本实用新型涉及剪力钉焊接领域，具体说是一种基于3d视觉和龙门系统的剪力钉自动焊机器人设备。
背景技术：
剪力钉是一种抵抗钢梁弯曲设置的焊钉，通常被大规模焊接(电阻焊)在钢梁上以保证其受到外力时的抗弯能力。广泛应用于桥梁系统、工业和民用建筑板梁系统、电力系统、铁路、机场等钢结构工程。
传统是靠人工在钢板上划线，再将瓷环套在剪力钉上，然后一个个焊接在钢板划线的位置上。剪力钉使用规模和数量巨大，焊接工程量大，野外施工作业环境恶劣，危险性高，劳动强度大，作业效率却很低。
现有技术是采用线扫激光3d视觉和两台机器人配合龙门系统完成剪力钉的焊接。线激光3d视觉在直线模组的驱动下依次扫描剪力钉料框和瓷环料框，将所获得的可抓取工件的数据发送给机器人，机器人抓取之后放置于组合工装上，将剪力钉和瓷环套接在一起。然后安装机器人将组合好的剪力钉和瓷环安装到焊枪上，随后龙门z轴移动接触到待焊接板面，完成焊接。之后龙门系统按图纸数据移动到下一待焊点位，重复上述过程。
现有技术中，线扫激光3d视觉系统需要安装在直线模组上，结构不稳定且耗时比较长，影响整体节拍。剪力钉和瓷环的抓取由同一个机器人完成，动作繁复，节拍较长。
因此，如何克服上述存在的技术问题和缺陷成为重点需要解决的问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于3d视觉和龙门系统的剪力钉自动焊机器人设备，本实用新型利用成熟的三轴龙门移动系统，配合相机系统、机器人系统等完成剪力钉的自动化焊接。
为实现上述实用新型目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种基于3d视觉和龙门系统的剪力钉自动焊机器人设备，包括轨道和移动总成，所述移动总成包括沿轨道移动的x轴移动总成、沿x轴移动总成移动的y轴移动总成、沿y轴移动总成移动的z轴移动总成；
所述y轴移动总成上设置剪力钉上料机构、瓷环上料机构、剪力钉瓷环组合工装、剪力钉瓷环安装机器人总成；剪力钉上料机构包括剪力钉料框、剪力钉抓取机器人、剪力钉抓取3d视觉相机、剪力钉组合机构，剪力钉抓取机器人上设置剪力钉抓取工装，剪力钉抓取3d视觉相机位于剪力钉料框的上方；瓷环上料机构包括瓷环料框组件、瓷环抓取3d视觉相机、瓷环抓取机器人、瓷环翻转组合机构，瓷环抓取机器人上设置瓷环抓取工装，瓷环抓取3d视觉相机位于瓷环料框组件的上方；剪力钉瓷环安装机器人总成上设置剪力钉瓷环安装工装；
所述z轴移动总成上设置焊枪。
进一步地，所述剪力钉瓷环组合工装用于组合剪力钉和瓷环，包括支架以及设置在支架上的剪力钉定位块、瓷环定位套、第一光纤传感器、第二光纤传感器，剪力钉定位块位于瓷环定位套上方，第一光纤传感器用于检测剪力钉组装是否到位，第二光纤传感器用于检测瓷环组装是否到位，第一光纤传感器、第二光纤传感器接入电控系统的信号输入端，电控系统的信号输出端连接剪力钉瓷环安装机器人总成。
进一步地，所述瓷环翻转组合机构包括瓷环夹紧气缸、瓷环翻转气缸、瓷环升降气缸、瓷环平移气缸，瓷环夹紧气缸固定在瓷环翻转气缸的输出端，瓷环翻转气缸可驱动瓷环夹紧气缸翻转，瓷环翻转气缸固定在瓷环升降气缸的输出端，瓷环升降气缸驱动瓷环翻转气缸升降，瓷环升降气缸固定在瓷环平移气缸的输出端，瓷环平移气缸驱动瓷环升降气缸水平移动。
进一步地，所述剪力钉组合机构包括剪力钉夹紧气缸、剪力钉回转气缸、剪力钉升降气缸，剪力钉夹紧气缸固定在剪力钉回转气缸的输出端，剪力钉回转气缸驱动剪力钉夹紧气缸旋转，剪力钉回转气缸固定在剪力钉升降气缸的输出端，剪力钉升降气缸驱动剪力钉回转气缸升降。
