CN113635349A - 校准装置以及焊接机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种校准装置以及焊接机器人，校准装置包括基准件、安装座和校准组件，基准件安装在基准壁面且具有基准部；安装座与机器人主体连接且具有基准面；校准组件包括标定件和测量件，标定件具有标定部，测量件具有测量部，标定件和测量件分别与安装座可拆卸连接，且标定部距基准面的高度、与测量部距基准面的高度相同。本发明中，首先将标定件安装在基准面上，并***作至使得标定部与基准部对接，以实现校准后，再将测量部安装在基准面上，由于标定部距基准面的高度与测量部距基准面的高度相同，使得测量部安装稳固后即能够得到较为精确的校准，确保测量结果的可靠性，且具有结构简单、操作方便的特点。

Description

校准装置以及焊接机器人

技术领域

本发明涉及焊接机器人校准技术领域，具体涉及一种校准装置以及焊接机器人。

背景技术

传统机器人离线输出依靠的是机器人底座定位销三坐标测量以及机器人程序反导进行虚拟环境的校准工作，输出的机器人离线程序精度较差，并且，现场机器人在实际导入离线程序后，还需要调试人员进行大量的轨迹矫正工作。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种校准装置以及焊接机器人，旨在解决传统机械机器人离线输出的校准精度不佳且操作不便的问题。

为实现上述目的，本发明提出的一种校准装置，应用于电焊机器人，包括：

基准件，用以固定安装在基准壁面上，所述基准件具有基准部；

安装座，用以与机器人主体连接，所述安装座具有基准面；以及，

校准组件，包括标定件和测量件，所述标定件具有标定部，所述测量件具有测量部，所述标定件和所述测量件分别与所述安装座可拆卸连接，且所述标定部距所述基准面的高度、与所述测量部距所述基准面的高度相同。

可选地，所述基准件的一侧凸设有凸起，所述凸起的自由端设置为尖端；

所述尖端构成所述基准部。

可选地，所述标定件呈杆状设置，所述标定件的至少一个端部设置为尖端，以构成所述标定部；和/或，

所述测量件呈杆状设置，所述测量件的至少一个端部设置为平直端，以构成所述测量部。

可选地，所述安装座包括：

固定座，用以固定连接所述机器人主体，所述固定座设有安装槽，所述安装槽的侧壁贯设有第一螺纹孔；

调节座，呈纵长形，以具有相对设置的安装端和活动端，所述安装端供所述标定件或者所述测量件安装，所述调节座的侧部开设有沿其长度方向间隔布设的多个第二螺纹孔，所述调节座的至少所述活动端沿其长度方向活动套接在所述安装槽内，以带动各所述第二螺纹孔依次经过所述第一螺纹孔；以及，

紧固件，螺接所述第一螺纹孔及对应的所述第二螺纹孔。

可选地，所述固定座在所述安装槽的槽底处贯设有第三螺纹孔；

所述安装座还包括顶抵件，所述顶抵件与所述第三螺纹孔螺纹连接，且至少一端伸入至所所述安装槽内并顶抵所述活动端。

可选地，所述调节座的所述安装端朝一侧弯折延伸形成有延伸段，所述延伸段贯设有连接孔，所述连接孔连接固定所述标定件或者所述测量件；

所述连接孔周侧的所述安装端端面构成所述基准面。

可选地，所述测量件呈杆状设置，所述测量件的至少一个端部设置为平直端，以构成所述测量部；

所述标定件包括块状本体，所述块状本体的一端设有卡槽，所述卡槽用以套接在形成所述测量部的所述测量件的端部上，所述块状本体的另一端设有连通所述卡槽的标定孔，所述标定孔在靠近所述卡槽的方向呈缩口设置，以适于所述基准部的外形设置；

其中，所述标定孔位于所述卡槽内的孔口为第一孔口，所述第一孔口所在平面构成所述标定部。

可选地，所述卡槽具有呈相对设置的第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧槽壁设有压块，所述压块在靠近和远离所述第二侧壁的方向可弹性伸缩设置，以在靠近所述第二侧壁时，所述压块将所述测量件弹性压制在所述第二侧壁。

可选地，所述块状本体背对所述卡槽的一端设有连通所述卡槽的预留孔；

所述标定件还包括多个筒体，所述筒体可拆卸安装至所述预留孔内，所述筒体设有所述标定孔，多个所述筒体的所述标定孔相异设置。

此外，本发明还提供一种焊接机器人，包括：

机器人主体；以及，

校准装置，所述校准装置包括：

基准件，用以固定安装在基准壁面上，所述基准件具有基准部；

安装座，用以与机器人主体连接，所述安装座具有基准面；以及，

校准组件，包括标定件和测量件，所述标定件具有标定部，所述测量件具有测量部，所述标定件和所述测量件分别与所述安装座可拆卸连接，且所述标定部距所述基准面的高度、与所述测量部距所述基准面的高度相同。

