CN214444013U - 双导轨激光传感智能焊接机器人设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种双导轨激光传感智能焊接机器人设备，包括机架、两个铝模板夹具、两个驱动装置、视觉系统和焊接机器人，机架上设置有沿第一方向延伸的第一导轨组件和两组第二导轨组件，第一导轨组件和两组第二导轨组件沿第二方向分布，第一方向、第二方向和机架的高度方向相互垂直，铝模板夹具可滑动地安装在第二导轨组件上，驱动装置驱动铝模板夹具沿第二导轨组件移动，视觉系统和焊接机器人分别可滑动地安装在第一导轨组件上，视觉系统的扫描末端可分别在第一方向上和第二方向上移动，焊接机器人的焊接末端可分别在第一方向上、第二方向上和高度方向上移动，该双导轨激光传感智能焊接机器人设备具有焊接效率高，可实现大批量加工的优点。

Description

双导轨激光传感智能焊接机器人设备

技术领域

本实用新型涉及焊接加工技术领域，具体地说，是涉及一种双导轨激光传感智能焊接机器人设备。

背景技术

现有的智能焊接设备主要包括运输系统、视觉系统和焊接机器人。其中，当视觉系统和焊接机器人呈分体设置时，运输系统先将工件运输至视觉系统处对工件进行扫描，再将工件运输至焊接机器人处，使焊接机器人根据视觉系统的扫描结果对工件进行相匹配的焊接加工；当视觉系统和焊接机器人呈一体设置时，运输系统直接将工件运输至焊接机器人处，视觉系统先对工件进行扫描，然后焊接机器人再根据视觉系统的扫描结果对工件进行相匹配的焊接加工。

但是，由于焊接机器人需要等待视觉系统完成扫描后再根据扫描结果对工件的焊接加工，导致当工件的长度大和/或宽度大而使得视觉系统需要分区域扫描时，焊接机器人需要进行较长时间的等待；此外，当工件长度大和/或宽度大时，运输系统无法采用带式输送机来对装夹工件的夹具进行循环运输，而仅能采用直线运输装置对装夹工件的夹具进行往复运输，这也使得直线运输装置一次仅能对一个工件进行运输，即智能焊接设备一次仅能够对一个工件进行扫描、焊接，且由于视觉系统和焊接机器人无法同时加工，使得智能焊接设备焊接的效率低，不利于大批量加工。

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焊接效率高，可实现大批量加工的双导轨激光传感智能焊接机器人设备。

为了实现本实用新型的主要目的，本实用新型提供一种双导轨激光传感智能焊接机器人设备，其中，包括机架、两个铝模板夹具、两个驱动装置、视觉系统和焊接机器人，机架上设置有第一导轨组件和两组第二导轨组件，第一导轨组件和第二导轨组件均沿第一方向延伸，第一导轨组件和两组第二导轨组件沿第二方向分布，第一方向、第二方向和机架的高度方向两两相互垂直，一个铝模板夹具可滑动地安装在一组第二导轨组件上，一个驱动装置驱动一个铝模板夹具沿对应的一组第二导轨组件移动，视觉系统可滑动地安装在第一导轨组件上，视觉系统的扫描末端可分别在第一方向上和第二方向上相对铝模板夹具移动，焊接机器人可滑动地安装在第一导轨组件上，焊接机器人的焊接末端可分别在第一方向上、第二方向上和高度方向上相对铝模板夹具移动。

由上可见，铝模板夹具用于装夹铝模板，以使得驱动装置能够通过铝模板夹具将铝模板运送至视觉系统处进行扫描处理以及将铝模板运送至焊接机器人处进行焊接加工，而通过对双导轨激光传感智能焊接机器人设备的结构设计，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，有效的提高了双导轨激光传感智能焊接机器人设备的焊接效率，使得双导轨激光传感智能焊接机器人设备能够满足大批量加工需求。

一个优选的方案是，铝模板夹具包括托盘、压紧单元和铜排，托盘具有容纳位，压紧单元包括压紧组件和驱动机构，压紧组件位于容纳位内并沿第一方向延伸，压紧组件靠近托盘的第一侧壁设置，驱动机构驱动压紧组件在第二方向上相对托盘的第二侧壁移动，第二侧壁平行于第一侧壁，铜排沿第一方向延伸，铜排安装在压紧组件正对第二侧壁的表面上。