本实用新型的一种基于3d视觉和龙门系统的剪力钉自动焊机器人设备的有益效果：
1.本实用新型剪力钉和瓷环的组合采用单独的机构来完成，优化了机器人的工作流程，节拍更短，效率更高。
2.本实用新型采用了三台机器人的来实现工作流程，可以有效的利用机器人的节拍，不会造成机器人时间的冗余，极大的提高了生产效率，实现了性价比的最优化。
3.本实用新型采用两台3d视觉相机，具有速度快、效率高的优点，可以不断给出工件精准的坐标信息。
附图说明
图1是本实用新型的一种基于3d视觉和龙门系统的剪力钉自动焊机器人设备的结构示意图；
图2是本实用新型剪力钉上料机构和瓷环上料机构的结构示意图；
图3是本实用新型剪力钉瓷环组合工装、瓷环翻转组合机构和剪力钉组合机构的结构示意图；
图4是本实用新型剪力钉抓取工装的结构示意图；
图5是本实用新型瓷环抓取工装的结构示意图；
图6是本实用新型剪力钉瓷环安装工装的结构示意图。
图中：1-x轴移动总成，2-y轴移动总成，3-z轴移动总成，4-剪力钉瓷环安装机器人总成，5-剪力钉抓取机器人，6-剪力钉抓取3d视觉相机，7-瓷环抓取3d视觉相机，8-瓷环抓取机器人，9-支架，10-第二光纤传感器，11-焊枪，12-剪力钉抓取工装，13-瓷环抓取工装，14-剪力钉瓷环安装工装，15-剪力钉料框，16-瓷环料框组件，17-剪力钉定位块，18-第一光纤传感器，19-瓷环定位套，20-瓷环夹紧气缸，21-瓷环翻转气缸，22-瓷环升降气缸，23-瓷环平移气缸，24-剪力钉夹紧气缸，25-剪力钉回转气缸，26-剪力钉升降气缸。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体的实施方式对本实用新型的一种基于3d视觉和龙门系统的剪力钉自动焊机器人设备做更加详细的描述。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
参见图1，本实施例的一种基于3d视觉和龙门系统的剪力钉自动焊机器人设备，包括轨道和移动总成，移动总成包括沿轨道移动的x轴移动总成1、沿x轴移动总成1移动的y轴移动总成2、沿y轴移动总成2移动的z轴移动总成3。
参见图1、2、4-6，y轴移动总成2上设置剪力钉上料机构、瓷环上料机构、剪力钉瓷环组合工装、剪力钉瓷环安装机器人总成4；剪力钉上料机构包括剪力钉料框15、剪力钉抓取机器人5、剪力钉抓取3d视觉相机6、剪力钉组合机构，剪力钉抓取机器人5上设置剪力钉抓取工装12，剪力钉抓取3d视觉相机6位于剪力钉料框15的上方；瓷环上料机构包括瓷环料框组件16、瓷环抓取3d视觉相机7、瓷环抓取机器人8、瓷环翻转组合机构，瓷环抓取机器人8上设置瓷环抓取工装13，瓷环抓取3d视觉相机7位于瓷环料框组件16的上方；剪力钉瓷环安装机器人总成4上设置剪力钉瓷环安装工装14。
参见图3，剪力钉瓷环组合工装包括支架9以及设置在支架9上的剪力钉定位块17、瓷环定位套19、第一光纤传感器18、第二光纤传感器10，剪力钉定位块17位于瓷环定位套19上方，第一光纤传感器18用于检测剪力钉组装是否到位，第二光纤传感器10用于检测瓷环组装是否到位，第一光纤传感器18、第二光纤传感器10接入电控系统的信号输入端，电控系统的信号输出端连接剪力钉瓷环安装机器人总成4。
