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一种基于VR技术的焊接设备

阅读：687发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种基于VR技术的焊接设备专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种基于VR技术的焊接设备，其特征在于，包括,设于壳体(1)内的3D 扫描仪 (2)、焊丝 (4)、焊枪 (5)、可控机械手臂(7)和万向球(8),以及操纵杆(9)、头戴式立体显示器(10)，所述3D扫描仪(2)、万向球(8)分别设于壳体(1)上端，所述万向球(8)、可控机械手臂(7)、焊枪(5)依次连接，设于所述可控机械手臂(7)的焊丝(4)与所述焊枪(5)连接，所述3D扫描仪(2)与头戴式立体显示器(10)相连，所述可控机械手臂(7)与外部操纵杆(9)相连接。通过焊接技术和VR技术结合在一起，满足各种真空、高温、高压和高辐射等特殊焊接环境的使用需求。(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利，下面是一种基于VR技术的焊接设备专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于VR技术的焊接设备，其特征在于，包括,设于壳体(1)内的3D 扫描仪(2)、焊丝(4)、焊枪(5)、可控机械手臂(7)和万向球(8),以及操纵杆(9)、头戴式立体显示器(10)，所述3D扫描仪(2)、万向球(8)分别设于壳体(1)上端，所述万向球(8)、可控机械手臂(7)、焊枪(5)依次连接，设于所述可控机械手臂(7)的焊丝(4)与所述焊枪(5)连接，所述3D扫描仪(2)与头戴式立体显示器(10)相连，所述可控机械手臂(7)与外部操纵杆(9)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于VR技术的焊接设备，其特征在于，还包括约束环(3)，所述约束环(3)对设于所述可控机械手臂(7)上的所述焊丝(4)进行限位。
3.根据权利要求2所述的一种基于VR技术的焊接设备，其特征在于，所述约束环(3)为若干个，依次沿所述可控机械手臂(7)的长度方向设置，控制在整个移动时保持焊丝(4)的送丝路径在预设范围内。
4.根据权利要求2或3所述的一种基于VR技术的焊接设备，其特征在于，所述约束环(3)设于所述可控机械手臂(7)的上侧面。
5.根据权利要求1所述的一种基于VR技术的焊接设备，其特征在于，所述3D扫描仪(2)对应所述焊枪(5)以及被焊接的焊件(6)进行信号采集。
6.根据权利要求5所述的一种基于VR技术的焊接设备，其特征在于，所述焊件(6)置于所述壳体(1)内。
7.根据权利要求1所述的一种基于VR技术的焊接设备，其特征在于，所述可控机械手臂(7)为至少两节的机械臂转动连接而成。
8.根据权利要求1所述的一种基于VR技术的焊接设备，其特征在于，所述可控机械手臂(7)末端与所述焊枪(5)转动连接。
9.根据权利要求1所述的一种基于VR技术的焊接设备，其特征在于，还包括连接线(11)，所述3D扫描仪(2)与所述头戴式立体显示器(10)之间通过一连接线(11)连接，或者所述万向球(8)与所述外部操纵杆(9)之间通过另一连接线(11)连接。
10.根据权利要求1所述的一种基于VR技术的焊接设备，其特征在于，所述3D扫描仪(2)、万向球(8)分别设于所述壳体(1)上端的两个角落；或者所述焊枪(5)上设有电压感应器。

说明书全文

一种基于VR技术的焊接设备

技术领域

[0001] 本实用新型属于焊接仪器的技术领域，具体涉及一种基于VR技术的焊接设备。

背景技术

[0002] 焊接是工程建设的一项基本工艺，以加热、高温或者高压的方式接合金属或其他热塑性材料，也是应用非常广泛的一种工程技术。传统领域如日常生活、应用在建筑、汽车、电子、航空等工业领域的焊接技术应用已经比较成熟，但是，随着科技技术的快速发展，一些特殊环境下工作的机械设备或电子设备也越来越多，往往组成这些设备的焊件的焊接质量的要求也很高，其焊接环境通常要在相对严格的环境条件下进行焊接，比如真空、高温、高压、低温和高辐射等特殊焊接环境。而实际中，对这样特殊环境下的工件进行焊接时，会有一个比较大的模拟室，操作工人穿特制工作服进入实施焊接，整体设备所占空间比较大，对环境空间需求大，而且直接操作存在一定安全隐患，相对传统领域焊接，这种特殊环境的焊接也降低了操作工人的方便性。

