CN217913598U - 基于无人船的焊接设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于无人船的焊接设备，该基于无人船的焊接设备包括：船体；焊枪，活动地设于船体上；第一相机单元，设于船体上；第二相机单元，设于船体上并朝向焊枪；第一相机单元用于为船体提供导航，以控制船体航行；第二相机单元用于对焊枪的焊接位置进行定位，以控制焊枪进行精确焊接。本实用新型利用船体航行带动整个焊接设备移动，配合船体上的焊枪对海面上的工件进行焊接；利用第一相机单元为船体提供导航，以便于控制船体能够精确地航行；配合第二相机单元对焊枪的焊接位置进行定位，进而控制焊枪能够进行精确焊接，进而有利于减小对海面工件的焊接难度，并提高焊接精度，实现焊接设备对于海面工件的焊接性能的提升。

Description

基于无人船的焊接设备

技术领域

本实用新型涉及焊接设备技术领域，特别涉及一种基于无人船的焊接设备。

背景技术

随着我国人力成本的提高和工业智能化转型的需求，现有基于人工的工件焊接技术已经落后于当今生产力的发展，急需研制基于计算机视觉的智能焊接方法，在解决对于特殊工件的智能焊接的基础上，完成全行业焊接效率的提升。

现有可移动焊接设备多在于地面移动设备，但是对于在船只、军工等领域的海面大规模工件，缺乏合理的焊接手段。其中众多的焊接工序通常都是依靠人工手动完成，焊接难度大，对人体的辐射伤害也很大，因此人工成本较高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于无人船的焊接设备，以优化相关技术焊接设备的结构，提升焊接设备对于海面工件的焊接性能。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供一种基于无人船的焊接设备，该基于无人船的焊接设备包括：船体；焊枪，活动地设于所述船体上；第一相机单元，设于所述船体上；第二相机单元，设于所述船体上，并朝向所述焊枪；其中，所述第一相机单元用于为所述船体提供导航，以控制所述船体航行；所述第二相机单元用于对所述焊枪的焊接位置进行定位，以控制所述焊枪进行精确焊接。

本申请一些实施例中，所述基于无人船的焊接设备还包括控制器，所述控制器设于所述船体上，所述控制器分别与所述第一相机单元和所述第二相机单元信号连接；所述控制器能够根据所述第一相机单元的采集信号控制所述船体航行，所述控制器能够根据所述第二相机单元的采集信号控制所述焊枪进行焊接操作。

本申请一些实施例中，所述基于无人船的焊接设备还包括多轴机械臂，所述船体的顶部设有安装平台，所述多轴机械臂设于所述安装平台上；所述焊枪设于所述多轴机械臂上，且所述多轴机械臂受控于所述控制器；所述控制器能够根据所述第二相机单元的采集信号控制所述多轴机械臂动作，以控制所述焊枪移动。

本申请一些实施例中，所述多轴机械臂包括底座、多个依次转动连接的连接臂及焊接支架；所述底座固定在所述安装平台上，所述多个连接臂的底端转动连接在所述底座上，所述焊接支架设于所述多个连接臂的顶端；所述焊枪装设于所述焊接支架上。

本申请一些实施例中，所述多个连接臂包括依次连接的第一连接臂、第二连接臂、第三连接臂、第四连接臂、第五连接臂和第六连接臂；所述第一连接臂的底端可转动地设置在所述底座上，所述第一连接臂的转动轴呈竖向延伸；所述第二连接臂的底端可转动地设置在所述第一连接臂的顶端，所述第二连接臂的转动轴呈水平延伸；所述第三连接臂的底端可转动地设置在所述第二连接臂的顶端，所述第三连接臂的转动轴呈水平延伸，并与所述第二连接臂的转动轴平行；所述第四连接臂的底端可转动地设置在所述第三连接臂的顶端，所述第四连接臂的转动轴呈水平延伸，并与所述第三连接臂的转动轴平行；所述第五连接臂的底端可转动地设置在所述第四连接臂的顶端，所述第五连接臂的转动轴呈水平延伸，并与所述第四连接臂的转动轴平行；所述第六连接臂的底端可转动地设置在所述第五连接臂的顶端，所述第六连接臂的转动轴呈水平延伸，并与所述第五连接臂的转动轴垂直；所述焊接支架设于所述第六连接臂的上。