本发明提供的技术方案中，基准件固定安装在基准壁面上，使得基准部的位置及姿态确定且可保持不变；首先将标定件安装在基准面上，并***作至使得标定部与基准部对接，以实现校准后，再将测量部安装在基准面上，由于标定部距基准面的高度与测量部距基准面的高度相同，使得测量部安装稳固后即能够得到较为精确的校准，确保测量结果的可靠性，且具有结构简单、操作方便的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明提供的焊接机器人的一实施例的部分结构立体示意图；

图2为图1中的焊接机器人在标定部与基准部对接时的结构示意图；

图3为图1中的标定部的第一实施例的结构示意图；

图4为图3中标定部与安装座的装配示意图；

图5为图1中的焊接机器人安装测量部时的部分结构示意图；

图6为图5中测量部与安装座的装配示意图；

图7为图1中的标定部的第二实施例的结构示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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的一部分实施例，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作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。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

传统机器人离线输出依靠的是机器人底座定位销三坐标测量以及机器人程序反导进行虚拟环境的校准工作，输出的机器人离线程序精度较差，并且，现场机器人在实际导入离线程序后，还需要调试人员进行大量的轨迹矫正工作。

鉴于上述，本发明提供一种校准装置，所述校准装置应用在焊接机器人上，可以理解，所述焊接机器人包括机器人主体和校准装置。请参阅图1至图7，附图所示为本发明提供的焊接机器人的具体实施例。

所述机器人主体10包括焊枪11，所述校准装置20可安装在所述焊枪11上。

由于本发明的主要发明点在于对校准装置20的改进，以下将结合附图主要对校准装置20进行说明。

请参阅图1至图3、以及图5，本发明提供的所述校准装置20包括基准件200、安装座300以及校准组件，其中，所述基准件200用以固定安装在基准壁面上，所述基准件200具有基准部210；所述安装座300用以与机器人主体10连接，所述安装座300具有基准面310；所述校准组件包括标定件400和测量件500，所述标定件400具有标定部410，所述测量件500具有测量部510，所述标定件400和所述测量件500分别与所述安装座300可拆卸连接，且所述标定部410距所述基准面310的高度、与所述测量部510距所述基准面310的高度相同。

本发明提供的技术方案中，基准件200固定安装在基准壁面上，使得基准部210的位置及姿态确定且可保持不变；首先将标定件400安装在基准面310上，并***作至使得标定部410与基准部210对接，以实现校准后，再将测量部510安装在基准面310上，由于标定部410距基准面310的高度与测量部510距基准面310的高度相同，使得测量部510安装稳固后即能够得到较为精确的校准，确保测量结果的可靠性，且具有结构简单、操作方便的特点。

所述基准件200用以安装在基准壁面上。可以理解，所述基准壁面可以是与所述焊枪11彼此独立，且相互间隔的壁面，所述基准壁面的具体表现形式不作限制，可以是预先设定的墙面、地面、操作台的台面或者其他壁面；所述基准件200固定安装在基准壁面上，且至少所述基准部210具有固定且相对精确的基准位置信息，所述基准位置信息被机器人主体10的控制***采集并存储。

所述基准件200的所述基准部210可以设置在所述基准件200的任意部位处，只需显露在所述基准件200的外表面，且周侧预留出供所述标定件400活动的空间即可。所述基准件200的具体表现形式不作限制，所述基准件200的形状可以根据实际需要设置为呈杆状、呈板状、呈块状或者其他形状。

具体例如在一实施例中，所述基准件200的一侧凸设有凸起211，所述凸起211的自由端设置为尖端；所述尖端构成所述基准部210。所述凸起211与所述基准件200本体之间可一体设置，也可分体设置，其中，当所述凸起211与所述基准件200本体分体设置时，二者连接方式不作限制，可以是螺接固定、粘接固定、扣持固定、吸附固定等固定方式中的一种或者多种。

所述凸起211的形状同样不作限制，整体可以设置为锥状，使得所述凸起211远离所述基准件200本体的一端，也即所述自由端的外径尽可能小，表现为尖端。当然，在其他实施例中，所述自由端也可以直接设置为平直端、或者向内凹陷形状锥形孔等。

