專利名稱：機(jī)器人焊接3d輔助示教系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)器人焊接輔助設(shè)備，尤其是一種機(jī)器人焊接3D輔助示教系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在一些諸如核輻射、高空、深水、有毒等高危險(xiǎn)環(huán)境中進(jìn)行焊接作業(yè)，操作人員需對(duì)焊接機(jī)器人進(jìn)行遙控操作，其關(guān)鍵問(wèn)題主要是焊接機(jī)器人的遙控在線示教編程。目前最有可能進(jìn)入實(shí)用化階段的技術(shù)并不是機(jī)器人控制的全自治系統(tǒng)，而是遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng)。本發(fā)明涉及的機(jī)器人焊接3D輔助示教系統(tǒng)采用立體視覺(jué)技術(shù)作為遙控輔助示教手段，焊接過(guò)程再配以電弧或激光跟蹤技術(shù)作為局部自主系統(tǒng)，便可有效提高示教效率及操作人員安全性。因此，該技術(shù)應(yīng)具有較好的實(shí)用化與市場(chǎng)應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)背景技術(shù)所述，本發(fā)明的目的在于提供一種機(jī)器人焊接3D輔助示教系統(tǒng)，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接機(jī)器人整體姿態(tài)及焊槍姿態(tài)位置的遠(yuǎn)程示教操作，使得操作人員遠(yuǎn)離危險(xiǎn)操作環(huán)境，提高焊接機(jī)器人的示教精度及示教效率。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種機(jī)器人焊接3D輔助示教系統(tǒng)，主要由3D眼鏡(I)、機(jī)器人示教器(2)、3D顯示器(3 )、普通2D顯示器(4 )、普通2D攝像機(jī)(5)、3D攝像機(jī)(6 )組成，其中:3D攝像機(jī)(6 )安裝于機(jī)器人(8)夾持焊槍的末端關(guān)節(jié)，2D攝像機(jī)(5)由獨(dú)立于機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)的支架安放于適當(dāng)位置，3D攝像機(jī)(6)與3D顯示器(3)之間通過(guò)高清視頻電纜連接，2D攝像機(jī)(5)與2D顯示器(4)間通過(guò)普通視頻電纜連接，焊接操作人員佩戴3D眼鏡(1)，通過(guò)顯示器圖像觀察機(jī)器人端部焊槍的位置及姿態(tài)并操作示教器(2)進(jìn)行示教。所述的3D顯示器(3)與3D攝像機(jī)(6)之間、普通2D顯示器(4)與普通2D攝像機(jī)
(5)之間的距離可根據(jù)電纜長(zhǎng)度隨意調(diào)節(jié)。由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和效果:
(1)本發(fā)明中，操作人員采用3D眼鏡可同時(shí)觀察3D顯示器及普通顯示器，實(shí)現(xiàn)了焊接機(jī)器人宏觀姿態(tài)監(jiān)控與焊槍位置姿態(tài)的同步監(jiān)控，并且避免了佩戴3D數(shù)字頭盔對(duì)示教器操作的不便性；
(2)本發(fā)明采用3D攝像機(jī)及顯示器觀察焊槍姿態(tài)及位置，采集的圖像為具有一定景深感的立體圖像，使得操作人員對(duì)除平面位置以外的深度方向有了一定的感性認(rèn)知，便于實(shí)現(xiàn)焊槍深度方向的定位；
(3)本發(fā)明的攝像機(jī)與顯示器之間采用高清視頻電纜連接，攝像機(jī)與顯示器之間的距離可根據(jù)電纜長(zhǎng)度隨意調(diào)節(jié)，操作人員可在遠(yuǎn)離機(jī)器人及工件的位置遠(yuǎn)程操作，可有效保證操作人員在工作過(guò)程中的安全性。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意 圖中1-3D眼鏡，2-機(jī)器人示教器，3-3D顯示器，4-2D顯示器，5-2D攝像機(jī)，6-3D攝像機(jī)，7-工件，8-焊接機(jī)器人。
