CN103056490B - 基于双摄像头图像复合的激光焊缝跟踪传感器 - Google Patents

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Abstract

<b>本发明涉及焊缝跟踪技术领域，是一种基于双摄像头图像复合的激光焊缝跟踪传感器；其包括开口朝下的机壳、主视摄像头、辅助摄像头、激光器驱动和激光器；激光器驱动固定安装在机壳的内侧上部，在机壳的内侧中部固定安装有主视摄像头支架，在主视摄像头支架上固定安装有主视摄像头，在主视摄像头的镜头前侧固定安装有与激光器同波长的窄带滤光片；在机壳的内侧下部固定安装有激光器支架，在激光器支架上固定安装有激光器。本发明结构合理而紧凑，使用方便，通过激光器驱动、主视摄像头、激光器和辅助摄像头的配合使用，实现</b><b>V</b><b>型焊缝和对接无间隙焊缝的自动跟踪的目的，具有跟踪效果好的特点，提高了焊接效率和焊接质量。</b>

Description

基于双摄像头图像复合的激光焊缝跟踪传感器
技术领域
本发明涉及焊缝跟踪技术领域，是一种基于双摄像头图像复合的激光焊缝跟踪传感器。
背景技术
目前国内的压力容器、压力管道的焊接多数还是采用手工或机械化焊接方法，存在工人工作条件恶劣，工作强度大的问题，同时需要在焊接中不断干预焊枪的位置使之沿着焊缝运动，焊缝成型、焊接效率以及焊接质量等都有待提高。同时，由于目前市场上用的激光焊缝跟踪器存在由于V型坡口在填充后，坡口变形度变小，跟踪效果不理想的问题。同时，由于对接无间隙焊缝，激光条纹在这种焊缝上没有变形量，无法使用一般的激光焊缝跟踪传感器的问题。
发明内容
本发明提供了一种基于双摄像头图像复合的激光焊缝跟踪传感器，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有激光焊缝跟踪器存在由于V型坡口在填充后跟踪效果不理想和对接无间隙焊缝时无法使用的问题。
本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种基于双摄像头图像复合的激光焊缝跟踪传感器，包括开口朝下的机壳、主视摄像头、辅助摄像头、激光器驱动和激光器；激光器驱动固定安装在机壳的内侧上部，在机壳的内侧中部固定安装有主视摄像头支架，在主视摄像头支架上固定安装有主视摄像头，在主视摄像头的镜头前侧固定安装有与激光器同波长的窄带滤光片；在机壳的内侧下部固定安装有激光器支架，在激光器支架上固定安装有激光器，在机壳的内侧固定安装有辅助摄像头支架，在辅助摄像头支架上固定安装有辅助摄像头，辅助摄像头位于激光器和主视摄像头之间，激光器驱动和激光器电连接在一起，主视摄像头、激光器和辅助摄像头的镜头朝向机壳的下端开口左部，主视摄像头的轴线和水平面之间的夹角为60度至75度，激光器的轴线和水平面之间的夹角为25度至45度。
下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：
上述在机壳的上端内侧固定安装有白光光源。
上述在机壳的左侧有弧光遮挡板，在机壳的左侧壁上部有导向螺栓安装孔，在导向螺栓安装孔内通过螺纹固定安装有导向螺栓，在弧光遮挡板的上部有上下方向的长条孔，长条孔的宽度大于导向螺栓的螺杆的直径而小于导向螺栓的螺栓头的宽度，长条孔套装在导向螺栓的螺杆上并被导向螺栓的螺栓头锁紧。
上述在弧光遮挡板的下端内侧或外侧固定安装有限位报警装置。
上述在机壳的右侧壁下端固定安装有下盖板，在下盖板的左端和机壳的左侧壁下端之间固定安装有防尘玻璃，防尘玻璃呈左高右低的倾斜状。
上述机壳呈倒U型状，在机壳的前侧下部固定安装有前侧板，在机壳的后侧下部固定安装有后侧板，在机壳的上端外侧固定安装有上盖板，在机壳和上盖板上有相对应的过线孔。
本发明结构合理而紧凑，使用方便，通过主视摄像头、激光器和辅助摄像头的配合使用，实现V型焊缝和对接无间隙焊缝的自动跟踪的目的，具有跟踪效果好的特点，提高了焊接效率和焊接质量。
附图说明
附图1为本发明的主视剖视结构示意图。
附图2为附图1的左视图。
附图3为附图1的右视图。
附图4为本发明的轴测结构示意图。
附图5为主视摄像头采集到的V型焊缝图像。
附图6为辅助摄像头采集到的V型焊缝图像。