本申请一些实施例中，所述基于无人船的焊接设备还包括焊料管，所述焊料管可弯曲地固定在所述多个连接臂上，所述焊料管的上端固定在所述焊接支架上。

本申请一些实施例中，所述第一相机单元设于所述船体的前端，且所述第一相机单元上设有第一摄像头和第一照明灯。

本申请一些实施例中，所述基于无人船的焊接设备还包括固定架，所述固定架架设在所述船体的顶部；所述焊枪设于所述固定架的前侧；所述第二相机单元设于所述固定架的顶端部。

本申请一些实施例中，所述固定架包括两个横向延伸的固定杆、两个纵向延伸的纵向臂和一横向延伸的横向臂；两所述固定杆呈平行间隔布置，并分设于所述船体的两侧；两所述纵向臂呈平行间隔布置，且两所述纵向臂的底端与两所述固定杆一一对应相接；所述横向臂设于两所述纵向臂之间，且所述横向臂的两端分别与一所述纵向臂相连；所述第二相机单元设于所述横向臂上。

本申请一些实施例中，所述第二相机单元上设有第二摄像头和第二照明灯。

由上述技术方案可知，本实用新型实施例至少具有如下优点和积极效果：

本实用新型实施例的基于无人船的焊接设备中，利用船体航行带动整个焊接设备移动，配合船体上的焊枪对海面上的工件进行焊接；利用第一相机单元为船体提供导航，以便于控制船体能够精确地航行；配合第二相机单元对焊枪的焊接位置进行定位，进而控制焊枪能够进行精确焊接，进而有利于减小对海面工件的焊接难度，并提高焊接精度，实现焊接设备对于海面工件的焊接性能的提升。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的基于无人船的焊接设备的结构示意图。

图2是图1中第一相机单元的放大示意图。

图3是图1中多轴机械臂和焊枪的结构示意图。

图4是图1中固定架和第二相机的结构示意图。

图5是图4中第二相机单元的放大示意图。

图6是图1中控制原理图。

附图标记说明如下：1、船体；11、安装平台；2、第一相机单元；21、第一摄像头；22、第一照明灯；3、焊枪；31、枪体；32、焊嘴；4、多轴机械臂；41、底座；42、焊接支架；43、焊料管；441、第一连接臂；442、第二连接臂；443、第三连接臂；444、第四连接臂；445、第五连接臂；446、第六连接臂；5、第二相机单元；51、第二摄像头；52、第二照明灯；6、固定架；61、固定杆；62、纵向臂；63、横向臂。

具体实施方式

体现本实用新型特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本实用新型能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本实用新型的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本实用新型。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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申请和简化描述，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申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请的描述中，需要说明的是，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申请中的具体含义。

现有可移动焊接设备多在于地面移动设备，但是对于在船只、军工等领域的海面大规模工件，缺乏合理的焊接手段。其中众多的焊接工序通常都是依靠人工手动完成，焊接难度大，对人体的辐射伤害也很大，因此人工成本较高。

图1是本实用新型一实施例的基于无人船的焊接设备的结构示意图。

请参阅图1所示，本实用新型实施例提供的基于无人船的焊接设备主要用于在海面上移动，并用于对海面上的工件进行精准焊接。基于无人船的焊接设备主要包括船体1、第一相机单元2、焊枪3、多轴机械臂4、第二相机单元5、固定架6及控制器(图中未示出)。

