一種新型混聯(lián)五軸聯(lián)動(dòng)智能焊接平臺(tái)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工業(yè)焊接技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種帶有機(jī)器視覺(jué)的新型混聯(lián)五軸聯(lián)動(dòng)智能焊接平臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]—個(gè)國(guó)家焊接技術(shù)發(fā)展水平的高低是其工業(yè)和科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化發(fā)展水平的一個(gè)重要標(biāo)志，焊接在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中具有十分重要的作用，幾乎所有的產(chǎn)品，從幾十萬(wàn)噸級(jí)的巨型輪船到不足I克的微型電子元器件，在生產(chǎn)過(guò)程中都不同程度地依賴著焊接技術(shù)。
[0003]目前，國(guó)內(nèi)外焊接設(shè)備主要有關(guān)節(jié)焊接機(jī)器人、直角坐標(biāo)焊接機(jī)器人等。關(guān)節(jié)焊接機(jī)器人，由于工作空間大、軌跡靈活而被廣泛應(yīng)用。如專利號(hào)為201420360561.8的《一種五軸焊接機(jī)器人的機(jī)械臂結(jié)構(gòu)》，該機(jī)械臂機(jī)構(gòu)為關(guān)節(jié)式，由轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)身，轉(zhuǎn)動(dòng)大臂，轉(zhuǎn)動(dòng)小臂與具有3個(gè)自由度的腕關(guān)節(jié)及末端執(zhí)行器組成，這種多自由度關(guān)節(jié)焊接機(jī)器人工作空間大，在姿態(tài)調(diào)整上具有高度的靈活性和柔性，但該關(guān)節(jié)式焊接機(jī)器人冗長(zhǎng)的懸臂結(jié)構(gòu)，且都將電機(jī)安裝在關(guān)節(jié)處，使得機(jī)械手臂顯得笨重，存在轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大、剛度差以及累積誤差大等不足，機(jī)構(gòu)的負(fù)載能力和動(dòng)態(tài)性能較差，難以滿足日益高速高精度要求。相對(duì)于關(guān)節(jié)焊接機(jī)器人，直角坐標(biāo)焊接機(jī)器人具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，剛度較大，負(fù)載能力較大，重復(fù)定位精度較高，成本較低等優(yōu)點(diǎn)。如專利號(hào)為200910310204.4的《自動(dòng)焊錫機(jī)器人》，其主要包括X、Y、Z三個(gè)方向的模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)三自由度的焊接，而工件表面的多樣性及復(fù)雜性使得該焊接機(jī)器人的使用受到一定的限制。多自由度直角坐標(biāo)焊接機(jī)器人，如專利號(hào)為201310469417.8的《基于直角坐標(biāo)系的焊接機(jī)器人》，雖然具有X、Y、Z、U、W軸五軸聯(lián)動(dòng)的功能，但由于串聯(lián)機(jī)構(gòu)的某些本身所固有的缺陷，如誤差積累效應(yīng)、控制精度較低、負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力有限等，從而限制了多自由度串聯(lián)機(jī)構(gòu)焊接平臺(tái)的應(yīng)用范圍。
[0004]相比于串聯(lián)機(jī)構(gòu)，并聯(lián)機(jī)構(gòu)剛度高，控制精度高，易實(shí)現(xiàn)高速控制，其不足在于工作范圍較小，靈活性和柔性相對(duì)較差。而混聯(lián)機(jī)構(gòu)具有負(fù)載能力強(qiáng)、高速高精度、控制解耦、工作空間較大、運(yùn)動(dòng)慣量低等優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了串聯(lián)和并聯(lián)機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)，并展示了潛在的廣泛應(yīng)用前景。已有的混聯(lián)焊接機(jī)器人中，如專利號(hào)為200910010905.6的《一種雙并聯(lián)疊加多功能機(jī)器人》，其并聯(lián)機(jī)構(gòu)由兩個(gè)直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)，各直線電機(jī)的動(dòng)子不能在另外一直線電機(jī)的定子上運(yùn)動(dòng)，使得直線電機(jī)的動(dòng)子行程變小，從而使得并聯(lián)機(jī)構(gòu)的工作空間相對(duì)較小，以及焊槍安裝在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的萬(wàn)向工作頭上，雖然萬(wàn)向工作頭能夠?qū)崿F(xiàn)三個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，但是萬(wàn)向工作頭的制造比較困難，萬(wàn)向工作頭本身的結(jié)構(gòu)已經(jīng)很復(fù)雜了，再在其上面安裝其它執(zhí)行元件有一定的難度。并且該機(jī)器人的工作臺(tái)為固定工作臺(tái)，會(huì)導(dǎo)致所有的姿態(tài)都集中在萬(wàn)向工作頭上，由于誤差累積效應(yīng)，機(jī)器人在工作時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致初始化、定位不準(zhǔn)確而達(dá)不到預(yù)期的效果。