所述安装座300与所述焊枪11固定连接，所述安装座300可与所述焊枪11一体设置，例如一体注塑成型或者经过焊接固定等，基于此，当所述机器人主体10处于非校准状态时，所述安装座300同样可作为其他功能部件的安装结构；此外，所述安装座300也可与所述焊枪11分体设置，与上述同理地，为了实现安装座300与焊枪11之间的可拆卸连接，二者连接方式不作限制，可以是螺接固定、粘接固定、扣持固定、吸附固定等固定方式中的一种或者多种。

所述安装座300具有基准面310，所述基准面310可以形成在所述安装座300的任意部位处。所述校准组件中的所述标定件400和所述测量件500均安装在所述安装座300上。需要说明的是，本设计并不限定所述标定件400和所述测量件500均需要安装在所述基准面310上，也不限定所述标定件400和所述测量件500均需安装在安装座300的同一表面上，但需确定所述标定部410相对所述基准面310的位置信息、与所述测量部510相对所述基准面310的位置信息需保持相同、或者保持变量相同，从而使得在所述标定件400完成标定后，以同样方式安装测量件500时，测量件500为校准后的测量件500。

由于本设计中，标定件400与测量件500共用一个安装座300，且确保标定部410与基准面310之间的距离、测量部510与基准面310之间的距离保持一致，这使得标定件400的标定结果等同于测量件500的标定结果，有助于提高校准的精度，且结构更加简单、操作更加方便。

所述标定件400、所述测量件500的具体表现形式均不作限制，可以根据实际需要设置为呈杆状、呈板状、呈块状或者其他形状等，以及根据实际需要设置为任意尺寸、由任意材料制成等。

请参阅3至图4，在一实施例中，所述标定件400呈杆状设置，所述标定件400的至少一个端部设置为尖端，以构成所述标定部410；和/或，请参阅图5至图6，在一实施例中，所述测量件500呈杆状设置，所述测量件500的至少一个端部设置为平直端，以构成所述测量部510。

可以理解，呈杆状设置的所述标定件400和所述测量件500，更易于安装操作；所述标定部410设置为尖端，在与同样设置为尖端的所述基准部210对接标定时，采用的是点对点标定，能够对机器人主体10的工具中心点进行准确标定。由于点对点标定时，接触面积相对较小，即使产生偏差，二者的偏差范围仍处于较小范围内，更有益于标定的精准性。实际应用过程中，当标定部410与基准部210采用点对点标定时，可确保工具中心点标定误差不大于1mm。

此外，请参阅图3至图6，在一实施例中，所述安装座300包括固定座320、调节座330以及紧固件340，其中，所述固定座320用以固定连接所述机器人主体10，所述固定座320设有安装槽321，所述安装槽321的侧壁贯设有第一螺纹孔322；所述调节座330呈纵长形，以具有相对设置的安装端和活动端，所述安装端供所述标定件400或者所述测量件500安装，所述调节座330的侧部开设有沿其长度方向间隔布设的多个第二螺纹孔331，所述调节座330的至少所述活动端沿其长度方向活动套接在所述安装槽321内，以带动各所述第二螺纹孔331依次经过所述第一螺纹孔322；所述紧固件340螺接所述第一螺纹孔322及对应的所述第二螺纹孔331。

可以理解，所述固定座320与所述焊枪11保持相对固定。具体而言，所述固定座320可与所述焊枪11一体设置，例如一体注塑成型或者经过焊接固定等，基于此，当所述机器人主体10处于非校准状态时，所述固定座320同样可作为其他功能部件的安装结构；此外，所述固定座320也可与所述焊枪11分体设置，与上述同理地，为了实现固定座320与焊枪11之间的可拆卸连接，二者连接方式不作限制，可以是螺接固定、粘接固定、扣持固定、吸附固定等固定方式中的一种或者多种。

所述固定座320设有所述安装槽321，所述调节座330的活动端可活动安装在安装槽321内；而当所述调节座330的调节范围较大时，为避免额外增加所述固定座320的空间占用，所述安装槽321可贯穿所述固定座320设置，形成通孔状，所述调节座330活动穿设在通孔状的所述安装槽321处。

所述第一螺纹孔322自所述安装槽321延伸至所述固定座320的外壁；所述第一螺纹孔322可以设置为一个或者多个，其中，当所述第一螺纹孔322设置为多个时，多个所述第一螺纹孔322的布设方式不作限制，可以呈线形排布、呈阵列状排布、呈辐射状排布或者呈涡环状排布等。而通过选取不同的所述第一螺纹孔322与不同的所述第二螺纹孔331对准，可对应调整所述调节座330与所述固定座320之间的相对位置关系，所述相对位置包括距离和角度。