由上可见，铜排用于与焊接机器人的焊枪形成焊接回路，而将铜排安装在压紧组件上则使得铝模板被放置到托盘的容纳位后，压紧单元的驱动机构在驱动压紧组件向铝模板移动以对铝模板进行压紧时，铜排能够跟随压紧组件向铝模板移动直至与铝模板邻接，以在当焊接机器人对铝模板进行焊接加工时，铜排与焊枪之间形成焊接回路。通过对铝模板夹具的结构设计，使得压紧单元在将铝模板压紧在托盘上时，铜排能够与铝模板进行大面积接触，并防止铝模板夹具在被移送过程中铜排脱离与铝模板的接触，保证焊接加工时焊接回路不被切断，使焊枪能够正常对铝模板进行焊接加工，同时提高了焊接回路的稳定性。

进一步的方案是，铝模板夹具还包括测距传感器，测距传感器设置在托盘的第三侧壁处，第三侧壁沿第二方向延伸。

由上可见，测距传感器用于测量铝模板的长度，以便于双导轨激光传感智能焊接机器人设备控制视觉系统、焊接机器人对铝模板进行相适配的加工。

另一个优选的方案是，视觉系统包括3D激光扫描仪、校准块、第一龙门架、第一驱动单元和第二驱动单元，校准块安装在机架上，校准块具有两个以上的标准尺寸参数，第一龙门架可滑动地安装在第一导轨组件上，第一驱动单元可驱动第一龙门架沿第一导轨组件移动，第二驱动单元安装在第一龙门架上，3D激光扫描仪安装在第二驱动单元的执行末端上，第二驱动单元可驱动3D激光扫描仪第二方向上移动。

由上可见，校准块安装在机架上，使得校准块能够位于双导轨激光传感智能焊接机器人设备的世界坐标内并位于焊接机器人的工作空间内，当校准块安装完成后，将校准块的标准尺寸参数及校准块在世界坐标中的绝对位置信息存储至双导轨激光传感智能焊接机器人设备的控制中心的配置表中。当需要对3D激光扫描仪进行校准时，控制第一驱动单元和第二驱动单元配合工作以将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、校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焊接机器人上焊枪的作业坐标，从而使3D激光扫描仪与焊接机器人之间相关联数据的一致性。

进一步的方案是，第二驱动单元还可驱动3D激光扫描仪在高度方向上移动；和/或第二驱动单元还可驱动3D激光扫描仪绕第一转动轴线和/ 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，使3D激光扫描仪在高度方向上移动能增加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；此外，使3D激光扫描仪可绕第一转动轴线和/或第二转动轴线转动能扩大3D激光扫描仪的扫描范围，以使3D激光扫描仪能对铝模板进行更全面的扫描，避免存在扫描死角。

另一个优选的方案是，焊接机器人包括焊枪、第二龙门架、第三驱动单元和第四驱动单元，第二龙门架可滑动地安装在第一导轨组件上，第三驱动单元可驱动第二龙门架沿第一导轨组件移动，第四驱动单元安装在第二龙门架上，焊枪安装在第四驱动单元的执行末端上，第四驱动单元可驱动焊枪在第二方向上、高度方向上移动。

由上可见，上述设计使得焊枪能够在空间上运动，以保证焊枪能够对铝模板的不同位置进行焊接加工。

进一步的方案是，第四驱动单元还可驱动焊枪绕第三转动轴线和/或第四转动轴线转动，第三转动轴线平行于高度方向，第四转动轴线垂直于第三转动轴线。

由上可见，上述设计使得焊枪具有更大的运动自由度，以使得焊枪能够对铝模板进行更全面的焊接加工，避免存在焊接死角。

另一个优选的方案是，驱动装置包括第一齿条和第一伺服电机，第一齿条沿第一方向延伸，第一伺服电机安装在铝模板夹具上，第一伺服电机的电机轴上固定安装有第一齿轮，第一齿轮与第一齿条啮合。

由上可见，由于铝模板普遍为大长件，因此通过对驱动装置的结构设计使得驱动装置能够精准、可靠地对铝模板夹具进行运输，保证焊接机器人的焊接精度、视觉系统的扫描精度及扫描准度。