[0003] 现有的对处于特殊环境下焊件进行焊接的装置或设备相关相关产品较少，并且大部分现有产品设计装置应用的特殊环境都是比较单一，无法适用多种特殊环境，因此其适应性差，而且现有的装置自动化程度也不高，对于工件的不规则的复杂焊接路径难以有效实现。

[0004] 对特殊环境下的焊接设备领域仍然需进一步研究改进。实用新型内容

[0005] 本实用新型的目的是为了解决上述问题，提供一种适用于多种特殊环境的基于VR技术的焊接设备，通过焊接技术和VR技术结合在一起，满足各种真空、高温、高压和高辐射等特殊焊接环境的使用需求。

[0006] 为了达到上述实用新型目的，本实用新型采用以下技术方案：

[0007] 一种基于VR技术的焊接设备，包括：设于壳体内的3D 扫描仪、焊丝、焊枪、可控机械手臂和万向球,以及操纵杆、头戴式立体显示器，所述3D扫描仪、万向球分别设于壳体上端，所述万向球、可控机械手臂、焊枪依次连接，设于所述可控机械手臂的焊丝与所述焊枪连接，所述3D扫描仪与头戴式立体显示器相连，所述可控机械手臂与外部操纵杆相连接。

[0008] 进一步的，还包括约束环，所述约束环对设于所述可控机械手臂上的所述焊丝进行限位。

[0009] 更进一步的，所述约束环为若干个，依次沿所述可控机械手臂的长度方向设置，控制在整个移动时保持焊丝的送丝路径在预设范围内。

[0010] 更进一步的，所述约束环设于所述可控机械手臂的上侧面。

[0011] 进一步的，所述3D扫描仪对应所述焊枪以及被焊接的焊件进行信号采集。

[0012] 更进一步的，所述焊件置于所述壳体内。

[0013] 进一步的，所述可控机械手臂为至少两节的机械臂转动连接而成。

[0014] 进一步的，所述可控机械手臂末端与所述焊枪转动连接。

[0015] 进一步的，还包括连接线，所述3D扫描仪与所述头戴式立体显示器之间通过一连接线连接，或者所述万向球与所述外部操纵杆之间通过另一连接线连接。

[0016] 进一步的，所述3D扫描仪、万向球分别设于所述壳体上端的两个角落；或者所述焊枪上设有电压感应器。

[0017] 本实用新型与现有技术相比，有益效果是：

[0018] 1.本焊接设备可以很好的适应高温、高压、低温、真空和辐射等特殊焊接环境，体积较小，占地空间小，可对整体焊接设备实现远距离精确观察控制，操作步骤简单，控制精确，灵活方便；

[0019] 2.人工结合电子仪器反馈信号进行控制，便于实现不规则复杂路径的焊接，解放了直面特殊环境下的焊接工人，通过远程控制，改善了工作环境。附图说明

[0020] 图1是本实用新型一种基于VR技术的焊接设备的结构示意图。

[0021] 图中：1-壳体；2-3D扫描仪；3-约束环；4-焊丝；5-焊枪；6-焊件；7-可控机械手臂；8-万向球；9-操纵杆；10-头戴式立体显示器；11-连接线。

具体实施方式

[0022] 下面通过具体实施例对本实用新型的技术方案作进一步描述说明，使得本技术方案更加清楚、明白。

[0023] 如图1所示为一种能满足特殊环境下使用的基于VR技术的焊接设备，设备包括：壳体框架1、3D扫描仪2、约束环3、焊丝4、焊枪5、焊件6、可控机械手臂7、万向球8、操纵杆9、头戴式立体显示器10、连接线11，其中壳体框架1内部上端安装有3D扫描仪2，框架壳体1的一角安装有万向球8，与万向球8相连接的是可控机械手臂7，可控机械手臂7末端安装有焊枪5，焊枪5顶部连接有焊丝4，焊丝4通过可控机械手臂7上的约束环3控制送丝路径，3D扫描仪
2通过连接线11与头戴式立体显示器10相连，可控机械手臂7通过连接线11与外部操纵杆9相连接，整体协调对焊件6进行焊接。