船体1的顶面设有安装平台11，该安装平台11用于为第一相机单元2、焊枪3、多轴机械臂4、第二相机单元5及固定架6等提供安装位置和安装空间。

在一些实施例中，船体1上设有动力装置(图中未示出)，该动力装置用于驱动控制船体1移动，动力装置可以包括电机、变速器、螺旋桨叶等部件，其具体结构在此不做限制。

图2是图1中第一相机单元2的放大示意图。

请参阅图1和图2，第一相机单元2设于船体1上，第一相机单元2用于为船体1提供导航，进而控制船体1航行，有效地防止船体1发生碰撞。具体地，第一相机单元2可以采集船体1前方的图像信号，如船体1前方的海面状况，船体1前方海面上待焊接工件的大小、形状、距离等信号参数，等等。通过采集这些图像信号，便于精准地控制船体1移动靠近待焊接工件，保持与待焊接工件之间在适合焊接的间距范围内，并能够有效地避免船体1碰撞到待焊接工件，或碰撞到海面上的其他物体。

在一些实施例中，第一相机单元2设于安装平台11的前端部，即第一相机单元2的安装位置靠近船体1的前端部，以便于第一相机单元2采集船体1前方的图像信号。

在一些实施例中，第一相机单元2也可以设于船体1前端的其他部位上。

请参阅图2，在一些实施例中，第一相机单元2上设有第一摄像头21和第一照明灯22。第一摄像头21用于采集图像信号，第一照明灯22用户为第一相机单元2的前方提供照明光线，以便于在光线较暗的场景中也能够对船体1进行导航。

图3是图1中多轴机械臂4和焊枪3的结构示意图。

请参阅图1和图3，焊枪3设于多轴机械臂4的顶端，多轴机械臂4设置在安装平台11上，即焊枪3和多轴机械臂4均设于船体1的顶部。多轴机械臂4可用于控制焊枪3在三维空间内进行多轴移动，使焊枪3能够灵活地在船体1上移动，进而便于焊枪3找到合适的焊接位置和焊接角度，有效地降低焊接难度。

需要说明的是，在其他实施例中，焊枪3也能够通过其他控制机构活动地设于船体1的顶端。

在一些实施例中，焊枪3包括枪体31和设于枪体31前端的焊嘴32。其中，枪体31固定在多轴机械臂4的顶端，枪体31能够对焊料进行融化，并通过焊嘴32对待焊接工件进行焊接。

在一些实施例中，多轴机械臂4包括底座41、多个连接臂及焊接支架42。其中，底座41固定在船体1顶部的安装平台11上。多个连接臂通过端部依次转动连接，多个连接臂的底端转动连接在底座41上，焊接支架42设于多个连接臂的顶端。焊枪3的枪体31固定安装在焊接支架42上。

在一些实施例中，多轴机械臂4上设有焊料管43，焊料管43用于为焊枪3提供焊料。焊料管43可弯曲地固定在多个连接臂上，且焊料管43的上端固定在焊接支架42上。焊料可经焊料管43的底端口伸入焊料管43内，并经焊料管43的顶端口伸出，进而伸入焊枪3内，为焊枪3提供焊料。在多轴机械臂4弯曲时，焊料管43能够随多轴机械臂4同步弯曲，进而有效地防止焊料管43内的焊料断裂。

在一些实施例中，多轴机械臂4采用六轴机械臂。六轴机械臂中的多个连接臂包括依次连接的第一连接臂441、第二连接臂442、第三连接臂443、第四连接臂444、第五连接臂445和第六连接臂446。

具体地，第一连接臂441的底端可转动地设置在底座41上，且第一连接臂441的转动轴呈竖向延伸，使得第一连接臂441能够相对底座41水平旋转。

第二连接臂442的底端可转动地设置在第一连接臂441的顶端，且第二连接臂442的转动轴呈水平延伸，使得第二连接臂442能够相对第一连接臂441旋转。

第三连接臂443的底端可转动地设置在第二连接臂442的顶端，且第三连接臂443的转动轴呈水平延伸，并与第二连接臂442的转动轴平行，使得第三连接臂443能够相对第二连接臂442旋转。

第四连接臂444的底端可转动地设置在第三连接臂443的顶端，且第四连接臂444的转动轴呈水平延伸，并与第三连接臂443的转动轴平行，使得第四连接臂444能够相对第三连接臂443旋转。

第五连接臂445的底端可转动地设置在第四连接臂444的顶端，且第五连接臂445的转动轴呈水平延伸，并与第四连接臂444的转动轴平行，使得第五连接臂445能够相对第四连接臂444旋转。

