本发明涉及一种激光导引管道焊接机器人，属于工业机器人领域。包括焊接小车和设置在焊接小车上焊枪调整机构、激光引导装置和视觉检测装置。本发明通过永磁滚轮将焊接小车牢牢吸附于被焊接管道上，通过控制器来控制焊接小车的驱动电机，进而控制永磁滚轮带动焊接小车沿着被焊接管道的焊缝爬行，通过激光传感器检测待焊接焊缝中心，并将焊缝中心位置数据实时传输给控制器，以实时调节焊枪的左右偏摆位置和距离焊缝的高度，从而实现焊缝中心的自动跟踪。视觉检测装置的相机还对焊接完成的焊缝进行检测，判断焊缝外观质量问题。
1.一种激光导引管道焊接机器人，包括焊接小车和设置在焊接小车上的焊枪调整机构、激光引导装置和视觉检测装置；
所述焊枪调整机构由水平摆动机构和竖直调整机构组成，所述水平摆动机构包括水平电机(31)，所述水平电机(31)输出轴与直齿轮(24)连接，所述直齿轮(24)与齿条(23)配合，所述齿条(23)固定在齿条固定杆(11)上，所述齿条两侧有两个导向杆(25)，构成齿条的滑轨，所述导向杆(25)固定在车体上；
所述竖直调整机构包括与齿条固定杆(11)固定的竖直传动机构(29)，竖直传动机构(29)通过竖直固定板(28)与竖直电机(27)连接，焊枪固定块(5)固定在竖直传动机构(29)上，焊枪(1)插在焊枪固定块(5)上的开孔中，并用焊枪调节旋钮(6)锁紧；
所述激光导引装置包括激光传感器(9)，所述激光传感器(9)通过传感器固定架(8)和传感器固定旋钮(7)固定，所述传感器固定架(8)可在传感器固定杆(10)上滑动，所述传感器固定杆(10)与车体固定连接；
所述视觉检测装置包括工业相机(2)和相机控制器(26)，所述工业相机(2)通过相机固定架(3)和相机固定旋钮(4)固定，所述相机固定架(3)可在相机固定杆(32)上滑动，所述相机固定杆(32)与车体固定连接。
2.根据权利要求1所述的激光导引管道焊接机器人，其特征在于，所述焊接小车由车体和前后两套相同的驱动装置组成，所述驱动装置包括驱动电机(19)和齿轮轴(17)，所述驱动电机(19)的输出轴连接锥齿轮(15)，驱动电机输出轴上的锥齿轮与齿轮轴中间的锥齿轮啮合，所述齿轮轴(17)两端铰接在车体上，并且齿轮轴(17)两端固联两个永磁滚轮(14)。
3.根据权利要求1所述的激光导引管道焊接机器人，其特征在于，所述车体包括底板(20)、上盖板(35)、左立板(21)、右立板(12)、前立板(33)、后立板(22)以及前后两块下护板(18)。
4.根据权利要求2所述的激光导引管道焊接机器人，其特征在于，所述的驱动电机(19)利用固定板(13)固定在车体的底板(20)上。
5.根据权利要求2或3所述的激光导引管道焊接机器人，其特征在于，所述导向杆(25)一端固联在与底板(20)固定的连接板(34)上，另一端固定在焊接小车的右立板(12)上，所述水平电机(21)利用L固定板(30)固定在焊接小车底板(20)上。
6.根据权利要求2或3所述的激光导引管道焊接机器人，其特征在于，所述焊接小车的上盖板(35)上还设置有两个航空插头(36)，以及两个把手(37)。
7.根据权利要求2所述的激光导引管道焊接机器人，其特征在于，所述焊接小车的驱动电机(19)为步进电机或伺服电机。
一种激光导引管道焊接机器人
技术领域
[0001] 本发明涉及一种激光导引管道焊接机器人，属于工业机器人领域。
背景技术
[0002] 我国是一个地理上的大国，人口和资源分布不均。人口和工业大量集中于东部，而生产和生活所需要的石油、天然气等资源多集中于西部。从运输的安全性和成本上考虑，管道运输比公路运输、铁路运输有明显优势。
[0003] 石油、天然气输送管道距离长，环境差。管道焊接成为管道铺设的关键技术之一。在此情况下，采用人工焊接，施工效率低，劳动强度大，难以满足管道铺设对质量和效率的要求。
发明内容
[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种激光导引管道焊接机器人，以提高管道焊接的效率和质量。
[0005] 一种激光导引管道焊接机器人，包括焊接小车和设置在焊接小车上焊枪调整机构、激光引导装置和视觉检测装置。
[0006] 所述焊接小车由车体和前后两套相同的驱动装置组成，所述驱动装置包括驱动电机和齿轮轴，所述驱动电机的输出轴连接锥齿轮，与齿轮轴中间的锥齿轮啮合，所述齿轮轴两端铰接在车体上，并且齿轮轴两端固联两个永磁滚轮；
[0007] 所述焊枪调整机构由水平摆动机构和竖直调整机构组成，所述水平摆动机构包括水平电机，所述水平电机输出轴与直齿轮连接，所述直齿轮与齿条配合，所述齿条固定在齿条固定杆上，所述齿条两侧有两个导向杆，构成齿条的滑轨，所述导向杆固定在车体上。
[0008] 所述竖直调整机构包括与齿条固定杆固定的竖直传动机构，竖直传动机构通过竖直固定板与竖直电机连接，焊枪固定块固定在竖直传动机构上，所述焊枪插在焊枪固定块上的开孔中，并用焊枪调节旋钮锁紧。
