准确且可以校准时，控制中心对焊枪51位置进行校准，并同时生成新的配置表存储于控制中心中；此外，控制中心还会根据设置的校准程序对焊枪51的焊接角度进行校准，并在当焊接角度不准确且可以校准时，控制中心对焊枪51的焊接角度进行校准，并同时生成新的配置表存储于控制中心中。其中，若焊枪51的在上述任一项检测中出现异常时，控制中心进行报错处理。

当需要对铝模板10进行焊接加工时，将第一块铝模板10放置于第一个铝模板夹具2上，此时，控制中心分别通过该铝模板夹具2上的第一对射光电传感器25检测该铝模板夹具2上是否放置有铝模板10，通过第二对射光电传感器26检测该铝模板10的放置位置是否准确，并通过测距传感器27检测铝模板10的长度。当该铝模板夹具2上放置有铝模板10，且铝模板10的放置位置准确时，该铝模板夹具2的压紧单元22对铝模板10进行压紧，使铜排23与铝模板10接触。同时，控制中心根据检测到的铝模板10的长度控制第一个驱动装置3将该铝模板夹具2移动至第一个视觉系统4处，并使该铝模板夹具2位于适当位置。

接着，控制中心控制并协调第一个驱动装置3、第一个视觉系统4的动作，使该视觉系统4的3D激光扫描仪41对第一个铝模板10进行扫描，以获取第一个焊接机器人5所需的焊接数据。

接着，控制中心控制并协调第一个驱动装置3、至少一个第一焊接机器人5的动作，使第一个焊接机器人5的焊枪51对第一个铝模板夹具2上铝模板10进行焊接加工。同时，控制中心获取第二个铝模板夹具2上的铝模板10是否完成焊接加工，若是，向第二个铝模板夹具2放置新的铝模板10，若否，等待第二个铝模板夹具2上的铝模板10完成焊接。其中，向第二个铝模板夹具2放置新的铝模板10的步骤与上述向第一个铝模板夹具2放置新的铝模板10的步骤一致，故在此不重复说明。

在对铝模板10进行焊接加工过程中，控制中心根据视觉系统4的扫描结果调节需要同时参与的焊接机器人5的数量。当铝模板10焊接完成后，控制中心控制驱动装置3将装载该铝模板10的铝模板夹具2移送至装载位置后，控制铝模板夹具2的压紧单元22松开对该铝模板10的压紧，从准备对铝模板夹具2更换新的待加工的铝模板10。

综上可见，通过对焊接设备的结构设计，使得当视觉系统对一个铝模板夹具上的铝模板进行扫描处理时，焊接机器人能够对另一个铝模板夹具上的铝模板进行焊接加工，从而消除或减少焊接机器人的空载等待时间，有效的提高了焊接设备的焊接效率，使得焊接设备能够满足大批量加工需求。

最后需要强调的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种变化和更改，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、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 (10)

1.3D数据成型激光传感器探测仪校准装置，其特征在于，包括：

校准块，所述校准块具有两个以上的标准尺寸参数；

导轨组件，所述导轨组件沿第一方向延伸；

龙门架，所述龙门架可滑动地安装在所述导轨组件上；

第一驱动单元，所述第一驱动单元可驱动所述龙门架沿所述导轨组件相对校准块移动；

第二驱动单元，所述第二驱动单元安装在所述龙门架上，所述第二驱动单元的执行末端可在第二方向上相对所述校准块移动，所述第一方向、所述第二方向和所述龙门架的高度方向两两相互垂直。

2.根据权利要求1所述的3D数据成型激光传感器探测仪校准装置，其特征在于：

所述第一驱动单元包括第一伺服电机、齿轮和齿条，所述第一伺服电机安装在所述龙门架上，所述齿轮固定安装在所述第一伺服电机的电机轴上，所述齿条沿所述第一方向延伸，所述齿轮与所述齿条啮合；或

所述第一驱动单元包括第二伺服电机和第一直线模组，所述第二伺服电机驱动所述第一直线模组的第一丝杠转动，所述第一丝杠沿所述第一方向延伸，所述龙门架与所述第一直线模组的第一滑台固定连接。

3.根据权利要求2所述的3D数据成型激光传感器探测仪校准装置，其特征在于：

所述齿轮为斜齿轮，所述齿条为斜齿齿条。

4.根据权利要求1所述的3D数据成型激光传感器探测仪校准装置，其特征在于：

所述执行末端还可在所述高度方向上相对所述校准块移动。

5.根据权利要求4所述的3D数据成型激光传感器探测仪校准装置，其特征在于：

所述执行末端还可绕第一转动轴线和/或第二转动轴线转动，所述第一转动轴线平行于所述高度方向，所述第二转动轴线垂直于所述第一转动轴线。

6.根据权利要求5所述的3D数据成型激光传感器探测仪校准装置，其特征在于：

所述第二驱动单元包括：

第一驱动机构，所述第一驱动机构驱动所述执行末端在所述第二方向上移动；

第二驱动机构，所述第二驱动机构驱动所述执行末端在所述高度方向上移动；

第三驱动机构，所述第三驱动机构驱动所述执行末端绕所述第一转动轴线转动；

第四驱动机构，所述第四驱动机构驱动所述执行末端绕所述第二转动轴线转动。

7.根据权利要求6所述的3D数据成型激光传感器探测仪校准装置，其特征在于：

所述第一驱动机构包括第二直线模组和第三伺服电机，所述第二直线模组安装在所述龙门架上，所述第二直线模组的第二丝杠沿所述第二方向延伸，所述第三伺服电机驱动所述第二丝杠转动；

所述第二驱动机构包括第三直线模组和第四伺服电机，所述第三直线模组安装在所述第二直线模组的第二滑台上，所述第三直线模组的第三丝杠沿所述高度方向延伸，所述第四伺服电机驱动所述第三丝杠转动；

所述第三驱动机构包括第五伺服电机和连接座，所述第五伺服电机安装在所述第三直线模组的第三滑台上，所述连接座与所述第五伺服电机的电机轴固定连接，所述第五伺服电机驱动所述连接座绕所述第一转动轴线转动；

所述第四驱动机构包括第六伺服电机、分割器和安装座，所述分割器安装在所述连接座上，所述第六伺服电机驱动所述分割器的输入轴转动，所述分割器的输出轴与所述安装座固定连接，所述分割器的输出轴的轴线为所述第二转动轴线。

8.根据权利要求1至7任一项所述的3D数据成型激光传感器探测仪校准装置，其特征在于：

所述校准块为长方体，所述长方体具有标准长度、标准宽度和第一标准高度；或

所述校准块为圆柱体，所述圆柱体具有第一标准直径和第二标准高度；或

所述校准块为半球体，所述半球体具有第二标准直径和第三标准高度。

9.根据权利要求1至7任一项所述的3D数据成型激光传感器探测仪校准装置，其特征在于：

所述校准块上设置有两个以上的沉头孔，所述沉头孔在所述高度方向上贯穿所述校准块。

10.焊接设备，包括

焊接机器人；

视觉系统，所述视觉系统包括3D激光扫描仪；

其特征在于：

所述视觉系统还包括上述权利要求1至9任一项所述的3D数据成型激光传感器探测仪校准装置，所述3D激光扫描仪安装在所述执行末端上。

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