第六连接臂446的底端可转动地设置在第五连接臂445的顶端，且第六连接臂446的转动轴呈水平延伸，并与第五连接臂445的转动轴垂直，使得第五连接臂445能够相对第四连接臂444的轴向旋转。

焊枪3随焊接支架42固设于第六连接臂446的上，进而带动焊枪3相对底座41进行多轴角度的转动并移动。

需要说明的是，多轴机械臂4的每个连接臂的转轴处均设有电机，进而能够通过电机控制该连接臂绕转动轴进行转动。

还需要说明的是，在其他实施例中，多轴机械臂4的连接臂的数量及其转动轴的分布可以根据需要进行调整设置，在此不做限制。

图4是图1中固定架6和第二相机单元5的结构示意图。图5是图4中第二相机单元5的放大示意图。

请参阅图1、图4和图5，第二相机单元5设于船体1上，并设于焊枪3的后端侧。第二相机单元5朝向焊枪3布置，第二相机单元5用于采集焊枪3附近的图像信号，进而便于对焊枪3的焊接位置进行定位，以便于控制焊枪3的焊嘴32进行精准焊接。

在一些实施例中，第二相机单元5上设有第二摄像头51和第二照明灯52。第二摄像头51用于采集图像信号，第二照明灯52用户为第二相机单元5的前方提供照明光线，以便于在光线较暗的场景中也能够对焊枪3的焊接位置进行定位。

请参阅图1和图4，固定架6架设在船体1的顶部，固定架6用于为第二相机单元5提供安装位置。固定架6位于焊枪3的后侧，第二相机单元5设于固定架6的顶端，以使第二相机单元5能够具有很好地视野，便于对焊枪3的焊接位置进行精准定位。

在一些实施例中，固定架6设于多轴机械臂4的后侧，避免固定架6阻碍多轴机械臂4的动作。

在一些实施例中，固定架6包括两个横向延伸的固定杆61、两个纵向延伸的纵向臂62和一横向延伸的横向臂63。其中，两固定杆61呈平行间隔布置，并分设于船体1的两侧。具体地，两固定杆61可通过焊接的方式固定在安装平台11的两侧边沿处。两纵向臂62呈平行间隔布置，且两纵向臂62的底端一一对应地固定在固定杆61上。横向臂63设于两纵向臂62之间，且横向臂63的两端分别与一纵向臂62的顶端相连。第二相机单元5设于横向臂63上。

图6是图1中控制原理图。

请参阅图1和图6，控制器设于船体1上，控制器用于对整个焊接设备的工作进行集中控制。其中，控制器分别与第一相机单元2、第二相机单元5、动力装置、多轴机械臂4、焊枪3等部件信号连接，进而控制相应的部件进行工作。

具体地，控制器能够控制第一相机单元2采集船体1前方的图像信号，并根据第一相机单元2采集的图像信号控制动力装置工作，进而驱动和控制船体1进行精准航行，靠近待焊接工件。控制器能够控制第二相机单元5采集焊枪3位置的图像信号，进而对工件上的焊接位置进行定位，并控制多轴机械臂4动作，使焊接的焊嘴32精准地移动到焊接位置处，再控制焊枪3进行焊接操作。

基于上述技术方案，本实用新型实施例具有如下积极效果：

本实用新型实施例的基于无人船的焊接设备中，利用船体1航行带动整个焊接设备移动，配合船体1上的焊枪3对海面上的工件进行焊接；利用第一相机单元2为船体1提供导航，以便于控制船体1能够精确地航行；配合第二相机单元5对焊枪3的焊接位置进行定位，进而控制焊枪3能够进行精确焊接，进而有利于减小对海面工件的焊接难度，并提高焊接精度，实现焊接设备对于海面工件的焊接性能的提升。

虽然已参照几个典型实施方式描述了本实用新型，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本实用新型能够以多种形式具体实施而不脱离实用新型的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种基于无人船的焊接设备，其特征在于，包括：