所述第二螺纹孔331可以是贯穿所述调节座330的通孔，也可以是一端封闭的盲孔。

通过操作所述紧固件340与不同的所述第一螺纹孔322、所述第二螺纹孔331螺接固定，可对应调整所述调节座330与所述固定座320之间的相对位置关系，从而能够调整所述标定件400或者所述测量件500在所述焊枪11上的具体安装位置。

进一步地，在一实施例中，所述固定座320在所述安装槽321的槽底处贯设有第三螺纹孔；所述安装座300还包括顶抵件350，所述顶抵件350与所述第三螺纹孔螺纹连接，且至少一端伸入至所所述安装槽321内并顶抵所述活动端。可以理解，当所述安装槽321保持为槽状时，所述调节座330相对所述固定座320的活动不便于调节，因此，所述顶抵件350的设置，通过调整所述顶抵件350与所述第三螺纹孔之间的螺接深度，可对应调整所述顶抵件350伸入至所述安装槽321内的部分的伸出长度，从而能够推动所述调节座330沿其长度方向活动。

当然，还可进一步在所述调节座330与所述安装槽321之间设置弹性件，所述弹性件在所述顶抵件350将所述调节座330顶出后，可用于将所述顶抵件350复位至初始位置。

此外，在一实施例中，所述调节座330的所述安装端朝一侧弯折延伸形成有延伸段332，所述延伸段332贯设有连接孔，所述连接孔连接固定所述标定件400或者所述测量件500；所述连接孔周侧的所述安装端端面构成所述基准面310。

所述连接孔用以卡持固定所述标定件400或者所述测量件500，具体而言，所述连接孔的内孔壁可设置有干涉部，所述干涉部用于在所述标定件400或者所述测量件500其一安装至所述连接孔时产生干涉，阻碍所述标定件400或者所述测量件500相对所述连接孔继续活动。所述干涉部的具体方案有多种，其中例如，所述干涉部为所述连接孔内壁凸设的多个弹性凸起211等。

所述延伸段332的设置，能够将所述标定件400或者所述测量件500的安装位置与所述调节座330的主体结构错开，使得标定件400或者测量件500具有足够的空间进行安装操作。结合所述标定件400以及所述测量件500呈杆状的设置，便于在所述连接孔处进行安装。

此外，本发明还提供另外一种校准组件，请参阅图7，在一实施例中，所述测量件500呈杆状设置，所述测量件500的至少一个端部设置为平直端，以构成所述测量部510；所述标定件400包括块状本体420，所述块状本体420的一端设有卡槽421，所述卡槽421用以套接在形成所述测量部510的所述测量件500的端部上，所述块状本体420的另一端设有连通所述卡槽421的标定孔422，所述标定孔422在靠近所述卡槽421的方向呈缩口设置，以适于所述基准部210的外形设置；其中，所述标定孔422位于所述卡槽421内的孔口为第一孔口423，所述第一孔口423所在平面构成所述标定部410。

所述卡槽421便利于套接在测量件500的端部处，由于所述标定孔422是贯通至卡槽421的，使得当所述测量件500的端部在卡槽421内安装到位后，测量部510抵接在第一孔口423处，与第一孔口423处于同一平面上，当所述基准件200呈尖端状的基准部210与标定孔422插置配合时，标定孔422的内孔壁能够对基准件200进行限位，使得基准件200对准；基准部210穿过第一孔口423与测量部510对接，直接对测量部510进行标定，有助于简化标定过程。

进一步地，在一实施例中，所述卡槽421具有呈相对设置的第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧槽壁设有压块440，所述压块440在靠近和远离所述第二侧壁的方向可弹性伸缩设置，以在靠近所述第二侧壁时，所述压块440将所述测量件500弹性压制在所述第二侧壁。所述压块440可对测量件500施加压紧力，将测量件500更加稳固地安装在卡槽421内，避免测量件500自卡槽421脱出。压块440可以设置为一个或者多个，其中，当压块440设置为多个时，多个压块440可沿测量件500的周向间隔设置；当然，多个压块440中的至少两个压块440可呈相对设置。

所述压块440可直接由弹性材料制成，以实现上述弹性伸缩设置；或者，所述压块440通过弹性件弹性安装在所述卡槽421内，以实现上述弹性伸缩设置。所述弹性件可以是弹簧、橡胶块等。

