专利名称：自寻迹钢板切割机器人的制作方法
技术领域：
本发明属于机器人工程领域，特别是指一种自寻迹钢板切割机器人。
背景技术：
目前一般的移动切割机器人只具有在固定的导轨上进行移动式切割功能，切割前 必须通过人为方式将切割机器人的路径、切割焰高度、以及切割速度调节到合适的位置，不 具备切割的自寻迹功能。而大型钢板如大型舰船船体、甲板、船身板材的切割、大型球罐、储 罐板材的切割作业，均要求实时、快速、准确的进行板材的切割。以往的生产过程是，技术人 员先在大型钢板上进行画线，再由轨道式切割机器人进行直线切割或由操作人员进行手工 切割。这种方式缺点明显，生产效率低，切割精度低，轨道式切割机器人只能进行直线切割， 占地面积大，智能化程度低，操作人员工作环境恶劣。因此，这种生产过程已经不适应目前 大型板材精度切割和快速切割的趋势，为实际用户提供一种切割精度高，使用柔性好，操作 简单化的实用切割手段就有很好的实用性和必要性。《现代制造》2005年第17期P70-71“高效火焰切割机器人设备”一文中介绍了一 种国外典型的火焰切割机器人，该机器人主要用于型材和板材的孔加工，该系统能由一台 龙门式机器人和两个工作站组和一个特殊的平行四边形运动部件组成。机器人固定不动， 平行四边形运动部件进行运动，只能在机器人的回转工作半径内完成板材的切割工作。该 系统工作范围长度最大为7300mm，宽度为2000mm，切割板材厚度在6 200mm之间。这种技术需大量的非切割和划线的预准备工作与时间，并且切割机器人加工系统 必须有钢板搬运、夹持、定位以及移动距离的精密测量等装置，且超过机器人切割工作范围 无法工作，所以该系统的辅助工装多，且占地面积大，机器人加工辅助时间长。
发明内容
本发明提供一种自寻迹钢板切割机器人，以解决目前大型钢板切割精度和效率 低、使用柔性差，占地面积大，加工辅助时间长，操作复杂的问题。本发明采取的技术方案 是柔性切割机构与移动小车上部一端固定连接，火焰切割装置与移动小车中部固定连接， 机器人控制器与移动小车上部另一端固定连接；移动小车结构是左前轮与左减速器输出 端连接，左步进电机与左减速器输入端连接，右前轮与右减速器输出端连接，右步进电机与 右减速器输入端连接，小车后部中线位置处与万向后轮连接；柔性切割机构的结构是支架固定在移动小车前部，两个平行导轨两端与该支架 固定连接，丝杠与支架转动连接、该丝杠一端还与横向驱动电机连接，丝母分别与导轨滑动 连接、还与丝杠螺纹连接，伸出臂与丝母固定连接，CCD面阵摄像头与伸出臂前端固定连接。火焰切割装置结构是两个切割气瓶固定连接在小车中部，切割头与伸出臂连接， 该切割头下端与调整手柄连接。机器人控制器的控制柜固定在小车后部，控制柜顶部后侧固定LED监视器，LED监 视器下方固定连接控制面板。
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本发明的优点是结构新颖，采用CCD图像采集处理系统对切割线自寻迹跟踪，将 传统的成熟切割工艺与高精度和高智能的机器人系统相结合，对大型钢板切割工艺产生质 的飞跃。首先，利用机器人系统的高柔性和高重复定位精度，大大的提高了火焰切割的可编 程性和重复定位精度，提高了切割尺寸的精度。其二，采用CCD图像采集处理系统处理切割 线，配合柔性切割臂对切割路径进行修正和调整，提高了系统切割精度。其三，集成切割和 控制系统，装载切割气源和供电电源，无需外接设备，降低了系统作业要求，提高了系统的 适应性。其四、通过远程I/O技术，克服了实际工作环境中的电磁干扰严重的困难，减少系 统崩溃的概率，提高了系统的稳定性。其五、占用空间小，减少了系统加工辅助时间，提高了 加工效率，操作简单，使用柔性好。
图1是本发明的结构示意图；图2是图1的左视图；图3是图1的俯视图。
