CN109100357A - 焊缝激光视觉传感器 - Google Patents

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毛亚芬
徐国成
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Jilin University
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination

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Abstract

本发明涉及一种焊缝激光视觉传感器，属于焊缝视觉检测领域。航空插座固定在上端盖上，上端盖固定在主体上，镜头与摄像机固定连接，摄像机及线性激光光源分别固定在主体上；窄带滤光片和减光片固定在连接件上，所述连接件固定在主体上，下端盖通过连接件固定于主体上；防护片安装在下端盖与连接件之间的间隙中。优点在于：构思新颖，结构简单，使用方便。可以代替人工，实现焊接过程的焊缝激光视觉传感及焊缝自动跟踪，提高焊接过程自动化、提高焊接质量、降低人工成本、改善生产环境、提高效益。实用性强。

Description

焊缝激光视觉传感器
技术领域
本发明涉及焊缝视觉检测领域，特别涉及一种焊缝激光视觉传感器。
背景技术
在电弧焊接过程中，确保焊接电极实时对准焊缝是保证焊接质量的必要条件，如果焊接电极偏离焊缝，将会产生未熔合、未焊透等焊接缺陷，甚至会产生废品。同理，在搅拌摩擦焊过程中确保搅拌头轴心对准焊缝，以及激光焊接过程确保激光光斑中心实时对准焊缝也十分必要，实际焊接过程中，迫切需要可靠、耐用的焊缝传感器，也是实现焊接过程自动化、提高焊接质量、降低人工成本、改善生产环境、提高效益的重要前提条件。
发明内容
本发明的目的在于提供一种焊缝激光视觉传感器，解决了现有技术存在的上述问题。实现自动化焊接过程对焊缝实时检测的迫切需求。
本发明的上述目的通过以下技术方案实现：
焊缝激光视觉传感器，航空插座1固定在上端盖2上，上端盖2固定在主体3上，镜头8与摄像机7固定连接，摄像机7及线性激光光源11分别固定在主体3上；窄带滤光片9和减光片10固定在连接件4上，所述连接件4固定在主体3上，下端盖6通过连接件4固定于主体3上；防护片5安装在下端盖6与连接件4之间的间隙中。
所述的线性激光光源11的轴线与摄像机7的轴线的夹角为20°～40°，激光波长为658nm，激光条纹线长60mm，线宽0.8mm，功率40mW。
所述的摄像机7为黑白视频摄像机，输出为PAL制式视频信号。
所述的窄带滤光片9的通带波长为640nm～670nm，所述减光片10为LB1玻璃片。
所述的下端盖6下表面距离工件A16、工件B17的表面60mm～70mm。
传感器外形尺寸为：长62mm×宽32mm×高62mm。
传感器视野范围：横向±11.6mm～±16.3mm、纵向±11mm；检测精度：横向0.1mm、纵向0.2mm。
本发明的有益效果在于：构思新颖，结构简单，使用方便。可以代替人工，实现焊接过程的焊缝激光视觉传感及焊缝自动跟踪，提高焊接过程自动化、提高焊接质量、降低人工成本、改善生产环境、提高效益。实用性强。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明的主视结构示意图；
图2为本发明的侧视图；
图3为本发明的视野范围示意图；
图4为本发明的实施例结构示意图；
图5为本发明的焊缝激光视觉传感器实施例工件尺寸示意图；
图6为本发明的激光视觉传感焊缝间隙检测结果示意图。
图中：1、航空插座；2、上端盖；3、主体；4、连接件；5、防护片；6、下端盖；7、摄像机；8、镜头；9、窄带滤光片；10、减光片；11、线性激光光源；12、连接线；13、焊枪；14、工控机；15、显示器；16、工件A；17、工件B。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的详细内容及其具体实施方式。
