CN109759753A - 激光测距焊缝跟踪器及智能焊接系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种激光测距焊缝跟踪器及智能焊接系统，涉及焊缝跟踪技术领域，为解决现有技术中存在的焊缝定位不准确导致焊接机器人焊接废品率高，生产效率低下的问题。激光测距焊缝跟踪器包括：第一驱动装置、第二驱动装置、激光位移传感器和反光镜；第一驱动装置用于驱动第二驱动装置及激光位移传感器转动，第二驱动装置用于驱动反光镜转动，第一驱动装置的转轴的轴线与第二驱动装置的转轴的轴线相交，反光镜用于将激光位移传感器发射的激光反射至待检测区域。激光测距焊缝跟踪器通过激光位移传感器发射激光对物体进行扫描，更加精确地定位焊缝的位置，提高了产品的生产效率。

Description

激光测距焊缝跟踪器及智能焊接系统

技术领域

本申请涉及焊缝跟踪技术领域，尤其是涉及一种激光测距焊缝跟踪器及智能焊接系统。

背景技术

目前，焊接在工业生产中具有非常重要的地位，随着国家科技水平的不断提高，人们对生产中焊接质量提出了更高的要求。现有自动焊接工艺过程中，焊接机器人按照预设的固定焊接轨迹进行焊接。自动焊接时，由于待焊接物体的装配或生产误差，导致焊缝位置与焊接机器人中预设的焊接轨迹不完全相符，甚至完全偏离。焊接机器人中焊接轨迹不准确导致焊接后废品率高，生产效率低下。

发明内容

本申请的目的在于提供一种激光测距焊缝跟踪器，以解决现有技术中存在的焊缝定位不准确导致焊接机器人焊接废品率高，生产效率低下的技术问题。

本申请提供的激光测距焊缝跟踪器，包括：第一驱动装置、第二驱动装置、激光位移传感器和反光镜；所述第一驱动装置用于驱动所述第二驱动装置及所述激光位移传感器转动，所述第二驱动装置用于驱动所述反光镜转动，所述第一驱动装置的转轴的轴线与所述第二驱动装置的转轴的轴线相交，所述反光镜用于将所述激光位移传感器发射的激光反射至待检测区域。

进一步地，所述第二驱动装置的转轴上设置有镜片轴，所述镜片轴上设置有定位槽，所述反光镜设置于所述定位槽内。

进一步地，还包括第一壳体，所述第二驱动装置与所述激光位移传感器均设置于所述第一壳体内，所述第一壳体上设置有激光口，所述反光镜位于所述第一壳体内，且与所述激光口相对。

进一步地，所述激光口处设置有透明板，所述激光位移传感器发射的激光穿过所述透明板后射出所述第一壳体。

进一步地，所述透明板至少有一侧为弧形面。

进一步地，所述第一壳体内设置有第一安装板，所述第一安装板上设置有第一支撑架和第二支撑架，所述镜片轴位于所述第一支撑架与所述第二支撑架之间，所述第二驱动装置设置于所述第一支撑架背离所述镜片轴的一侧，所述第二驱动装置的转轴通过所述第一支撑架与所述镜片轴连接。

进一步地，所述第一安装板倾斜设置于所述第一壳体背离所述激光口的内壁上，所述第一安装板与所述第一壳体的内壁之间的倾斜角为30度-60度。

进一步地，还包括第二壳体，所述第二壳体内设置有第二安装板，所述第一驱动装置设置于所述第二安装板上，且所述第一驱动装置的转轴穿过所述第二安装板与所述第一壳体连接。

进一步地，所述第二壳体背离所述第一壳体的一侧设置有航空接口。

相对于现有技术，本申请所述的激光测距焊缝跟踪器具有以下优势：

本申请所述的激光测距焊缝跟踪器，当使用激光测距焊缝跟踪器扫描物体时，通过激光位移传感器向反光镜发射激光，反射镜再将激光反射到物体上，因此，激光位移传感器可以通过反光镜的反射激光对物体进行扫描，可以更加精确地定位焊缝的位置，进一步地提高了产品的生产效率。