具体实施例方式柔性切割机构与移动小车上部一端固定连接，火焰切割装置与移动小车中部固定 连接，机器人控制器与移动小车上部另一端固定连接；移动小车结构是左前轮1与左减速 器15输出端连接，左步进电机14与左减速器输入端连接，右前轮11与右减速器12输出端 连接，右步进电机13与右减速器输入端连接，小车后部中线位置处与万向后轮7连接；柔性切割机构的结构是支架19固定在移动小车前部，两个平行导轨18两端与该 支架固定连接，丝杠17与支架转动连接、该丝杠一端还与横向驱动电机2连接，丝母16分 别与导轨滑动连接、还与丝杠螺纹连接，伸出臂20与丝母固定连接，(XD面阵摄像头8与伸 出臂前端固定连接。火焰切割装置结构是两个切割气瓶3固定连接在小车中部，切割头10与伸出臂 连接，该切割头下端与调整手柄9连接。机器人控制器的控制柜4固定在小车后部，控制柜顶部后侧固定LED监视器5，LED 监视器下方固定连接控制面板6。本发明工作原理通过(XD面阵摄像头8采集切割线，将采集到的图像信息传输给 控制系统，控制系统将采集到的图像信号输出显示至LED监视器5上，通过图像处理将切割 线轨迹提取产生控制指令，通过控制左步进电机14、右步进电机13带动左减速器15、右减 速器12，从而驱动左前轮1、右前轮11，使小车沿切割轨迹线移动，柔性切割臂通过对采集 图像的反馈，通过横向驱动电机2驱动丝杠17，带动丝母16移动，丝母带动伸出臂20移动， 使切割头10精确对切割线进行切割；通过调节调整手柄9可对切割头上的喷嘴的高度进行 调整，同时可通过控制面板6设定不同切割速度以便对不同厚度钢板进行切割。火焰切割 装置借助于固定点火装置点火，并通过环形管道供应氧气和乙炔气，内部装有安全阀，保护 设备不受回火的损坏。经过实验证明自寻迹钢板切割机器人可对不同厚度钢板进行切割，系统对切割 线识别较好，切割误差在士3mm范围内，系统稳定可靠。
权利要求
一种自寻迹钢板切割机器人，其特征在于柔性切割机构与移动小车上部一端固定连接，火焰切割装置与移动小车中部固定连接，机器人控制器与移动小车上部另一端固定连接。
2.根据权利要求1所述的自寻迹钢板切割机器人，其特征在于移动小车结构是左前 轮与左减速器输出端连接，左步进电机与左减速器输入端连接，右前轮与右减速器输出端 连接，右步进电机与右减速器输入端连接，小车后部中线位置处与万向后轮连接。
3.根据权利要求1所述的自寻迹钢板切割机器人，其特征在于柔性切割机构的结构 是支架固定在移动小车前部，两个平行导轨两端与该支架固定连接，丝杠与支架转动连 接、该丝杠一端还与横向驱动电机连接，丝母分别与导轨滑动连接、还与丝杠螺纹连接，伸 出臂与丝母固定连接，(XD面阵摄像头与伸出臂前端固定连接。
4.根据权利要求1所述的自寻迹钢板切割机器人，其特征在于火焰切割装置结构是 两个切割气瓶固定连接在小车中部，切割头与伸出臂连接，该切割头下端与调整手柄连接。
5.根据权利要求1所述的自寻迹钢板切割机器人，其特征在于机器人控制器的控制 柜固定在小车后部，控制柜顶部后侧固定LED监视器，LED监视器下方固定连接控制面板。
全文摘要
本发明涉及一种自寻迹钢板切割机器人，属于机器人工程领域。柔性切割机构与移动小车上部一端固定连接，火焰切割装置与移动小车中部固定连接，机器人控制器与移动小车上部另一端固定连接。优点是结构新颖，采用CCD图像采集处理系统对切割线自寻迹跟踪，提高了切割尺寸的精度。集成切割和控制系统，装载切割气源和供电电源，无需外接设备，降低了系统作业要求，提高了系统的适应性。占用空间小，减少了系统加工辅助时间，提高了加工效率，操作简单，使用柔性好。
文档编号B23K7/00GK101850452SQ20101019355
公开日2010年10月6日 申请日期2010年6月2日 优先权日2010年6月2日
发明者唐可洪, 张富, 朱喜林, 罗志勇, 贺新升, 鄂世举, 高春甫 申请人:浙江师范大学