进一步地，在一实施例中，所述块状本体420背对所述卡槽421的一端设有连通所述卡槽421的预留孔424；所述标定件400还包括多个筒体430，所述筒体430可拆卸安装至所述预留孔424内，所述筒体430设有所述标定孔422，多个所述筒体430的所述标定孔422相异设置。所述筒体430与所述块状本体420之间的拆装替换，使得所述校准装置20可适用于多种规格的基准件200；所述筒体430与所述块状本体420之间的安装方式不作限制，可以是上述中螺接固定、粘接固定、扣持固定、吸附固定等固定方式中的一种或者多种；多个所述筒体430的标定孔422相异设置，具体可以是尺寸、形状、材质等参数中的至少一种不同。

此外，本发明还提供一种焊接机器人1，所述焊接机器人1包括机器人主体10和如上所述的校准装置20。需要说明的是，焊接机器人1内的校准装置20的详细结构可参照上述校准装置20的实施例，此处不再赘述；由于在本发明焊接机器人1中使用了上述校准装置20，因此，本发明焊接机器人1的实施例包括上述校准装置20全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种校准装置，应用于电焊机器人，其特征在于，包括：

基准件，用以固定安装在基准壁面上，所述基准件具有基准部；

安装座，用以与机器人主体连接，所述安装座具有基准面；以及，

校准组件，包括标定件和测量件，所述标定件具有标定部，所述测量件具有测量部，所述标定件和所述测量件分别与所述安装座可拆卸连接，且所述标定部距所述基准面的高度、与所述测量部距所述基准面的高度相同。

2.如权利要求1所述的校准装置，其特征在于，所述基准件的一侧凸设有凸起，所述凸起的自由端设置为尖端；

所述尖端构成所述基准部。

3.如权利要求2所述的校准装置，其特征在于，所述标定件呈杆状设置，所述标定件的至少一个端部设置为尖端，以构成所述标定部；和/或，

所述测量件呈杆状设置，所述测量件的至少一个端部设置为平直端，以构成所述测量部。

4.如权利要求3所述的校准装置，其特征在于，所述安装座包括：

固定座，用以固定连接所述机器人主体，所述固定座设有安装槽，所述安装槽的侧壁贯设有第一螺纹孔；

调节座，呈纵长形，以具有相对设置的安装端和活动端，所述安装端供所述标定件或者所述测量件安装，所述调节座的侧部开设有沿其长度方向间隔布设的多个第二螺纹孔，所述调节座的至少所述活动端沿其长度方向活动套接在所述安装槽内，以带动各所述第二螺纹孔依次经过所述第一螺纹孔；以及，

紧固件，螺接所述第一螺纹孔及对应的所述第二螺纹孔。

5.如权利要求4所述的校准装置，其特征在于，所述固定座在所述安装槽的槽底处贯设有第三螺纹孔；

所述安装座还包括顶抵件，所述顶抵件与所述第三螺纹孔螺纹连接，且至少一端伸入至所所述安装槽内并顶抵所述活动端。

6.如权利要求4所述的校准装置，其特征在于，所述调节座的所述安装端朝一侧弯折延伸形成有延伸段，所述延伸段贯设有连接孔，所述连接孔连接固定所述标定件或者所述测量件；

所述连接孔周侧的所述安装端的端面构成所述基准面。

7.如权利要求2所述的校准装置，其特征在于，所述测量件呈杆状设置，所述测量件的至少一个端部设置为平直端，以构成所述测量部；

所述标定件包括块状本体，所述块状本体的一端设有卡槽，所述卡槽用以套接在形成所述测量部的所述测量件的端部上，所述块状本体的另一端设有连通所述卡槽的标定孔，所述标定孔在靠近所述卡槽的方向呈缩口设置，以适于所述基准部的外形设置；

其中，所述标定孔位于所述卡槽内的孔口为第一孔口，所述第一孔口所在平面构成所述标定部。

8.如权利要求7所述的校准装置，其特征在于，所述卡槽具有呈相对设置的第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧槽壁设有压块，所述压块在靠近和远离所述第二侧壁的方向可弹性伸缩设置，以在靠近所述第二侧壁时，所述压块将所述测量件弹性压制在所述第二侧壁。

9.如权利要求7所述的校准装置，其特征在于，所述块状本体背对所述卡槽的一端设有连通所述卡槽的预留孔；

所述标定件还包括多个筒体，所述筒体可拆卸安装至所述预留孔内，所述筒体设有所述标定孔，多个所述筒体的所述标定孔相异设置。

10.一种焊接机器人，其特征在于，包括：

机器人主体；以及，

如权利要求1至9任一项所述的校准装置。

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