附图7为主视摄像头采集到的对接无间隙焊缝图像。
附图中的编码分别为：1为机壳，2为激光器驱动，3为主视摄像头，4为激光器，5为主视摄像头支架，6为窄带滤光片，7为激光器支架，8为辅助摄像头支架，9为辅助摄像头，10为白光光源，11为弧光遮挡板，12为长条孔，13为导向螺栓，14为限位报警装置，15为下盖板，16为防尘玻璃，17为前侧板，18为后侧板，19为上盖板，α为主视摄像头的轴线和水平面之间的夹角，β为激光器的轴线和水平面之间的夹角。
具体实施方式
本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。
如附图1所示，该基于双摄像头图像复合的激光焊缝跟踪传感器，包括开口朝下的机壳1、激光器驱动2、主视摄像头3和激光器4；激光器驱动2固定安装在机壳1的内侧上部，在机壳1的内侧中部固定安装有主视摄像头支架5，在主视摄像头支架5上固定安装有主视摄像头3，在主视摄像头3的镜头前侧固定安装有与激光器4同波长的窄带滤光片6；在机壳1的内侧下部固定安装有激光器支架7，在激光器支架7上固定安装有激光器4，在机壳1的内侧固定安装有辅助摄像头支架8，在辅助摄像头支架8上固定安装有辅助摄像头9，辅助摄像头9位于激光器4和主视摄像头3之间，激光器驱动2和激光器4电连接在一起，主视摄像头3、激光器4和辅助摄像头9的镜头朝向机壳1的下端开口左部，主视摄像头3的轴线和水平面之间的夹角α为60度至75度，激光器4的轴线和水平面之间的夹角β为25度至45度。主视摄像头3的安装角度的设计是为了能使主视摄像头3中进入的焊件的镜面反射和环境光入射最小的安装位置范围。激光器4的安装角度是保证在坡口填充后，激光条纹仍然有变形可以被图像提取到而设计的，如果角度更小，可能导致激光条纹失真过度，如果角度更大，则可能条纹的变形度不够。窄带滤光片6便于保证获取的图像是只有激光条纹在坡口处变形的图像。这样，辅助摄像头9便于将拍摄到的包括激光条纹和焊件周围环境的图像，用图像处理的方法，提取坡口的范围作为对主视摄像头3图像处理结果的一个验证和补充，矫正由于反光、焊渣等外部干扰造成的激光条纹变形量提取的错误。
可根据实际需要，对上述基于双摄像头图像复合的激光焊缝跟踪传感器作进一步优化或/和改进：
如附图1所示，在机壳1的上端内侧固定安装有白光光源10。这样，白光光源10便于为主视摄像头3和辅助摄像头9拍摄的区域提供均匀稳定的光照条件，抗环境光照变化对图像处理结果的影响。
如附图1、2、4所示，在机壳1的左侧有弧光遮挡板11，在机壳1的左侧壁上部有导向螺栓安装孔，在导向螺栓安装孔内通过螺纹固定安装有导向螺栓13，在弧光遮挡板11的上部有上下方向的长条孔12，长条孔12的宽度大于导向螺栓13的螺杆的直径而小于导向螺栓13的螺栓头的宽度，长条孔12套装在导向螺栓13的螺杆上并被导向螺栓13的螺栓头锁紧。这样，弧光遮挡板11便于遮挡焊枪焊接时产生的飞溅。导向螺栓13便于调节弧光遮挡板11的安装高度，防止和工件发生干涉。使用时将本发明基于双摄像头图像复合的激光焊缝跟踪传感器固定安装在焊枪前端，焊枪嘴距离工件的位置和弧光遮挡板11的下沿距离工件的位置就是固定不变的。
如附图1、4所示，在弧光遮挡板11的下端内侧或外侧固定安装有限位报警装置14。这样，限位报警装置14便于在工作过程中，如果弧光遮挡板11和工件之间的距离过小，同时也意味着焊枪和工件之间的距离小于安全距离，将要发生干涉的时候，限位报警装置14就会报警，可以避免干涉的发生。
如附图1、4所示，在机壳1的右侧壁下端固定安装有下盖板15，在下盖板15的左端和机壳1的左侧壁下端之间固定安装有防尘玻璃16，防尘玻璃16呈左高右低的倾斜状。这样，防尘玻璃16便于防尘和防焊接飞溅。
如附图1、2、3、4所示，机壳1呈U型，在机壳1的前侧下部固定安装有前侧板17，在机壳1的后侧下部固定安装有后侧板18，在机壳1的上端外侧固定安装有上盖板19，在机壳1和上盖板19上有相对应的过线孔。这样前侧板17和后侧板18与机壳1的上端之间有间距，便于将手伸进去调整主视摄像头3、激光器4和辅助摄像头9与水平面之间的夹角，镜头聚焦等。过线孔便于各电气部件的走线。
以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