[0009] 所述激光导引装置包括激光传感器，所述激光传感器通过传感器固定架和传感器固定旋钮固定，所述传感器固定架可在传感器固定杆滑动，所述传感器固定杆与车体固定连接。
[0010] 所述视觉检测装置包括工业相机和相机控制器，所述工业相机通过相机固定架和相机固定旋钮固定，所述相机固定架可在相机固定杆上滑动，所述相机固定杆与车体固定连接。
[0011] 本发明的效果在于：
[0012] 本发明通过永磁滚轮将焊接小车牢牢吸附于被焊接管道上，通过控制器(未画出)来控制焊接小车的驱动电机，进而控制永磁滚轮带动焊接小车沿着被焊接管道的焊缝爬行，通过激光传感器检测待焊接焊缝中心，并将焊缝中心位置数据实时传输给控制器，以实时调节焊枪的左右偏摆位置和距离焊缝的高度，从而实现焊缝中心的自动跟踪，焊枪自动准确施焊，能够有效的保证焊接质量；此外，视觉检测装置的相机还对焊接完成的焊缝进行检测，判断焊缝外观质量问题，检验是否存在咬边、未焊满等不符合焊接质量要求的问题，以提醒焊接工人进行调整。
附图说明
[0013] 图1为本发明的激光导引管道焊接机器人的内部结构立体示意图；
[0014] 图2为本发明的激光导引管道焊接机器人的另一视角的内部结构立体示意图；
[0015] 图3为本发明的激光导引管道焊接机器人的外部结构的示意图。
[0016] 其中，1-焊枪，2-工业相机，3-相机固定架，4-相机固定旋钮，5-焊枪固定块，6-焊枪调节旋钮，7-传感器固定旋钮，8-传感器固定架，9-激光传感器，10-传感器固定杆，11-齿条固定杆，12-右立板，13-固定板，14-永磁滚轮，15-锥齿轮，16-管道，17-齿轮轴，18-下护板，19-驱动电机，20-底板，21-水平电机，22-后立板，23-齿条，24-直齿轮，25-导向杆，26-相机控制器，27-竖直电机，28-竖直固定板，29-竖直传动机构，30-L固定板，31-水平电机，32-相机固定杆，33-前立板，34-连接板，35-上盖板，36-把手，37-航空插头。
[0017] 图4，为本发明的激光导引管道焊接机器人的工作流程图。
具体实施方式
[0018] 一种激光导引管道焊接机器人，包括焊接小车和设置在焊接小车上焊枪调整机构、激光引导装置和视觉检测装置。
[0019] 所述焊接小车由车体和前后两套相同的驱动装置组成，所述驱动装置包括驱动电机19和齿轮轴17，所述驱动电机19的输出轴连接锥齿轮15，与齿轮轴中间的锥齿轮啮合，所述齿轮轴17两端铰接在车体的左立板21和右立板12上，中间固定有锥齿轮15，并且齿轮轴17两端固联两个永磁滚轮14。所述的驱动电机19利用固定板13固定在车体的底板20上。所述焊接小车的驱动电机19为步进电机或伺服电机。
[0020] 所述车体包括底板20、上盖板35、左立板21、右立板12、前立板33、后立板22以及前后两块下护板18。
[0021] 所述焊枪调整机构由水平摆动机构和竖直调整机构组成，所述水平摆动机构包括水平电机31，所述水平电机31输出轴与直齿轮24连接，所述直齿轮24与齿条23配合，所述齿条23固定在齿条固定杆11上，所述齿条两侧有两个导向杆25，构成齿条的滑轨，所述导向杆25一端固联在与底板20固定的连接板34上，另一端固定在焊接小车的右立板12上。所述水平电机21利用L固定板30固定在焊接小车底板20上。
[0022] 水平电机31驱动直齿轮24转动，带动齿条23水平移动，对应的齿条固定杆11也左右移动，带动末端的焊枪左右摆动。
[0023] 所述竖直调整机构包括与齿条固定杆11固定的竖直传动机构29，竖直传动机构29通过竖直固定板28与竖直电机连接，焊枪固定块5固定在竖直传动机构29上，所述焊枪1插在焊枪固定块5上的开孔中，并用焊枪调节旋钮6锁紧。
[0024] 竖直传动机构29为滚珠丝杆类的直线传动机构。竖直电机27通过同步带动滚珠丝杆上下运动，焊枪固定块是固定在滚珠丝杆机构的螺母上的，这样就可以上下调整焊枪位置。
[0025] 所述激光导引装置包括激光传感器9，所述激光传感器9通过传感器固定架8和传感器固定旋钮7固定，所述传感器固定架8可在传感器固定杆10滑动，所述传感器固定杆10与车体的右立板12固定连接。
[0026] 所述视觉检测装置包括工业相机2和相机控制器26，所述工业相机2通过相机固定架3和相机固定旋钮4固定，所述相机固定架3可在相机固定杆32上滑动，所述相机固定杆32与车体的右立板12固定连接。
[0027] 所述焊接小车的上盖板35上还设置有两个航空插头37，以及两个把手36。
[0028] 使用该机器人进行管道焊接时，所述工业相机2、激光传感器9和焊枪1的中心位置初始均位于被焊接管道16的焊缝中心线上。具体工作流程如图4所示。