[0024] 作为一种优选的实施方式，本实施例的3D扫描仪2主要对壳体框架1内部的焊件6和焊枪5进行信号采集。

[0025] 作为一种优选的实施方式，可控机械手臂7上有若干个约束环3，依次沿所述可控机械手臂7的长度方向设置，便于在整个可控机械手臂7移动时保持送丝路径在合理范围内。

[0026] 最佳的，所述约束环3设于所述可控机械手臂7的上侧面。

[0027] 作为一种优选的实施方式，可控机械臂7通过连接线11与外部的操纵杆9连接，操作精确，并且灵活方便。可控机械手臂7为至少两节的机械臂转动连接而成。可控机械手臂7末端与所述焊枪5转动连接。通过长度以及转动设置，使得控制焊枪的灵活性更高，更有利于角度控制进行焊件的焊接。

[0028] 作为一种优选的实施方式，壳体1内上端的3D扫描仪2通过连接线11与外部的头戴式立体显示器10连接，实现动态数据实时传递，便于操纵者了解特殊环境下焊枪5与焊件6的相对位置情况，进而实时调整焊接路径。

[0029] 本实施例的头戴式立体显示器10即头戴式显示器(HMD)，即头显。通过各种头显，向眼睛发送光学信号，可以实现虚拟现实(VR)、增强现实(AR)、混合现实(MR)等不同效果。

[0030] 本实用新型的基于VR技术的焊接设备克服现有的特殊环境下焊接相关产品应用的特殊环境比较单一，适应性有待加强，自动化程度不高，对于工件的不规则的复杂焊接路径难以实现的缺点。

[0031] 本实施例中的万向球8也可以采用现有市场上的各种万向球头机构。

[0032] 上述的焊接设备实现了特殊环境下对工件进行远距离控制焊接，利用VR技术实现特殊环境下的焊接，主要由一个壳体、内部焊接部分和外部控制显示部分构成。其中壳体内部上端安装有3D扫描仪，框架壳体的一角安装有万向球，与万向球相连接的是可控机械手臂，可控机械手臂末端安装有焊枪，焊枪顶部连接有焊丝，焊丝通过可控机械手臂上的约束环控制送丝路径，3D扫描仪通过连接线与头戴式立体显示器相连，可控机械手臂通过连接线与外部操纵杆相连接，整体协调对焊件进行焊接。本实用新型结构简单，便于应用，操作简易，把焊接技术和VR技术结合在一起，能在一定程度上克服真空、高温、高压和高辐射等特殊焊接环境，使人们不用亲临其境就能很好的观察进而控制焊接系统，有效的提高了特殊环境下的复杂路径焊接操作的可行性。

[0033] 具体实施方式的工作原理为：把本实用新型设计的壳体连同其中的相关部件放入特殊环境中，也可在壳体加上动力系统(如电动滚轮或其他传送机构)使其运动到待焊部件的附近。待本设备和焊件相对位置比较合适时，操作工人带上头戴式立体显示器，接着打开3D扫描仪和操纵杆，3D扫描仪工作，对特殊环境下的待焊件和焊枪进行三维采点，并收集处理相关的点位信息处理成数据信号传递给头戴式立体显示器，头戴式立体显示器会把接收到从3D扫描仪传送过来的数据信号进一步处理还原成虚拟立体影像，这样操作者就能远距离观察到特殊环境下的焊件和焊枪的工作状况和相对位置，当操纵工人观察到虚拟焊接情况时，便可以控制操纵杆对可控机械手臂进行控制，由于可控机械手臂是连接在万向球上的，所以机械手臂可进行全方位的转动，结合手臂关节的配合运动，在人工控制下可灵活的操纵焊枪来实现不规则复杂路径的焊接。焊枪靠近工件时可能会由于视角关系无法手动精确焊接，为此焊枪上应有电压感应器，实时监测焊枪头部的焊接电弧电压，当焊枪头部与焊件距离过近时电弧电压会增大，反馈信号给可控机械手臂，使之控制焊枪远离焊件，避免焊枪进入工件过深造成损坏。焊接过程中的送丝路径由机械手臂上的约束环控制，也就是送丝路径几乎就是机械手臂的瞬时形状，这样使可控机械手臂运转起来更为方便，但是焊丝的柔性要比较好。

[0034] 以上为本实用新型的优选实施方式，并不限定本实用新型的保护范围，对于本领域技术人员根据本实用新型的设计思路做出的变形及改进，都应当视为本实用新型的保护范围之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

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