CN101934418B

CN101934418B - 焊缝跟踪检测设备

Info

Publication number: CN101934418B
Application number: CN2010102386836A
Authority: CN
Inventors: 郑军; 潘际銮
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2010-07-26
Filing date: 2010-07-26
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2030-07-26
Also published as: CN101934418A

Abstract

本发明公开了一种焊缝跟踪检测设备，包括：用于对焊缝成像的成像器件；用于产生结构光的结构光发生器；以及光学器件，所述光学器件可反射和可折射光以将所述结构光发生器发射出的结构光分成照射到焊缝上的折射光和反射光。根据本发明的焊缝跟踪检测设备，通过采用光学器件的反射和折射性质来达到结构光的分光效果，实现对结构光的分光，可对形状复杂的曲线焊缝进行检测跟踪。

Description

焊缝跟踪检测设备

技术领域

本发明涉及检测技术领域，尤其是涉及一种焊缝跟踪检测设备。

背景技术

在自动化焊接领域，由于操作者不宜进入焊接工作区域，从而不能近距离实时监视焊接过程并作必要的调节控制，所以当实际的焊接条件发生变化时，例如焊接过程中的工件在加工、装配过程中的尺寸误差和位置偏差以及工件加热变形等因素的变化会使接头位置偏移预定路径，这样会导致焊接质量下降甚至失败。因此，精确的焊缝跟踪是保证焊接质量的关键。

现有技术中广泛应用结构光焊缝跟踪传感器对焊缝进行跟踪和检测，传统上常用单线结构光焊缝跟踪传感器，因此只能用于直线焊缝的跟踪和检测。对于曲线焊缝，需要采用多线结构光进行跟踪和检测。传统上，多线结构光采用衍射光栅或多个激光器产生。采用衍射光栅的方式，价格昂贵，而采用多个激光器的方式，体积较大。此外，传统多线结构光的光路不可调整，工况适用性差。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种焊缝跟踪检测设备，该焊缝跟踪检测设备能够产生多线结构光用于检测曲线焊缝，而且体积小、成本低、光路可调整，调整操作简单，工况适用性好。

根据本发明实施例的焊缝跟踪检测设备包括：用于对焊缝成像的成像器件；用于产生结构光的结构光发生器；以及光学器件，所述光学器件可反射和可折射光以将所述结构光发生器发射出的结构光分成照射到焊缝上的折射光和反射光。

根据本发明实施例的焊缝跟踪检测设备，通过采用光学器件的反射和折射性质来达到结构光的分光效果，实现对结构光的分光，可对形状复杂的曲线焊缝进行检测跟踪。

另外，根据本发明上述实施例的焊缝跟踪检测设备还可以具有如下附加的技术特征：

所述光学器件为具有反射和折射特性的光学器件，如光学玻璃片，本例以光学玻璃片加以说明。

所述结构光发生器发射出的结构光入射到所述光学玻璃片上的入射角度α的范围为70≤α≤80°。

所述光学玻璃片的反射面的背面镀有增透膜以减小多次反射。

所述成像器件为CCD摄像机。

所述结构光发生器为激光发生器。

根据本发明实施例的焊缝跟踪检测设备将结构光分成多线结构光后的光路可变，光路参数可调，适合多种工况条件。另外，体积小，价格便宜。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的焊缝跟踪检测设备的原理示意图；

图2是根据本发明的一个实施例的焊缝跟踪检测设备的成像器件上对焊缝成像的照片；

图3是根据本发明实施例的焊缝跟踪检测设备通过调整光学器件的位置和角度来实现光路调整的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，术语“上”、“下”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发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，“下游”指的方向是沿光线的照射方向。

下面参考图1描述根据本发明实施例的焊缝跟踪检测设备。

如图1所示，根据本发明实施例的一种焊缝跟踪检测设备包括用于对焊缝成像的成像器件1、用于产生结构光的结构光发生器2和光学器件3。可选地，成像器件1为CCD摄像机。结构光发生器2为激光发生器。

具体地，光学器件设置在结构光发生器2与焊缝之间，位于结构光发生器2的下游。

光学器件3为可反射和可折射光的材料，以将结构光发生器2发射出的结构光分成照射到焊缝上的折射光和反射光。例如，光学器件3可为具有反射和折射性质的光学玻璃片。

光学玻璃片3被放置为轴线不平行于结构光，即，结构光发生器2发射出的结构光的入射光与光学玻璃片3之间存在预定角度。

下面将参考图1-图3来描述根据本发明实施例的焊缝跟踪检测设备的工作过程。

首先，结构光发生器1发射出激光结构光2，该入射光4照射到光学玻璃片3上，发生了反射和折射现象，产生了折射光5和反射光6。然后，折射光5和反射光6分别照射到焊缝上，形成了两条结构光条纹7和8。最后在CCD摄像机上成像，实现多线结构光对焊缝的检测，如图2所示。具体地，在大角度入射的条件下，可实现折射和反射光强的基本相等，实现了分光效果。在本发明的一个示例中，结构光入射到光学玻璃片3上的入射角度α的范围为70≤α≤80°，此时，整个系统结构尺寸最小，分光效果最好。

光学玻璃片3的厚度应不超过1mm，以实现更好的分光效果。

在本发明的一个示例中，光学玻璃片3的反射面的背面镀有增透膜以减小多次反射。

如图3所示，通过调整光学玻璃片3的位置和角度，可以实现光束夹角和位置的调整，与图1中的光学玻璃片3的位置相比，图3中的光学玻璃片3的位置和角度改变，从而改变了折射光5和反射光6的光束方向，并照射到焊缝上，然后在CCD摄像机1上成像。

根据本发明实施例的焊缝跟踪检测设备，通过采用光学器件的反射和折射性质来达到结构光的分光效果，实现对结构光的分光，可对形状复杂的曲线焊缝进行检测跟踪，并且光路可变，光路参数可调，适合多种工况条件。另外，根据本发明实施例的焊缝跟踪检测设备体积小，价格便宜。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种焊缝跟踪检测设备，其特征在于，包括：

用于对焊缝成像的成像器件；

用于产生结构光的结构光发生器；以及

光学器件，所述光学器件可反射和折射光以将所述结构光发生器发射出的结构光分成照射到焊缝上的折射光和反射光。

2.根据权利要求1所述的焊缝跟踪检测设备，其特征在于，所述光学器件为光学玻璃片。

3.根据权利要求2所述的焊缝跟踪检测设备，其特征在于，所述结构光发生器发射出的结构光入射到所述光学玻璃片上的入射角度α的范围为70≤α≤80°。

4.根据权利要求2所述的焊缝跟踪检测设备，其特征在于，所述光学器件的反射面的背面镀有增透膜以减小多次反射。

5.根据权利要求1所述的焊缝跟踪检测设备，其特征在于，所述成像器件为CCD摄像机。

6.根据权利要求1所述的焊缝跟踪检测设备，其特征在于，所述结构光发生器为激光发生器。