CN215036075U

CN215036075U - 一种基于点云的焊缝磨抛机器人

Info

Publication number: CN215036075U
Application number: CN202120893755.4U
Authority: CN
Inventors: 严智炜; 贾云; 沈浩博; 范胜利
Original assignee: Zhejiang University of Science and Technology ZUST
Current assignee: Zhejiang University of Science and Technology ZUST
Priority date: 2021-04-29
Filing date: 2021-04-29
Publication date: 2021-12-07
Anticipated expiration: 2031-04-29

Abstract

本实用新型公开了一种基于点云的焊缝磨抛机器人系统，系统的组成部分包括传感器装置、打磨抛光装置、标定装置、整体加工室以及PC机，传感器装置安装在打磨抛光装置中的打磨头的上方，标定装置安装在打磨抛光装置中的机器人的一侧，PC机与机器人和传感器装置相连，传感器装置、打磨抛光装置、标定装置位于整体加工室内部，PC机位于整体加工室外部。本实用新型具备无人化、工作效率高和易于安装维护的优点。

Description

一种基于点云的焊缝磨抛机器人

技术领域

本实用新型属于机器人磨抛领域，尤其涉及一种基于点云的焊缝磨抛机器人。

背景技术

在传统金属加工业，抛光打磨是非常基础的一道工序，其成本占总成本的比例越来越高。目前，常规的复杂形状工件的打磨抛光基本上都需要人工来完成，对于产品而言，不仅生产效率低，产品的一致性也难以保证。对于操作者的技能要求高，生产环境恶劣对身体损伤大。因此需要设计一种磨抛机器人系统，系统根据工件焊缝的形状、位置，自动确定焊缝的位置以及需要打磨抛光的程度，从而提高打磨抛光的工作效率，降低劳动力成本，同时还能保证工件的一致性，并且还能减少恶劣的加工环节对操作工人的健康的影响。

实用新型内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决上述生产效率低，产品一致性差和对操作者的技能要求高的问题，本实用新型提供了一种基于点云的焊缝磨抛机器人系统。

为实现上述目的，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

本实用新型提供了一种基于点云的焊缝磨抛机器人系统，系统的组成部分包括传感器装置、打磨抛光装置、标定装置、整体加工室以及PC机，所述传感器装置安装在所述打磨抛光装置中的打磨头的上方，所述标定装置安装在所述打磨抛光装置中的机器人的一侧，所述PC机与所述机器人和所述传感器装置相连，所述传感器装置、所述打磨抛光装置、所述标定装置位于所述整体加工室内部，所述PC机位于所述整体加工室外部。

所述传感器装置由激光测距模块、支架、通讯电路构成，通过所述激光测距模块扫描焊道，生成一组点云数据，使用点云处理算法来确定焊斑的三维信息。其中所述激光测距模块安装在打磨头的正上方。所述传感器装置安装于机器人上，通过控制所述机器人的移动来控制传感器装置的扫描路径。

所述打磨抛光装置包括打磨头，机器人、打磨抛光工件、打磨工作台、第一固定装置、第二固定装置、清洗装置、和气泵，用于对所述工件上的焊斑进行打磨抛光。其中所述机器人基座中心、所述打磨工作台中心、所述清洗装置中心位于同一垂直平面上，所述打磨抛光工作台位于中间，所述机器人、所述清洗装置位于所述打磨工作台两侧。

所述打磨头安装于所述机器人的法兰盘上，用于进行磨抛任务；

所述打磨抛光工件放置于所述打磨工作台上，由所述气泵控制所述第一固定装置和所述第二固定装置夹紧固定；

确认所述打磨抛光工件固定后开始磨抛作业；

打磨抛光结束后由所述清洗装置进行清洗任务。

所述标定装置用于对所述机器人和所述激光测距模块进行标定校准，包括支架、标靶和尖针。

所述标定装置位于所述机器人的一侧。

安装所述打磨抛光装置时，将所述打磨头与工件接触的点从四个不同方向移至所述尖针，以确定工具中心点；

所述标靶中心点包含明显标记。

所述整体加工室由加工室外壁、第一传送带和第二传送带构成，用于隔开人员与加工环境，保护人员的安全。

所述加工室外壁由透明钢化玻璃组成，便于人员观察内部加工过程以及所述传感器装置、所述打磨抛光装置的工作情况。

所述第一传送带控制待加工工件的进入，所述第二传送带控制加工完成元件的送出。

所述PC机用于处理数据，包括将传感器数据生成点云、计算机器人移动路径、控制传送带等功能。

所述通讯电路返回所述激光测距模块采集的距离信息至所述PC机，生成点云；

根据生成的点云，所述PC机计算机器人移动的路径；

所述PC机根据机器人的工作状态控制所述第一传送带和所述第二传送带。

通过发明人反复试验、观测和比较，在采用本实用新型的技术方案的情况下，无需人工对工件进行打磨抛光，可根据点云进行自动打磨抛光，减小加工过程中对工人带来的危害，增加产品的一致性；可通过机器人自动抓取待加工的工件以及放置加工完成的工件，工作效率高；拥有通讯接口可与各种上位机进行通讯，可实时对其进行控制，且实时获得激光测距模块的状态数据。

进一步地，本实用新型的整体结构采用模块化结构，可以有效地区分各部分的功能，使其彼此相互独立，从而便于安装和维护。

附图说明

图1为标定装置以及标靶俯视图；

图2为PC机、传感器装置和打磨抛光装置的位置示意图；

图3整体装置俯视图。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，在此本实用新型的示意性实施例以及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