参见图1至图5所示，本发明的焊缝激光视觉传感器，航空插座1固定在上端盖2上，上端盖2固定在主体3上，镜头8与摄像机7固定连接，摄像机7及线性激光光源11分别固定在主体3上；窄带滤光片9和减光片10固定在连接件4上，所述连接件4固定在主体3上，下端盖6通过连接件4固定于主体3上；防护片5安装在下端盖6与连接件4之间的间隙中。
本发明的焊缝激光视觉传感器，通过所述的航空插座1将检测信号输出。
所述的线性激光光源11的轴线与摄像机7轴线的夹角为20°～40°，激光波长为658nm，激光条纹线长60mm，线宽0.8mm，功率40mW。所述的摄像机7为黑白视频摄像机，输出为PAL制式视频信号。所述的窄带滤光片9通带波长为640nm～670nm。所述的减光片10为LB1玻璃片。激光视觉传感器下端盖6下表面距离工件A16、工件B17的表面60mm～70mm。传感器外形尺寸：62mm（长）×32mm（宽）×62mm（高）。
参见图3、本发明的焊缝激光视觉传感器的视野范围：横向±11.6mm～±16.3mm、纵向±11mm。检测精度：横向0.1mm、纵向0.2mm。
参见图4所示，本发明的焊缝激光视觉传感器通过连接线12与工控机14连接，焊缝激光视觉传感器固定于焊枪13。
参见图1至图5所示，本发明的焊缝激光视觉传感器的工作过程及原理如下：
启动系统，本发明焊缝激光视觉传感器，摄取带有坡口的工件A16、工件B17对接焊缝激光条纹图像，如图6所示，显示器15中左上部分图像为焊缝激光条纹实时图像，调节激光视觉传感器位置和高度，确保焊缝坡口部分激光条纹图像位于图像显示区中心区域。显示器15中右上部分图像为经过二值化处理、滤波处理后得到的焊缝激光条纹数据曲线，曲线ab段为工件A16铝板激光条纹曲线，曲线bc段为工件A16铝板坡口激光条纹曲线，曲线cd段为工件B17铝板坡口激光条纹曲线，曲线de段为工件B17铝板激光条纹曲线，c点即为焊缝特征点，在显示器15右上部图像平面中，c点横坐标代表焊缝横向（工件平面垂直焊缝方向）位置，c点纵坐标代表焊枪高度方向（垂直工件平面方向）位置，通过软件计算出焊缝横向偏差以及焊枪高度方向偏差，通过输出控制焊枪移动可是实现焊缝自动跟踪。
以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡对本发明所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种焊缝激光视觉传感器，其特征在于：航空插座（1）固定在上端盖（2）上，上端盖（2）固定在主体（3）上，镜头（8）与摄像机（7）固定连接，摄像机（7）及线性激光光源（11）分别固定在主体（3）上；窄带滤光片（9）和减光片（10）固定在连接件（4）上，所述连接件（4）固定在主体（3）上，下端盖（6）通过连接件（4）固定在主体（3）上；防护片（5）安装在下端盖（6）与连接件（4）之间的间隙中。
2.根据权利要求1所述的焊缝激光视觉传感器，其特征在于：所述的线性激光光源（11）的轴线与摄像机（7）的轴线的夹角为20°～40°，激光波长为658nm，激光条纹线长60mm，线宽0.8mm，功率40mW。
3.根据权利要求1所述的焊缝激光视觉传感器，其特征在于：所述的摄像机（7）为黑白视频摄像机，输出为PAL制式视频信号。
4.根据权利要求1所述的焊缝激光视觉传感器，其特征在于：所述的窄带滤光片（9）的通带波长为640nm～670nm，所述减光片（10）为LB1玻璃片。
5.根据权利要求1所述的焊缝激光视觉传感器，其特征在于：所述的下端盖（6）下表面距离工件A（16）、工件B（17）的表面60mm～70mm。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的焊缝激光视觉传感器，其特征在于：传感器外形尺寸为：长62mm×宽32mm×高62mm。
7.根据权利要求1至5中任意一项所述的焊缝激光视觉传感器，其特征在于：传感器视野范围：横向±11.6mm～±16.3mm、纵向±11mm；检测精度：横向0.1mm、纵向0.2mm。
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