参见图3，瓷环翻转组合机构包括瓷环夹紧气缸20、瓷环翻转气缸21、瓷环升降气缸22、瓷环平移气缸23，瓷环夹紧气缸20固定在瓷环翻转气缸21的输出端，瓷环翻转气缸21可驱动瓷环夹紧气缸20翻转，瓷环翻转气缸21固定在瓷环升降气缸22的输出端，瓷环升降气缸22驱动瓷环翻转气缸21升降，瓷环升降气缸22固定在瓷环平移气缸23的输出端，瓷环平移气缸23驱动瓷环升降气缸22水平移动。
剪力钉组合机构包括剪力钉夹紧气缸24、剪力钉回转气缸25、剪力钉升降气缸26，剪力钉夹紧气缸24固定在剪力钉回转气缸25的输出端，剪力钉回转气缸25驱动剪力钉夹紧气缸24旋转，剪力钉回转气缸25固定在剪力钉升降气缸26的输出端，剪力钉升降气缸26驱动剪力钉回转气缸25升降。
参见图1、2，z轴移动总成3上设置焊枪。
本实用新型的工作原理为：工人将剪力钉和瓷环分别加入剪力钉料框15和瓷环料框组件16；剪力钉抓取3d视觉相机6拍摄剪力钉料框15中的剪力钉工件，给出剪力钉工件的坐标信息以及工件的方向，引导剪力钉抓取机器人5抓取剪力钉料框15中的剪力钉；剪力钉抓取机器人5将已抓取的剪力钉放置于剪力钉夹紧气缸24的抓手上；瓷环抓取3d视觉相机7拍摄瓷环料框组件16中的瓷环工件，给出瓷环工件的坐标信息以及工件的正反，引导瓷环抓取机器人8抓取瓷环料框组件16中的瓷环；瓷环抓取机器人8将已抓取的瓷环放置于瓷环夹紧气缸20的抓手上；瓷环翻转组合机构根据瓷环抓取3d视觉相机7的信息判断是否翻转瓷环，随后将瓷环放置于瓷环定位套19上；剪力钉组合机构将剪力钉套入瓷环定位套19中的瓷环中；剪力钉瓷环安装机器人总成4抓取剪力钉瓷环组合工装中已组合好的剪力钉和瓷环，并将其送入z轴移动总成3中的焊枪中；z轴移动总成3带焊枪向下移动靠近待焊钢板，待z轴伺服电机有力反馈后，启动焊机，完成焊接；焊接完成后，z轴移动总成3带焊枪抬起一段距离，x轴移动总成1后退一段距离，z轴移动总成继续抬起至原点，x轴移动总成1和y轴移动总成2移动至下一焊接位；如此重复抓取、安装的过程，完成整个板面的剪力钉焊接工作。
剪力钉瓷环组合工装主要功能是完成剪力钉和瓷环组合在一起，首先瓷环翻转组合机构将瓷环放置于剪力钉瓷环组合工装上，第二光纤传感器10有信号输出，然后剪力钉组合机构将剪力钉套入瓷环中，第一光纤传感器18有信号输出，当剪力钉瓷环安装机器人总成4收到两个光纤传感器的信号，并保证其余机构都在安全位时，剪力钉瓷环安装机器人总成4抓取剪力钉瓷环组合工装中的剪力钉和瓷环。
瓷环翻转组合机构主要功能是将瓷环翻转(若瓷环抓取3d视觉相机7判断瓷环方向正确则不翻转)并放入剪力钉瓷环组合工装中，其原理为：首先瓷环夹紧气缸20夹紧来自瓷环抓取机器人8的瓷环，根据瓷环抓取3d视觉相机7的判断是否翻转，若瓷环方向为反，瓷环翻转气缸21顺时针翻转180°，然后瓷环平移气缸23前进，将瓷环放入剪力钉瓷环组合工装中，最后瓷环升降气缸22下降，将瓷环放置于瓷环定位套19上，随后瓷环夹紧气缸20松开，瓷环落下，瓷环升降气缸22升起，瓷环平移气缸23回退至原位，瓷环翻转气缸21逆时针旋转180°并等待下一步指令。若瓷环方向为正，则瓷环翻转气缸21不需翻转，重复上述瓷环夹紧气缸20、瓷环升降气缸22和瓷环平移气缸23的动作。
剪力钉组合机构主要功能是将剪力钉准确的套入剪力钉瓷环组合工装中的瓷环中，其包括剪力钉夹紧气缸24、剪力钉回转气缸25以及剪力钉升降气缸26等，首先剪力钉夹紧气缸24夹紧来自剪力钉抓取机器人5的剪力钉，然后剪力钉回转气缸25逆时针旋转180°，将剪力钉送入剪力钉瓷环组合工装中，最后剪力钉升降气缸26下降，将剪力钉套入瓷环中，完成剪力钉和瓷环的组合，之后剪力钉夹紧气缸24松开，剪力钉升降气缸26升起，剪力钉回转气缸25顺时针旋转180°回位并等待下一步指令。