本实用新型提供了一种基于点云的焊缝磨抛机器人系统，该系统的组成部分包括：传感器装置1、打磨抛光装置2、标定装置3、整体加工室4以及PC机5，传感器装置1安装在打磨抛光装置2中的打磨头的上方，标定装置3安装在打磨抛光装置2中的机器人的一侧，PC机5与机器人和传感器装置相连，传感器装置1、打磨抛光装置2、标定装置3位于整体加工室4内部，PC机5位于整体加工室外部，如图1、图2和图3所示。

本实施例中传感器装置1由激光测距模块11、支架12、通讯电路13构成，通过激光测距模块11扫描焊道，生成一组点云数据，使用点云处理算法来确定焊斑的三维信息。其中激光测距模块11安装在打磨头21的正上方，如图2所示。传感器装置1安装于UR机器人22上，通过控制UR机器人22的移动来控制传感器装置1的扫描路径。通讯电路采用RS485通讯，实现与PC机5通讯交互。

本实施例中打磨抛光装置2包括打磨头21，UR机器人22、打磨抛光工件23、打磨工作台24、第一固定装置241、第二固定装置242、清洗装置25、和气泵26，用于对工件上的焊斑进行打磨抛光。其中UR机器人22基座中心、打磨工作台24中心、清洗装置25中心位于同一垂直平面上，打磨抛光工作台24位于中间，UR机器人22、清洗装置25位于打磨工作台24两侧，如图2所示。

打磨头21安装于UR机器人22的法兰盘上，用于进行磨抛任务；

打磨抛光工件23放置于打磨工作台24上，由气泵26控制第一固定装置241和第二固定装置242夹紧固定；

确认打磨抛光工件23固定后开始磨抛作业；

打磨抛光结束后由清洗装置25进行清洗任务。

本实施例中标定装置3用于对UR机器人22和激光测距模块11进行标定校准，包括支架31、标靶32和尖针33，其整体图如图1所示。

标定装置3位于UR机器人22的一侧，如图3所示。

安装打磨抛光装置2时，将打磨头21与工件接触的点从四个不同方向移至尖针33，以确定工具中心点；

标靶中心点包含明显标记，本实施例中采用实心圆点来标记标靶中心。

本实施例中整体加工室4由加工室外壁41、第一传送带42和第二传送带43构成，用于隔开人员与加工环境，保护人员的安全。

加工室外壁41由透明钢化玻璃组成，便于人员观察内部加工过程以及传感器装置1、打磨抛光装置2的工作情况。

第一传送带42控制待加工工件的进入，第二传送带43控制加工完成元件的送出。

本实施例中PC机5用于处理数据，包括将传感器数据生成点云、计算机器人移动路径、控制传送带等功能。

通讯电路13返回激光测距模块11采集的距离信息至PC机5，生成点云；

根据生成的点云，PC机5计算UR机器人22移动的路径；

PC机5根据UR机器人22的工作状态控制第一传送带42、第二传送带43。

Claims

1.一种基于点云的焊缝磨抛机器人系统，包括传感器装置、打磨抛光装置、标定装置、整体加工室以及PC机，所述传感器装置安装在所述打磨抛光装置中的打磨头的上方，所述标定装置安装在所述打磨抛光装置中的机器人的一侧，所述PC机与所述机器人和所述传感器装置相连，所述传感器装置、所述打磨抛光装置、所述标定装置位于所述整体加工室内部，所述PC机位于所述整体加工室外部。

2.根据权利要求1所述的焊缝磨抛机器人系统，其特征在于，所述传感器装置由激光测距模块、支架、通讯电路构成，通过所述激光测距模块扫描焊道，生成一组点云数据，使用点云处理算法来确定焊斑的三维信息；其中所述激光测距模块安装在打磨头的正上方；所述传感器装置安装于机器人上，通过控制所述机器人的移动来控制传感器装置的扫描路径。

3.根据权利要求1所述的焊缝磨抛机器人系统，其特征在于，所述打磨抛光装置包括打磨头，机器人、打磨抛光工件、打磨工作台、第一固定装置、第二固定装置、清洗装置、和气泵，用于对所述工件上的焊斑进行打磨抛光；其中所述机器人基座中心、所述打磨工作台中心、所述清洗装置中心位于同一垂直平面上，所述打磨抛光工作台位于中间，所述机器人、所述清洗装置位于所述打磨工作台两侧；所述打磨头安装于所述机器人的法兰盘上，用于进行磨抛任务；所述打磨抛光工件放置于所述打磨工作台上，由所述气泵控制所述第一固定装置和所述第二固定装置夹紧固定；确认所述打磨抛光工件固定后开始磨抛作业；打磨抛光结束后由所述清洗装置进行清洗任务。

4.根据权利要求1所述的焊缝磨抛机器人系统，其特征在于，所述标定装置用于对所述机器人和所述激光测距模块进行标定校准，包括支架、标靶和尖针；所述标定装置位于所述机器人的一侧；安装所述打磨抛光装置时，将所述打磨头与工件接触的点从四个不同方向移至所述尖针，以确定工具中心点；所述标靶中心点包含明显标记。

5.根据权利要求1所述的焊缝磨抛机器人系统，其特征在于，所述整体加工室由加工室外壁、第一传送带和第二传送带构成，用于隔开人员与加工环境，保护人员的安全；所述加工室外壁由透明钢化玻璃组成，便于人员观察内部加工过程以及所述传感器装置、所述打磨抛光装置的工作情况；所述第一传送带控制待加工工件的进入，所述第二传送带控制加工完成元件的送出。

6.根据权利要求1所述的焊缝磨抛机器人系统，其特征在于，所述PC机用于处理数据，包括将传感器数据生成点云、计算机器人移动路径、控制传送带等功能；所述通讯电路返回所述激光测距模块采集的距离信息至所述PC机，生成点云；根据生成的点云，所述PC机计算机器人移动的路径；所述PC机根据机器人的工作状态控制所述第一传送带和所述第二传送带。