[0005]此外以上傳統(tǒng)的焊接機(jī)器人在焊接時(shí)，經(jīng)常由于定位不準(zhǔn)確而達(dá)不到預(yù)期的效果，為了提高焊接機(jī)器人的智能化、自動(dòng)化水平以及焊接精度，具有視覺(jué)功能的焊接機(jī)器人受到許多學(xué)者的關(guān)注。已有的配有視覺(jué)功能的焊接機(jī)器人中，如專利號(hào)為200710179406.0的《大型工件焊接智能機(jī)器人裝置》，該裝置使用智能視覺(jué)控制技術(shù)，提高了焊接質(zhì)量和效率，但是該裝置具有9個(gè)串聯(lián)的運(yùn)動(dòng)軸，使得制造，控制更加困難，且串聯(lián)機(jī)構(gòu)的具有誤差積累效應(yīng)、控制精度較低、負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力有限等缺陷。所以如何研制出靈活性好、精度高、可靠性高、成本較低、制造安裝簡(jiǎn)單的焊接機(jī)器人，成為了許多學(xué)者研究的重要問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明實(shí)施例所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種新型混聯(lián)五軸聯(lián)動(dòng)智能焊接平臺(tái)?？山鉀Q現(xiàn)有技術(shù)中焊接負(fù)載能力差、精度低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、安裝調(diào)試?yán)щy、成本昂貴的問(wèn)題。
[0007]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種新型混聯(lián)五軸聯(lián)動(dòng)智能焊接平臺(tái)，包括定平臺(tái)、串聯(lián)運(yùn)動(dòng)單元、并聯(lián)運(yùn)動(dòng)單元、末端運(yùn)動(dòng)單元、視覺(jué)單元、工作臺(tái)；
所述串聯(lián)運(yùn)動(dòng)單元包括滑動(dòng)設(shè)置于所述定平臺(tái)上的直線電機(jī)固定板；
所述并聯(lián)運(yùn)動(dòng)單元包括安裝于所述直線電機(jī)固定板下方的雙動(dòng)子直線電機(jī)、第一支鏈、第二支鏈，所述第一支鏈頭端與所述雙動(dòng)子直線電機(jī)的第一動(dòng)子轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述第二支鏈頭端與所述雙動(dòng)子直線電機(jī)的第二動(dòng)子轉(zhuǎn)動(dòng)連接；
所述末端運(yùn)動(dòng)單元包括動(dòng)平臺(tái)、伺服電機(jī)、焊槍，所述動(dòng)平臺(tái)與所述第一支鏈、第二支鏈末端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述伺服電機(jī)安裝于所述動(dòng)平臺(tái)下方，所述焊槍通過(guò)焊槍支架安裝于所述伺服電機(jī)的輸出端上，所述視覺(jué)單元安裝于所述焊槍支架上，獲取所述焊槍的焊縫信息;
所述工作臺(tái)為旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，置于所述動(dòng)平臺(tái)下方。
[0008]進(jìn)一步地，所述定平臺(tái)包括機(jī)架以及分別平行設(shè)置于所述機(jī)架兩側(cè)上的直線導(dǎo)軌，所述直線電機(jī)固定板滑動(dòng)設(shè)置在所述直線導(dǎo)軌上。
[0009]更進(jìn)一步地，所述第一支鏈、第二支鏈均包括連接板、連桿，所述連接板分別固定設(shè)置在所述第一動(dòng)子、第二動(dòng)子下方，所述連桿兩端分別鉸接于所述連接板下方以及所述動(dòng)平臺(tái)上方。
[0010]更進(jìn)一步地，所述第一支鏈、第二支鏈的連桿的長(zhǎng)度均相等，且構(gòu)成同一支鏈的連桿相互平行。
[0011]更進(jìn)一步地，所述串聯(lián)運(yùn)動(dòng)單元由直線電機(jī)、氣缸或旋轉(zhuǎn)電機(jī)配合滾珠絲桿副驅(qū)動(dòng)。
[0012]更進(jìn)一步地，所述視覺(jué)單元包括激光視覺(jué)傳感器、圖像采集卡和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，所述工業(yè)控制計(jì)算機(jī)通過(guò)所述圖像采集卡獲取所述激光視覺(jué)傳感器的焊縫圖像數(shù)據(jù)。
[0013]實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例，具有如下有益效果:本發(fā)明通過(guò)一個(gè)雙動(dòng)子直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)平行四邊形并聯(lián)機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)兩個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，使得該平臺(tái)構(gòu)型新穎，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制精度高，且并聯(lián)機(jī)構(gòu)形成基礎(chǔ)龍門，提高了整機(jī)剛性。在并聯(lián)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上附加一自由度縱向移動(dòng)串聯(lián)結(jié)構(gòu)、在動(dòng)平臺(tái)上附加一自由度擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，配以工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，各軸可相互配合協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，姿態(tài)調(diào)整靈活，能夠?qū)崿F(xiàn)五軸聯(lián)動(dòng)功能，且各軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)模塊化程度高，安裝調(diào)試方便。在擺動(dòng)機(jī)構(gòu)上配有機(jī)器視覺(jué)，能夠感知焊接過(guò)程工件位置信息和焊縫成形信息，通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)焊槍在空間內(nèi)的高精度位置調(diào)節(jié)和旋轉(zhuǎn)姿態(tài)調(diào)整，能夠完成工件5面的高精度焊縫跟蹤焊接，自動(dòng)化程度高，特別適用于帶有復(fù)雜曲面形狀、中小型零件焊接作業(yè)。
[0014]
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是實(shí)施例1的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是實(shí)施例2結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是實(shí)施例3結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是實(shí)施例4結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是實(shí)施例5結(jié)構(gòu)示意圖；