一种基于3D轮廓传感器的自动焊接装置及方法与流程

一种基于3d轮廓传感器的自动焊接装置及方法
技术领域
1.本发明涉及焊接设备技术领域，具体为一种基于3d轮廓传感器的自动焊接装置及方法。


背景技术：

2.随着现代工业的发展，自动化生产越来越普及化，自动化的生产设备也得到了更加广泛的使用，且设备的自动化程度也越来越高，生产设备工作时的精准度要求也越来越高，从而许多复杂的焊接工作现在都交由自动化焊接设备来进行，这免去了人工焊接时所来带焊接错误等问题。
3.但是，当前各种自动焊接设备多用在同批次大数量的工件进行焊接，而对小批或单独大型工件应用较少，因为由于对工件的定位一致性要求很高，这样就限制了自动焊接在小批工件焊接上的使用。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种基于3d轮廓传感器的自动焊接装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于3d轮廓传感器的自动焊接装置，包括联动机构、焊机、焊枪、3d焊缝曲线提取传感器以及用于安装焊枪和3d焊缝曲线提取传感器的夹具，所述联动机构包括一轴联动机构、二轴联动机构、三轴联动机构、四轴联动机构、五轴联动机构和六轴联动机构，所述一轴联动机构包括一轴导轨、滑台底座和一轴驱动装置，所述滑台底座通过一轴驱动装置滑动连接于一轴导轨上，所述二轴联动机构为二轴旋转装置，且二轴旋转装置架设在滑台底座上并可在水平面上旋转360
°
，所述三轴联动机构包括三轴导轨、十字滑台和三轴驱动装置，所述三轴导轨架设在二轴旋转装置上并与滑台底座垂直，所述十字滑台通过三轴驱动装置滑动连接于三轴导轨上，所述四轴联动机构包括四轴导轨和四轴驱动装置，且四轴导轨安装在十字滑台上并与三轴导轨垂直，所述四轴导轨通过四轴驱动装置滑动连接于十字滑台上，且四轴导轨的两端分别设有焊机和前臂，所述前臂的端头固定有五轴联动机构，且五轴联动机构为五轴驱动，所述五轴驱动的底端固定有六轴联动机构，且六轴联动机构通过五轴驱动可沿五轴驱动的端部上、下移动，所述六轴联动机构为六轴驱动，且六轴驱动上设有夹具，所述夹具通过六轴驱动可在水平方向上旋转360
°
；所述夹具包括“l”型的固定夹、从上至下分别转动连接于固定夹底端上的两个调节轴、套装在位于最下方的调节轴上的固定盘、分别固定在固定盘上且呈直角的夹具一和夹具二以及分别套装在两个调节轴上并相互啮合的两个调节齿轮，且位于最上方的调节轴通过联轴器与驱动电机连接，所述夹具一包括固定板和固定在固定板底端侧壁上的夹具固定座，且夹具固定座从下至上依次包括固定夹座与固定夹座螺纹连接的固定盖体，所述固定夹座和固定盖体的中央位置处均开设有与焊枪相适配的通孔，且固定盖体的上端等间距环设有
用于夹持焊枪的第一夹持扭簧；所述夹具二包括固定在固定盘上的套筒一、套设在套筒一内的套筒二以及固定在张紧弹簧内部顶上的张紧弹簧，所述套筒二的开口端位于套筒一内，且套筒二的另一端开设有与3d焊缝曲线提取传感器相适配的限位孔，所述套筒二开口端的内壁等间距环设有用于夹持3d焊缝曲线提取传感器的第二夹持扭簧，所述3d焊缝曲线提取传感器通过无线传输与控制主机连接。
6.优选的，所述调节轴还转动连接有刻度尺，且刻度尺的底端与固定在夹具一上的焊枪的底端位于同一水平线上。
7.优选的，所述套筒一的内壁与套筒二的外壁螺纹连接。
8.本发明还提供上述的基于3d轮廓传感器的自动焊接装置方法，包括以下步骤：步骤一、将焊枪和3d焊缝曲线提取传感器分对应安装在夹具一和夹具二中，然后转动刻度尺至与3d焊缝曲线提取传感器所在的位置处，调整夹具二的长度使3d焊缝曲线提取传感器的端部与的端部重合，调试结束后，并将待焊接的工件置于焊接区域；步骤二、启动上述驱动电机带调节轴转动，在两个调节齿轮的配合下，带动固定盘顺时针旋转90
°
以使得3d焊缝曲线提取传感器转动至焊枪所在的初始位置，当3d焊缝曲线提取传感器旋转至焊枪所在的初始位置时，停止驱动电机工作；步骤三、启动联动机构使3d焊缝曲线提取传感器沿着工件上的焊缝滑动，将自动记录提取的焊缝曲线的三维坐标通过无线传输至控制主机，控制主机可自动解析处理来自3d焊缝曲线提取传感器焊缝空间三维坐标并拟合编成上述联动机构所需的运动轨迹程序；步骤四、再次启动驱动电机使得焊枪旋转至其初始位置，然后再启动会联动机构，通过执行轨迹程序实现焊枪的动作并配合焊机参数的设定实现自动焊接。
9.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明利用3d焊缝曲线提取传感器沿着工件上的焊缝滑动，并将自动记录提取的焊缝曲线的三维坐标通过无线传输至控制主机，控制主机可自动解析处理来自3d焊缝曲线提取传感器焊缝空间三维坐标并拟合编成上述联动机构所需的运动轨迹程序，使得其三维空间覆盖范围大，可对不同尺寸的工件进行焊接，并对焊接工件摆放位置要求更灵活，仅固定即可，无需专用定位工装，适用于对小批或单独大型工件进行精准焊接。
附图说明
