[实用新型]一种基于视觉测量的无人爬壁焊接机器人

说明书

本实用新型公开了一种基于视觉测量的无人爬壁焊接机器人，包括主车系统和辅车系统，主车系统吸附在作业空间待焊接工件内壁上，通过微型工控机获取双目视觉导航仪、激光视觉传感器和视觉检测单元的焊缝信息，微型工控机控制多自由度机械臂移动焊枪在不同曲面区域内对待焊接工件爬壁焊接；辅车系统通过视觉模组获取主车系统位置信息，通过微型工控机控制辅车系统与主车系统随动，控制主车系统多自由度机械臂运动，同时为焊枪提供电源和冷却液。本实用新型解决了现有弧焊机器人无法满足非标产品生产环境的焊接需求、无法适应焊接过程中变形及工件本身不一致的问题和由于自重偏离焊接轨迹导致焊接质量不高的问题。

技术领域

本实用新型属于焊接机器人技术领域，具体涉及一种基于视觉测量的无人爬壁焊接机器人及其焊接方法。

背景技术

随着焊接自动化的应用，大型结构件的焊接越来越多，在标准化产品生产环境下，如汽车、工程机械等制造行业，弧焊机器人已经广泛应用。但在非标产品生产环境下，如大型油罐、船舶、压力管道等，由于焊接面为曲面、焊接难度大，现有的弧焊机器人无法满足要求，均需现场工人手工焊接作业；同时，工人劳动强度大且环境恶劣、需要多名工人协同完成，对焊接要求较高、生产率较低。其根本原因在于：现有的弧焊机器人工作范围较小，虽然有的弧焊机器人能够利用第七轴扩大其工作范围，但是其灵活性较差，依旧无法满足实际使用要求。另外，现有的弧焊机器人一般都是示教型，示教本身需要相当大的工作量且无法适应焊接过程中的变形及工件本身不一致的情况。

爬壁焊接机器人对负载要求很高，从而导致吸附力加大，进而使得负重加大，负重加大会使得机器人运动灵活性变差；同时负重也会导致水平方向行走时发生一定的偏移量，不利于机器人焊接姿态的快速调整。目前市面上的爬壁焊接机器人均采用遥控器结合人工识别焊缝的方式进行焊接，导致焊接质量无法保证，生产效率低下。

因此，研制一种高度无人化、柔性化，能够精准定位引导焊接机器人到达指定焊缝位置的爬壁焊接机器人，对爬壁焊接机器人行业具有重要意义。

实用新型内容

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种基于视觉测量的无人爬壁焊接机器人，该爬壁焊接机器人具有无人化、精确定位、高度自动化及高柔性的特点，能够适应具有导磁性材料构成的曲面焊接。

本实用新型是通过下述技术方案来实现的。

本实用新型实施例提供了一种基于视觉测量的无人爬壁焊接机器人，包括主车系统和辅车系统，其中：

所述主车系统吸附在作业空间待焊接工件内壁上，主车系统包括微型工控机、双目视觉导航仪、激光视觉传感器和视觉检测单元，微型工控机控制多自由度机械臂移动焊枪在不同曲面区域内对待焊接工件爬壁焊接；

所述辅车系统包括与主车系统微型工控机连接的视觉模组，通过微型工控机控制辅车系统与主车系统随动，控制主车系统多自由度机械臂运动，同时为焊枪提供电源和冷却液。

对于上述技术方案，本实用新型还有进一步优选的方案：

优选的，所述主车系统还包括多自由度机械臂、送丝机、丝盘和两组高精度码盘；双目视觉导航仪、多自由度机械臂、送丝机、丝盘、微型工控机以及两组激光视觉传感器A和激光视觉传感器B设在主车爬壁机架上，主车爬壁机架架设在驱动轮上；激光视觉传感器A和激光视觉传感器B分别设在主车爬壁机架前后两端并且竖直朝下，驱动轮通过微型工控机控制。

优选的，所述视觉检测单元设在多自由度机械臂上。

优选的，所述两组高精度码盘分别设在驱动轮上。

优选的，所述双目视觉导航仪和多自由度机械臂通过锁紧螺钉固定在主车爬壁机架底盘末端。