另一个优选的方案是，焊接机器人的数量为两个以上，两个以上的焊接机器人沿第一方向分布，且在驱动装置的送料方向上，两个焊接机器人均位于视觉系统的下游端。

由上可见，将焊接机器人的数量设置为两个以上使得当铝模板长度较大时，双导轨激光传感智能焊接机器人设备能够控制两个以上的焊接机器人对铝模板进行分区域同步焊接加工，从而能够大幅度提升双导轨激光传感智能焊接机器人设备的焊接效率，并能够满足大批量加工需求。

进一步的方案是，双导轨激光传感智能焊接机器人设备还包括机罩、两个安全光栅和焊枪校准单元，机罩罩合在机架的一部分上，视觉系统和焊接机器人均位于机罩内，机罩的顶部设置有排烟口，两个安全光栅均安装在机架上并均位于机罩外，两个安全光栅沿第二方向分布在机架的两侧处，焊枪校准单元安装在机架上。

由上可见，机罩的设置既能够避免外部光照对视觉系统的扫描作业造成影响，以保证视觉系统的扫描精度、扫描准度及扫描的可靠性；又能够方式焊接机器人焊接加工过程中产生的焊烟扩散，防止双导轨激光传感智能焊接机器人设备的周边环境受到污染，而在机罩的顶部设置排烟口，使得外设的焊烟净化设备能够通过排烟口将机罩的焊烟抽走，以避免焊烟影响视觉系统的扫描作业及焊接机器人的焊接加工；而在机架的两侧处分别设置安全光栅，能够更好的避免生产过程中出现安全事故；焊枪校准单元用于对焊枪的位置进行校准。

附图说明

图1是本实用新型双导轨激光传感智能焊接机器人设备实施例的结构图。

图2是本实用新型双导轨激光传感智能焊接机器人设备实施例的省略部分组件后的结构图。

图3是本实用新型双导轨激光传感智能焊接机器人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是本实用新型双导轨激光传感智能焊接机器人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是本实用新型双导轨激光传感智能焊接机器人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是本实用新型双导轨激光传感智能焊接机器人设备实施例的视觉系统的结构图。

图9是本实用新型双导轨激光传感智能焊接机器人设备实施例的视觉系统的局部结构图。

图10是本实用新型双导轨激光传感智能焊接机器人设备实施例的焊接机器人的结构图。

图11是本实用新型双导轨激光传感智能焊接机器人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

双导轨激光传感智能焊接机器人设备实施例：

参照图1和图2，双导轨激光传感智能焊接机器人设备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上设置有第一导轨组件11和两组第二导轨组件12，第一导轨组件11和第二导轨组件12均沿第一方向X 延伸，且第一导轨组件11和第二导轨组件12沿第二方向Y分布，其中，第一方向X、第二方向Y和机架1的高度方向Z两两相互垂直。此外，两组第二导轨组件12位于第一导轨组件11的两根导轨之间。

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，驱动机构222的驱动端与压紧组件221固定连接，使得驱动机构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，驱动机构222包括直线模组2221和电机，直线模组 2221与托盘21固定连接，直线模组2221的丝杠沿第二方向Y延伸，而直线模组2221的滑台2222与压紧组件221的连接杆2211固定连接。电机安装在直线模组2221上，电机用于驱动直线模组2221的丝杠转动，进而使滑台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，驱动机构222也可采用电动缸，当驱动机构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，第一导轨组件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，以使得双导轨激光传感智能焊接机器人设备100能够对铝模板夹具2的负载状态进行实时了解，从而便于双导轨激光传感智能焊接机器人设备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，使得双导轨激光传感智能焊接机器人设备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，双导轨激光传感智能焊接机器人设备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，以便于双导轨激光传感智能焊接机器人设备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包括第一齿条31和第一伺服电机32，第一齿条 31沿第一方向X延伸，且第一齿条31安装在机架1上。第一伺服电机32 安装在铝模板夹具2的托盘21上，第一伺服电机32的电机轴上固定安装有第一齿轮33，第一齿轮33与第一齿条31啮合，使得第一伺服电机32 能够通过第一齿轮33和第一齿条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，第一齿条31为斜齿齿条，第一齿轮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，有效的提高了双导轨激光传感智能焊接机器人设备100的焊接效率，使得双导轨激光传感智能焊接机器人设备100能够满足大批量加工需求。