具體實(shí)施例方式按照?qǐng)D1所示，首先將3D攝像機(jī)6安裝于機(jī)器人8夾持焊槍的末端關(guān)節(jié)并調(diào)整角度及距離置合適位置，2D攝像機(jī)5由獨(dú)立于機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)的支架安放于機(jī)器人附近，調(diào)整距離及角度直到機(jī)器人本體能夠完全在顯示器中顯示。3D攝像機(jī)6與3D顯示器3之間通過(guò)高清視頻電纜連接，2D攝像機(jī)5與2D顯示器4間通過(guò)普通視頻電纜連接，3D顯示器3與3D攝像機(jī)6之間、普通2D顯示器4與普通2D攝像機(jī)5之間的距離可根據(jù)電纜長(zhǎng)度隨意調(diào)節(jié)，操作人員可在遠(yuǎn)離機(jī)器人及工件的位置遠(yuǎn)程操作，可有效保證操作人員在工作過(guò)程中的安全性。然后，焊接操作人員佩戴3D眼鏡1，通過(guò)焊接機(jī)器人示教器2對(duì)焊接機(jī)器人8進(jìn)行操作，通過(guò)顯示器3、4的圖像觀察機(jī)器人端部焊槍的位置及姿態(tài)并進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，直至焊槍端部準(zhǔn)確到達(dá)焊縫起點(diǎn)并記錄焊縫起點(diǎn)坐標(biāo)，操作人員采用3D眼鏡可同時(shí)觀察3D顯示器及普通顯示器，實(shí)現(xiàn)了焊接機(jī)器人宏觀姿態(tài)監(jiān)控與焊槍位置姿態(tài)的同步監(jiān)控，并且避免了佩戴3D數(shù)字頭盔對(duì)示教器操作的不便性。然后繼續(xù)調(diào)整焊接機(jī)器人姿態(tài)及位置，直到到達(dá)焊縫終點(diǎn)，并記錄下焊縫相關(guān)位置信息，從而完成焊接機(jī)器人的遠(yuǎn)程示教操作。采用3D攝像機(jī)及顯示器觀察焊槍姿態(tài)及位置，采集的圖像為具有一定景深感的立體圖像，使得操作人員對(duì)除平面位置以外的深度方向有了一定的感性認(rèn)知，便于實(shí)現(xiàn)焊槍深度方向的定位。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)器人焊接3D輔助示教系統(tǒng)，主要由3D眼鏡(I)、機(jī)器人示教器(2)、3D顯示器(3)、普通2D顯示器(4)、普通2D攝像機(jī)(5)、3D攝像機(jī)(6)組成，其特征在于:3D攝像機(jī)(6)安裝于機(jī)器人(8)夾持焊槍的末端關(guān)節(jié)，2D攝像機(jī)(5)由獨(dú)立于機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)的支架安放于適當(dāng)位置，3D攝像機(jī)(6)與3D顯示器(3)之間通過(guò)高清視頻電纜連接，2D攝像機(jī)(5)與2D顯示器(4)間通過(guò)普通視頻電纜連接，焊接操作人員佩戴3D眼鏡(1)，通過(guò)顯示器圖像觀察機(jī)器人端部焊槍的位置及姿態(tài)并操作示教器(2)進(jìn)行示教。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器人焊接3D輔助示教系統(tǒng)，其特征在于:所述的3D顯示器(3)與3D攝像機(jī)(6)之間、普通2D顯示器(4)與普通2D攝像機(jī)(5)之間的距離可根據(jù)電纜長(zhǎng)度隨意 調(diào)節(jié)。
全文摘要
一種機(jī)器人焊接3D輔助示教系統(tǒng)，用于環(huán)境惡略、高空作業(yè)等焊接工人操作不便情況下的焊接機(jī)器人輔助示教定位。該系統(tǒng)主要由工業(yè)機(jī)器人、HDMI高清數(shù)據(jù)線、3D攝像機(jī)、3D顯示器、普通2D攝像機(jī)、普通2D顯示器、顯示器遙控器、3D眼鏡組成。3D攝像機(jī)和3D顯示器通過(guò)高清視頻數(shù)據(jù)線遠(yuǎn)程連接，機(jī)器人示教操作人員佩戴3D眼鏡，可同時(shí)觀看3D顯示器圖像信息及2D顯示器圖像信息，通過(guò)3D攝像機(jī)及3D顯示器獲得焊接機(jī)器人焊槍端部位置及姿態(tài)信息，普通顯示器起到機(jī)器人整體姿態(tài)監(jiān)控作用，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人示教過(guò)程的遠(yuǎn)程遙控操作，克服了普通攝像機(jī)及圖像無(wú)法獲得景深感的缺陷，提高了示教精度及效率，同時(shí)極大的減小了操作人員工作過(guò)程中的危險(xiǎn)性。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、性能可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人操作的遠(yuǎn)程輔助示教操作。
文檔編號(hào)G09B19/24GK103077640SQ20131000733
公開(kāi)日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2013年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月9日
發(fā)明者高輝, 焦向東, 周燦豐 申請(qǐng)人:北京石油化工學(xué)院, 唐山開(kāi)元焊接自動(dòng)化技術(shù)研究所有限公司