[发明专利]一种基于VR设备辅助的TIG送丝焊接系统

说明书

本发明涉及一种基于VR设备辅助的TIG送丝焊接系统，属于VR设备及焊接工艺技术领域。焊枪上安装有电流传感器、电压传感器和摄像头，分别用于采集焊接过程中的电流数据、电压数据和熔池形貌，并经由计算机设备转发至VR头盔进行显示。在焊接时，焊接操作人员根据VR头盔显示的电流数据、电压数据和熔池形貌操作VR手柄，以同步驱动机器人手臂和焊枪动作，进行焊接，从而能够实时采集焊接现场的各类数据，并对实时变化的熔池形貌进行建模与显示，以依据所采集的数据控制VR手柄，借助于VR手柄进一步控制机器人手臂和焊枪，更加精确的控制焊接过程，提高焊接精度。

技术领域

本发明涉及VR设备及焊接工艺技术领域，特别是涉及一种基于VR设备辅助的TIG送丝焊接系统。

背景技术

焊接在工业生产中起着极其重要的作用，对于操作精度要求极高，并且焊接过程中可能出现非常规的情况，尤其在对不规则的边缘进行焊接时，非常规情况出现的次数会显著增加。到目前为止，在大多数规则表面的焊接工作中，焊接机器人已经可代替焊接操作人员工作，与人类相比，机器人由于不会受到真空、压力、温度、辐射、毒物和疲劳等环境危害，具有更高的运动精度、稳定性和更少的条件限制。但在对于不规则边缘的焊接操作中，由于熔池形状不规则且出现的变化较多，焊接机器人很难对其进行有效的处理，因此不规则边缘的焊接工作目前基本仍由焊接操作人员进行。对不规则边缘进行焊接的最大难点在于，面对实时变化的熔池形貌需要采用不同的焊接策略以保证焊缝质量，熟练焊工可以通过长期积累的经验判断熔池形状及采用的焊接手法，能有效应对各种复杂焊接情况。

VR虚拟现实技术是一种近年来兴起的技术，具体是指一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真，使用户沉浸到该环境中，其沉浸式的体验使其在很多领域有广泛的应用前景，并已经深入应用于教育、娱乐以及军事领域。VR设备的出现拓展了人机交互方式与其交互效率，使得进行高精度的机器人遥操作成为可能，VR虚拟辅助机器人焊接系统的实现很大程度上改变了机器人的作业方式，并拓展了机器人的作业能力，人们不需要出现在机器人作业环境中，可以直接远程控制机器人作业。为了实现高精度的虚拟控制焊接过程，VR虚拟辅助机器人焊接系统需要尽可能准确地获取操作者的控制意图并下发控制指令。但传统VR操作设备只能捕捉操作者的手部动作，无法实时采集焊接现场的各类数据，因此无法对实时变化的熔池形貌进行建模与显示，导致焊接精度比较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于VR设备辅助的TIG送丝焊接系统，能够实时采集焊接现场的各类数据，并对实时变化的熔池形貌进行建模与显示，更加精确的控制焊接过程，提高焊接精度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于VR设备辅助的TIG送丝焊接系统，所述焊接系统包括：机器人手臂、焊枪、VR头盔、VR手柄和计算机设备；

所述焊枪设置于所述机器人手臂的末端；所述焊枪上安装有电流传感器、电压传感器和摄像头；所述电流传感器、所述电压传感器和所述摄像头均与所述计算机设备通信连接；所述电流传感器用于采集焊接过程中的电流数据；所述电压传感器用于采集焊接过程中的电压数据；所述摄像头用于采集焊接过程中的熔池形貌；

所述VR头盔佩戴于焊接操作人员的头部，所述VR头盔与所述计算机设备通信连接；所述VR头盔用于接收并显示所述电流数据、所述电压数据和所述熔池形貌；所述VR手柄位于所述焊接操作人员的手中；所述机器人手臂的动作与所述焊接操作人员对所述VR手柄所做的操作相同；

在焊接时，所述焊接操作人员根据所述VR头盔显示的所述电流数据、所述电压数据和所述熔池形貌操作所述VR手柄，以同步驱动所述机器人手臂和所述焊枪动作，进行焊接。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：