[发明专利]焊接机器人远距离示教用视觉传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种可远距离辅助焊接机器人示教的视觉传感器，可帮助示教人员清晰地判断示教过程中焊枪电极与焊缝的相对位置，属焊接技术领域。

背景技术

随着工业自动化程度的不断提高，焊接机器人在汽车、重型机械、航空航天、船舶、化工等领域得到了广泛应用。现有的焊接机器人主要有示教再现机器人和离线编程机器人两种，其中示教再现机器人适用于焊接质量要求较高的场合。使用示教再现机器人进行焊接作业时，在确定焊接参数后，需先由示教人员对焊接机器人进行引导，确定其焊枪电极的运动轨迹，然后再进行焊接。但当焊缝位置较高，或者处于狭窄空间或危险工作环境中时，示教人员往往不能接近，因而难以确定焊接机器人焊枪电极端部与焊缝的相对位置，给示教带来较大难度。

中国专利申请号200710037890.3 公开了一种“焊接机器人多功能双目视觉传感器及其标定方法”，该方法采用双摄像头观测焊枪电极与焊缝之间的相对位置，但两个摄像头均位于焊枪喷嘴外部，其结构复杂，体积也较大，当焊缝处于较深、较窄的空间内时，就会给其观察带来困难，而且在焊枪转动时，还要通过电机调整两只摄像头的位置，操作十分不便，难以达到精确示教的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种操作便捷、结构简单的焊接机器人远距离示教用视觉传感器，以提高焊接机器人远距离示教精度。

本发明所述问题是以下述技术方案实现的：

一种焊接机器人远距离示教用视觉传感器，构成中包括摄像头和管状支架，所述管状支架套装在机器人焊枪的导电嘴外部，其后端设置有与机器人焊枪上的保护气喷嘴安装接头上的外螺纹相匹配的内螺纹，前端内径较小且前端面上设置有摄像头安装孔，所述摄像头固定于摄像头安装孔内，其镜头面向管状支架的前方，摄像头的输出信号接监视器。

上述焊接机器人远距离示教用视觉传感器，在管状支架与机器人焊枪的导电嘴之间还设置有导电弹簧，管状支架通过导电弹簧与导电嘴和导电嘴上的电极电连接。

上述焊接机器人远距离示教用视觉传感器，所述摄像头设置2～4个，它们绕管状支架轴线均匀分布，各摄像头的轴线与管状支架的轴线交于一点，交点位于管状支架前方20～35mm。

上述焊接机器人远距离示教用视觉传感器，所述管状支架的外部设置有防护套筒。

本发明在焊接机器人示教过程中替换原焊枪保护气喷嘴安装在焊枪上，它利用摄像头采集电极和焊缝部位的图像，帮助示教人员判断焊枪电极与焊缝之间的相对位置。由于摄像头安装于管状支架前端面上的摄像头安装孔内，因而本传感器具有结构紧凑、体积小巧、操作灵活方便等优点，即使在焊缝位置较高，或者焊缝处于狭窄空间内时，也能实现精确示教。多个摄像头可从多个角度对焊枪电极进行监视，有利于示教人员正确判断电极位置。防护套筒、管状支架、导电嘴和电极之间电连接，其中的任何一个部件与工件接触后都可以触发报警装置，给示教人员提供有价值的参考信息。导电弹簧的作用是保证管状支架与导电嘴可靠电连接，提高本装置的可靠性。防护套筒用于保护摄像头及与之相连的电缆。

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是本发明与机器人焊枪的连接示意图。

图2是图1的左视图。

图3是安装3只摄像头时管状支架的结构示意图。

图4是图3的左视图。

图5是摄像头防护套筒的结构示意图。

图中各标号为：1、管状支架；2、摄像头；3、防护套筒；4、电极；5、导电弹簧；6、导电嘴；7、摄像头安装孔；8、电缆孔；9、机器人焊枪上的保护气喷嘴安装接头。

具体实施方式

参看图1、图2，本发明主要包括摄像头2、管状支架1、导电弹簧5及防护套筒3，二至四只摄像头分别置于管状支架1侧壁的摄像头安装孔7内，摄像头安装孔7一端位于管状支架1的前端面上，另一端位于管状支架1的外壁上，在管状支架1的侧壁内还设置有用于放置摄像头电缆的电缆孔8。多只摄像头在管状支架1径向平面内呈一定角度放置，一般情况下，二只摄像头时呈180°，三只摄像头呈120°，四只摄像头时呈90°；各摄像头的轴线均聚焦在管状支架1的轴线上，交点距管状支架1的前端部为20～35mm，距原焊枪导电嘴6端部为15～30mm，无论焊枪旋转多大角度都能够清晰看到电极4与工件的相对位置。由于示教过程中需要保证电极4与工件接触，为了能够判断二者是否接触，机器人都设置有焊枪保护气喷嘴与工件接触报警提示系统。将电极4与管状支架1、防护套筒3电连接，管状支架1与导电嘴6采用导电弹簧5连接，即在管状支架1内放导电弹簧，将其套装在电极导电嘴6上，在弹簧压缩状态下实现了电极4、导电嘴6、管状支架1、防护套筒3的电路导通，这样便能够在示教过程中准确判断电极是否与工件接触，为获得机器人精确的行走轨迹提供保障。本传感器在示教开始前替换原机器人焊枪上的保护气喷嘴，摄像头线缆与监视器连接，电极4对准被焊工件，这时监视器将呈现出每幅画面均有电极4端部与被焊工件的画面，从而能够通过视觉传感器-摄像头和接触传感器判断电极4与被焊工件的相对位置，达到精确识别的目的。示教完成后再将传感器换为原焊枪保护气喷嘴即可进行焊接作业。