剪力钉瓷环安装机器人总成4、剪力钉抓取机器人5、瓷环抓取机器人8、剪力钉抓取3d视觉相机6、瓷环抓取3d视觉相机7硬件部分均采用市场成熟产品，故此不赘述。
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中如使用“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
上文中参照优选的实施例详细描述了本实用新型的示范性实施方式，然而本领域技术人员可理解的是，在不背离本实用新型理念的前提下，可以对上述具体实施例做出多种变型和改型，且可以对本实用新型提出的各技术特征、结构进行多种组合，而不超出本实用新型的保护范围。
1.一种基于3d视觉和龙门系统的剪力钉自动焊机器人设备，其特征在于：包括轨道和移动总成，所述移动总成包括沿轨道移动的x轴移动总成(1)、沿x轴移动总成(1)移动的y轴移动总成(2)、沿y轴移动总成(2)移动的z轴移动总成(3)；
所述y轴移动总成(2)上设置剪力钉上料机构、瓷环上料机构、剪力钉瓷环组合工装、剪力钉瓷环安装机器人总成(4)；剪力钉上料机构包括剪力钉料框(15)、剪力钉抓取机器人(5)、剪力钉抓取3d视觉相机(6)、剪力钉组合机构，剪力钉抓取机器人(5)上设置剪力钉抓取工装(12)，剪力钉抓取3d视觉相机(6)位于剪力钉料框(15)的上方；瓷环上料机构包括瓷环料框组件(16)、瓷环抓取3d视觉相机(7)、瓷环抓取机器人(8)、瓷环翻转组合机构，瓷环抓取机器人(8)上设置瓷环抓取工装(13)，瓷环抓取3d视觉相机(7)位于瓷环料框组件(16)的上方；剪力钉瓷环安装机器人总成(4)上设置剪力钉瓷环安装工装(14)；
所述z轴移动总成(3)上设置焊枪(11)。
2.根据权利要求1所述的一种基于3d视觉和龙门系统的剪力钉自动焊机器人设备，其特征在于：所述剪力钉瓷环组合工装用于组合剪力钉和瓷环，包括支架(9)以及设置在支架(9)上的剪力钉定位块(17)、瓷环定位套(19)、第一光纤传感器(18)、第二光纤传感器(10)，剪力钉定位块(17)位于瓷环定位套(19)上方，第一光纤传感器(18)用于检测剪力钉组装是否到位，第二光纤传感器(10)用于检测瓷环组装是否到位，第一光纤传感器(18)、第二光纤传感器(10)接入电控系统的信号输入端，电控系统的信号输出端连接剪力钉瓷环安装机器人总成(4)。
3.根据权利要求1所述的一种基于3d视觉和龙门系统的剪力钉自动焊机器人设备，其特征在于：所述瓷环翻转组合机构包括瓷环夹紧气缸(20)、瓷环翻转气缸(21)、瓷环升降气缸(22)、瓷环平移气缸(23)，瓷环夹紧气缸(20)固定在瓷环翻转气缸(21)的输出端，瓷环翻转气缸(21)可驱动瓷环夹紧气缸(20)翻转，瓷环翻转气缸(21)固定在瓷环升降气缸(22)的输出端，瓷环升降气缸(22)驱动瓷环翻转气缸(21)升降，瓷环升降气缸(22)固定在瓷环平移气缸(23)的输出端，瓷环平移气缸(23)驱动瓷环升降气缸(22)水平移动。
4.根据权利要求1所述的一种基于3d视觉和龙门系统的剪力钉自动焊机器人设备，其特征在于：所述剪力钉组合机构包括剪力钉夹紧气缸(24)、剪力钉回转气缸(25)、剪力钉升降气缸(26)，剪力钉夹紧气缸(24)固定在剪力钉回转气缸(25)的输出端，剪力钉回转气缸(25)驱动剪力钉夹紧气缸(24)旋转，剪力钉回转气缸(25)固定在剪力钉升降气缸(26)的输出端，剪力钉升降气缸(26)驱动剪力钉回转气缸(25)升降。
技术总结