结合图8和图9，视觉系统4可滑动地安装在第一导轨组件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上和高度方向 Z上相对铝模板夹具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和校准装置40，其中，校准装置40包括校准块42、第一龙门架43、第一驱动单元44和第二驱动单元45。

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 在双导轨激光传感智能焊接机器人设备100的世界坐标中的绝对位置信息存储至双导轨激光传感智能焊接机器人设备100的控制中心的配置表中。

第一龙门架43安装在第一导轨组件11上，且第一龙门架43可沿第一导轨组件11滑动。第一驱动单元44用于驱动第一龙门架43沿第一导轨组件11滑动，具体地，第一驱动单元44包括第二伺服电机441、第二齿条442和第二齿轮443。其中，第二伺服电机441固定安装在第一龙门架43上；第二齿条442沿第一方向X延伸，且第二齿条442固定安装在机架1上；第二齿轮443固定套装在第二伺服电机441的电机轴上，且第二齿轮443与第二齿条442啮合，使得第二伺服电机441能够通过第二齿轮443和第二齿条442驱动第一龙门架43沿第一导轨组件11滑动。优选地，第二齿条442为斜齿齿条，第二齿轮443为斜齿轮。此外，其他实施例中，第一驱动单元44也可为伺服电机搭配直线模组的组合结构。

第二驱动单元45固定安装在第一龙门架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包括第二驱动机构451、第三驱动机构452、第四驱动机构453和第五驱动机构454。

第二驱动机构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固定安装在第一龙门架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。

第三驱动机构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。

第四驱动机构453包括第五伺服电机4531和第一连接座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。第一连接座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能够驱动第一连接座 4532绕第一转动轴线转动，进而使第一连接座4532带动3D激光扫描仪41绕第一转动轴线转动。

第五驱动机构454包括第六伺服电机4541、第一分割器4542和第一安装座4543，第一分割器4542安装在第一连接座4532上，第六伺服电机 4541安装在第一分割器4542上，且第六伺服电机4541的电机轴与第一分割器4542的输入轴对接，以驱动第一分割器4542的输入轴转动。第一分割器4542的输出轴与第一安装座4543固定连接，3D激光扫描仪41固定安装在第一安装座4543上，其中，第一分割器4542的输出轴的轴线为第二转动轴线，从而使得第一安装座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可滑动地安装第一导轨组件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安装在第一导轨组件11上，且第二龙门架52可沿第一导轨组件11滑动。第三驱动单元53用于驱动第二龙门架52沿第一导轨组件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与第二齿条442啮合，使得第七伺服电机531能够通过第三齿轮532和第二齿条 442驱动第二龙门架52沿第一导轨组件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，双导轨激光传感智能焊接机器人设备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双导轨激光传感智能焊接机器人设备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，防止双导轨激光传感智能焊接机器人设备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。

以下对双导轨激光传感智能焊接机器人设备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，通过对双导轨激光传感智能焊接机器人设备的结构设计，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，有效的提高了双导轨激光传感智能焊接机器人设备的焊接效率，使得双导轨激光传感智能焊接机器人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.双导轨激光传感智能焊接机器人设备，其特征在于，包括：

机架，所述机架上设置有第一导轨组件和两组第二导轨组件，所述第一导轨组件和所述第二导轨组件均沿第一方向延伸，所述第一导轨组件和两组所述第二导轨组件沿第二方向分布，所述第一方向、所述第二方向和所述机架的高度方向两两相互垂直；

两个铝模板夹具，一个所述铝模板夹具可滑动地安装在一组所述第二导轨组件上；

两个驱动装置，一个所述驱动装置驱动一个所述铝模板夹具沿对应的一组所述第二导轨组件移动；

视觉系统，所述视觉系统可滑动地安装在所述第一导轨组件上，所述视觉系统的扫描末端可分别在所述第一方向上和所述第二方向上相对所述铝模板夹具移动；

焊接机器人，所述焊接机器人可滑动地安装在所述第一导轨组件上，所述焊接机器人的焊接末端可分别在所述第一方向上、所述第二方向上和所述高度方向上相对所述铝模板夹具移动。