Claims (3)

1.一种基于双摄像头图像复合的激光焊缝跟踪传感器，其特征在于包括开口朝下的机壳、主视摄像头、辅助摄像头、激光器驱动和激光器；激光器驱动固定安装在机壳的内侧上部，在机壳的内侧中部固定安装有主视摄像头支架，在主视摄像头支架上固定安装有主视摄像头，在主视摄像头的镜头前侧固定安装有与激光器同波长的窄带滤光片；在机壳的内侧下部固定安装有激光器支架，在激光器支架上固定安装有激光器，在机壳的内侧固定安装有辅助摄像头支架，在辅助摄像头支架上固定安装有辅助摄像头，辅助摄像头位于激光器和主视摄像头之间，激光器驱动和激光器电连接在一起，主视摄像头、激光器和辅助摄像头的镜头朝向机壳的下端开口左部，主视摄像头的轴线和水平面之间的夹角为60度至75度，激光器的轴线和水平面之间的夹角为25度至45度；其中：机壳的左侧有弧光遮挡板，在机壳的左侧壁上部有导向螺栓安装孔，在导向螺栓安装孔内通过螺纹固定安装有导向螺栓，在弧光遮挡板的上部有上下方向的长条孔，长条孔的宽度大于导向螺栓的螺杆的直径而小于导向螺栓的螺栓头的宽度，长条孔套装在导向螺栓的螺杆上并被导向螺栓的螺栓头锁紧；机壳的右侧壁下端固定安装有下盖板，在下盖板的左端和机壳的左侧壁下端之间固定安装有防尘玻璃，防尘玻璃呈左高右低的倾斜状；机壳呈U型，在机壳的前侧下部固定安装有前侧板，在机壳的后侧下部固定安装有后侧板，在机壳的上端外侧固定安装有上盖板，在机壳和上盖板上有相对应的过线孔。
2.根据权利要求1所述的基于双摄像头图像复合的激光焊缝跟踪传感器，其特征在于机壳的上端内侧固定安装有白光光源。
3.根据权利要求1或2所述的基于双摄像头图像复合的激光焊缝跟踪传感器，其特征在于弧光遮挡板的下端内侧或外侧固定安装有限位报警装置。
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