船体；

焊枪，活动地设于所述船体上；

第一相机单元，设于所述船体上；

第二相机单元，设于所述船体上，并朝向所述焊枪；

其中，所述第一相机单元用于为所述船体提供导航，以控制所述船体航行；所述第二相机单元用于对所述焊枪的焊接位置进行定位，以控制所述焊枪进行精确焊接。

2.如权利要求1所述的基于无人船的焊接设备，其特征在于，所述基于无人船的焊接设备还包括控制器，所述控制器设于所述船体上，所述控制器分别与所述第一相机单元和所述第二相机单元信号连接；所述控制器能够根据所述第一相机单元的采集信号控制所述船体航行，所述控制器能够根据所述第二相机单元的采集信号控制所述焊枪进行焊接操作。

3.如权利要求2所述的基于无人船的焊接设备，其特征在于，所述基于无人船的焊接设备还包括多轴机械臂，所述船体的顶部设有安装平台，所述多轴机械臂设于所述安装平台上；

所述焊枪设于所述多轴机械臂上，且所述多轴机械臂受控于所述控制器；

所述控制器能够根据所述第二相机单元的采集信号控制所述多轴机械臂动作，以控制所述焊枪移动。

4.如权利要求3所述的基于无人船的焊接设备，其特征在于，所述多轴机械臂包括底座、多个依次转动连接的连接臂及焊接支架；

所述底座固定在所述安装平台上，所述多个连接臂的底端转动连接在所述底座上，所述焊接支架设于所述多个连接臂的顶端；

所述焊枪装设于所述焊接支架上。

5.如权利要求4所述的基于无人船的焊接设备，其特征在于，所述多个连接臂包括依次连接的第一连接臂、第二连接臂、第三连接臂、第四连接臂、第五连接臂和第六连接臂；

所述第一连接臂的底端可转动地设置在所述底座上，所述第一连接臂的转动轴呈竖向延伸；

所述第二连接臂的底端可转动地设置在所述第一连接臂的顶端，所述第二连接臂的转动轴呈水平延伸；

所述第三连接臂的底端可转动地设置在所述第二连接臂的顶端，所述第三连接臂的转动轴呈水平延伸，并与所述第二连接臂的转动轴平行；

所述第四连接臂的底端可转动地设置在所述第三连接臂的顶端，所述第四连接臂的转动轴呈水平延伸，并与所述第三连接臂的转动轴平行；

所述第五连接臂的底端可转动地设置在所述第四连接臂的顶端，所述第五连接臂的转动轴呈水平延伸，并与所述第四连接臂的转动轴平行；

所述第六连接臂的底端可转动地设置在所述第五连接臂的顶端，所述第六连接臂的转动轴呈水平延伸，并与所述第五连接臂的转动轴垂直；

所述焊接支架设于所述第六连接臂的上。

6.如权利要求4所述的基于无人船的焊接设备，其特征在于，所述基于无人船的焊接设备还包括焊料管，所述焊料管可弯曲地固定在所述多个连接臂上，所述焊料管的上端固定在所述焊接支架上。

7.如权利要求1所述的基于无人船的焊接设备，其特征在于，所述第一相机单元设于所述船体的前端，且所述第一相机单元上设有第一摄像头和第一照明灯。

8.如权利要求1所述的基于无人船的焊接设备，其特征在于，所述基于无人船的焊接设备还包括固定架，所述固定架架设在所述船体的顶部；

所述焊枪设于所述固定架的前侧；

所述第二相机单元设于所述固定架的顶端部。

9.如权利要求8所述的基于无人船的焊接设备，其特征在于，所述固定架包括两个横向延伸的固定杆、两个纵向延伸的纵向臂和一横向延伸的横向臂；

两所述固定杆呈平行间隔布置，并分设于所述船体的两侧；

两所述纵向臂呈平行间隔布置，且两所述纵向臂的底端与两所述固定杆一一对应相接；

所述横向臂设于两所述纵向臂之间，且所述横向臂的两端分别与一所述纵向臂相连；

所述第二相机单元设于所述横向臂上。

10.如权利要求1所述的基于无人船的焊接设备，其特征在于，所述第二相机单元上设有第二摄像头和第二照明灯。

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