2.根据权利要求1所述的双导轨激光传感智能焊接机器人设备，其特征在于：

所述铝模板夹具包括：

托盘，所述托盘具有容纳位；

压紧单元，所述压紧单元包括压紧组件和驱动机构，所述压紧组件位于所述容纳位内并沿所述第一方向延伸，所述压紧组件靠近所述托盘的第一侧壁设置，所述驱动机构驱动所述压紧组件在所述第二方向上相对所述托盘的第二侧壁移动，所述第二侧壁平行于所述第一侧壁；

铜排，所述铜排沿所述第一方向延伸，所述铜排安装在所述压紧组件正对所述第二侧壁的表面上。

3.根据权利要求2所述的双导轨激光传感智能焊接机器人设备，其特征在于：

所述铝模板夹具还包括测距传感器，所述测距传感器设置在所述托盘的第三侧壁处，所述第三侧壁沿所述第二方向延伸。

4.根据权利要求1所述的双导轨激光传感智能焊接机器人设备，其特征在于：

所述视觉系统包括：

3D激光扫描仪；

校准块，所述校准块安装在所述机架上，所述校准块具有两个以上的标准尺寸参数；

第一龙门架，所述第一龙门架可滑动地安装在所述第一导轨组件上；

第一驱动单元，所述第一驱动单元可驱动所述第一龙门架沿所述第一导轨组件移动；

第二驱动单元，所述第二驱动单元安装在所述第一龙门架上，所述3D激光扫描仪安装在所述第二驱动单元的执行末端上，所述第二驱动单元可驱动所述3D激光扫描仪在所述第二方向上移动。

5.根据权利要求4所述的双导轨激光传感智能焊接机器人设备，其特征在于：

所述第二驱动单元还可驱动所述3D激光扫描仪在所述高度方向上移动；和/或

所述第二驱动单元还可驱动所述3D激光扫描仪绕第一转动轴线和/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1所述的双导轨激光传感智能焊接机器人设备，其特征在于：

所述焊接机器人包括：

焊枪；

第二龙门架，所述第二龙门架可滑动地安装在所述第一导轨组件上；

第三驱动单元，所述第三驱动单元可驱动所述第二龙门架沿所述第一导轨组件移动；

第四驱动单元，所述第四驱动单元安装在所述第二龙门架上，所述焊枪安装在所述第四驱动单元的执行末端上，所述第四驱动单元可驱动所述焊枪在所述第二方向上、所述高度方向上移动。

7.根据权利要求6所述的双导轨激光传感智能焊接机器人设备，其特征在于：

所述第四驱动单元还可驱动所述焊枪绕第三转动轴线和/或第四转动轴线转动，所述第三转动轴线平行于所述高度方向，所述第四转动轴线垂直于所述第三转动轴线。

8.根据权利要求1所述的双导轨激光传感智能焊接机器人设备，其特征在于：

所述驱动装置包括：

第一齿条，所述第一齿条沿所述第一方向延伸；

第一伺服电机，所述第一伺服电机安装在所述铝模板夹具上，所述第一伺服电机的电机轴上固定安装有第一齿轮，所述第一齿轮与所述第一齿条啮合。

9.根据权利要求1所述的双导轨激光传感智能焊接机器人设备，其特征在于：

所述焊接机器人的数量为两个以上，两个以上的所述焊接机器人沿所述第一方向分布，且在所述驱动装置的送料方向上，两个所述焊接机器人均位于所述视觉系统的下游端。

10.根据权利要求1至9任一项所述的双导轨激光传感智能焊接机器人设备，其特征在于：

双导轨激光传感智能焊接机器人设备还包括：

机罩，所述机罩罩合在所述机架的一部分上，所述视觉系统和所述焊接机器人均位于所述机罩内，所述机罩的顶部设置有排烟口；

两个安全光栅，两个所述安全光栅均安装在所述机架上并均位于所述机罩外，两个所述安全光栅沿所述第二方向分布在所述机架的两侧处；

焊枪校准单元，所述焊枪校准单元安装在所述机架上。

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