10.图1为本发明的结构示意图；图2为图1中局部a的结构放大示意图图3为固定夹的结构示意图；图4为固定夹一和固定夹二的安装位置关系示意图；图5为3d焊缝曲线提取传感器的安装示意图。
11.图中：1、一轴导轨；2、滑台底座；3、一轴驱动装置；4、二轴旋转装置；5、三轴导轨；6、十字滑台；7、四轴导轨；8、焊机；9、三轴驱动装置；10、四轴驱动装置；11、前臂；12、五轴驱动；13、六轴驱动；14、固定夹；15、焊枪；16、工件；17、焊缝；18、3d焊缝曲线提取传感器；19、控制主机；20、调节轴；21、调节齿轮；22、夹具一；23、夹具固定座；2301、固定夹座；2302、固定盖体；2303、第一夹持扭簧；24、夹具二；2401、套筒一；2402、套筒二；2403、第二夹持扭簧；2404、张紧弹簧；25、刻度尺；26、固定盘。
具体实施方式
12.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
13.请参阅图1-5，本发明提供的一种实施例：一种基于3d轮廓传感器的自动焊接装置，包括联动机构、焊机8、焊枪15、3d焊缝曲线提取传感器18以及用于安装焊枪15和3d焊缝曲线提取传感器18的夹具，所述联动机构包括一轴联动机构、二轴联动机构、三轴联动机构、四轴联动机构、五轴联动机构和六轴联动机构，所述一轴联动机构包括一轴导轨1、滑台底座2和一轴驱动装置3，所述滑台底座2通过一轴驱动装置3滑动连接于一轴导轨1上，所述二轴联动机构为二轴旋转装置4，且二轴旋转装置4架设在滑台底座2上并可在水平面上旋转360
°
，所述三轴联动机构包括三轴导轨5、十字滑台6和三轴驱动装置9，所述三轴导轨5架设在二轴旋转装置4上并与滑台底座2垂直，所述十字滑台6通过三轴驱动装置9滑动连接于三轴导轨5上，所述四轴联动机构包括四轴导轨7和四轴驱动装置10，且四轴导轨7安装在十字滑台6上并与三轴导轨5垂直，所述四轴导轨7通过四轴驱动装置10滑动连接于十字滑台6上，且四轴导轨7的两端分别设有焊机8和前臂11，所述前臂11的端头固定有五轴联动机构，且五轴联动机构为五轴驱动12，所述五轴驱动12的底端固定有六轴联动机构，且六轴联动机构通过五轴驱动12可沿五轴驱动12的端部上、下移动，所述六轴联动机构为六轴驱动13，且六轴驱动13上设有夹具，所述夹具通过六轴驱动13可在水平方向上旋转360
°
；所述夹具包括“l”型的固定夹14、从上至下分别转动连接于固定夹14底端上的两个调节轴20、套装在位于最下方的调节轴20上的固定盘26、分别固定在固定盘26上且呈直角的夹具一22和夹具二24以及分别套装在两个调节轴20上并相互啮合的两个调节齿轮21，且位于最上方的调节轴20通过联轴器与驱动电机连接，所述夹具一22包括固定板和固定在固定板底端侧壁上的夹具固定座23，且夹具固定座23从下至上依次包括固定夹座2301与固定夹座2301螺纹连接的固定盖体2302，所述固定夹座2301和固定盖体2302的中央位置处均开设有与焊枪15相适配的通孔，且固定盖体2302的上端等间距环设有用于夹持焊枪15的第一夹持扭簧2303；所述夹具二24包括固定在固定盘26上的套筒一2401、套设在套筒一2401内的套筒二2402以及固定在张紧弹簧2404内部顶上的张紧弹簧2404，所述套筒二2402的开口端位于套筒一2401内，且套筒二2402的另一端开设有与3d焊缝曲线提取传感器18相适配的限位孔，所述套筒二2402开口端的内壁等间距环设有用于夹持3d焊缝曲线提取传感器18的第二夹持扭簧2403，所述3d焊缝曲线提取传感器18通过无线传输与控制主机19连接。
14.在本实施例中，所述调节轴20还转动连接有刻度尺25，且刻度尺25的底端与固定在夹具一上的焊枪15的底端位于同一水平线上。
15.在本实施例中，所述套筒一2401的内壁与套筒二2402的外壁螺纹连接。
16.上述的基于3d轮廓传感器的自动焊接装置方法，包括以下步骤：步骤一、将焊枪15和3d焊缝曲线提取传感器18分对应安装在夹具一22和夹具二24中，然后转动刻度尺25至与3d焊缝曲线提取传感器18所在的位置处，调整夹具二24的长度使3d焊缝曲线提取传感器18的端部与55的端部重合，调试结束后，并将待焊接的工件16置于焊接区域；
步骤二、启动上述驱动电机带调节轴20转动，在两个调节齿轮21的配合下，带动固定盘26顺时针旋转90
°
以使得3d焊缝曲线提取传感器18转动至焊枪15所在的初始位置，当3d焊缝曲线提取传感器18旋转至焊枪15所在的初始位置时，停止驱动电机工作；步骤三、启动联动机构使3d焊缝曲线提取传感器18沿着工件16上的焊缝17滑动，将自动记录提取的焊缝曲线的三维坐标通过无线传输至控制主机19，控制主机19可自动解析处理来自3d焊缝曲线提取传感器18焊缝空间三维坐标并拟合编成上述联动机构所需的运动轨迹程序；步骤四、再次启动驱动电机使得焊枪15旋转至其初始位置，然后再启动会联动机构，通过执行轨迹程序实现焊枪15的动作并配合焊机8参数的设定实现自动焊接。
17.尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。