本申请的另一目的在于提出一种智能焊接系统，以解决现现有技术中存在的焊缝定位不准确导致焊接机器人焊接废品率高，生产效率低下的技术问题。

为达到上述目的，本申请的技术方案是这样实现的：

一种智能焊接系统，包括控制器、自动焊接机和如上述技术方案所述的激光测距焊缝跟踪器；所述控制器分别与所述激光测距焊缝跟踪器和所述自动焊接机连接。

所述智能焊接系统与上述激光测距焊缝跟踪器相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的激光测距焊缝跟踪器的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的激光测距焊缝跟踪器的俯视图；

图3为本申请实施例提供的激光测距焊缝跟踪器中第一驱动装置与第一壳体的连接示意图；

图4为本申请实施例提供的激光测距焊缝跟踪器中第一安装板的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的激光测距焊缝跟踪器中反光镜与激光位移传感器的位置关系示意图；

图6为本申请实施例提供的激光测距焊缝跟踪器中第一支撑架与第二支撑架的位置关系示意图；

图7为本申请实施例提供的激光测距焊缝跟踪器中镜片轴的结构示意图。

图中：

1-第一驱动装置； 2-第二驱动装置； 3-激光位移传感器；

4-反光镜； 5-镜片轴； 6-第一壳体；

7-激光口； 8-第一安装板； 9-第一支撑架；

10-第二支撑架； 11-第二壳体； 12-第二安装板；

13-航空接口。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述和显示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。

基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

图1为本申请实施例提供的激光测距焊缝跟踪器的结构示意图；图2为本申请实施例提供的激光测距焊缝跟踪器的俯视图；图3为本申请实施例提供的激光测距焊缝跟踪器中第一驱动装置与第一壳体的连接示意图；图4为本申请实施例提供的激光测距焊缝跟踪器中第一安装板的结构示意图；图5为本申请实施例提供的激光测距焊缝跟踪器中反光镜与激光位移传感器的位置关系示意图；图6为本申请实施例提供的激光测距焊缝跟踪器中第一支撑架与第二支撑架的位置关系示意图；图7为本申请实施例提供的激光测距焊缝跟踪器中镜片轴的结构示意图。

实施例一：

如图1-图7所示，本申请实施例提供的激光测距焊缝跟踪器，包括：第一驱动装置1、第二驱动装置2、激光位移传感器3和反光镜4；第一驱动装置1用于驱动第二驱动装置2及激光位移传感器3转动，第二驱动装置2用于驱动反光镜4转动，第一驱动装置1的转轴的轴线与第二驱动装置2的转轴的轴线相交，反光镜4用于将激光位移传感器3发射的激光反射至待检测区域。

本实施例提供的激光测距焊缝跟踪器，当使用激光测距焊缝跟踪器扫描物体时，通过激光位移传感器3向反光镜4发射激光，反射镜再将激光反射到物体上，物体将激光反射到反射镜处，反射镜将物体反射回的激光反射到激光位移传感器3，激光位移传感器3接收反射镜反射回的激光并进行分析定位，以确定物体上焊缝的位置。因此，激光位移传感器3可以通过反光镜4的反射激光对物体进行扫描，可以更加精确地定位焊缝的位置，进一步地提高了产品的生产效率。

由于第一驱动装置1的转轴的轴线与第二驱动装置2的转轴的轴线相交，因此第一驱动装置1与第二驱动装置2在两个不同的维度内转动。优选地，如图5所示，第一驱动装置1位于第二驱动装置2和激光位移传感器3的上方，此时第一驱动装置1驱动第二驱动装置2和激光位移传感器3绕第一驱动装置1的转轴的轴线转动，转动方向如图5中A箭头的方向所示；第二驱动装置2驱动反光镜4绕第二驱动装置2转轴的轴线转动，转动方向如图5中B箭头的方向所示。

本实施例一种优选的实施方式中，反射镜通过镜片轴5与第二驱动装置2的转轴连接。第二驱动装置2的转轴上设置有镜片轴5，镜片轴5上设置有定位槽，反光镜4设置于定位槽内。

具体地，第二驱动装置2的转轴与镜片轴5固定连接，第二驱动装置2的转轴与镜片轴5同轴，第二驱动装置2可以驱动镜片轴5转动，反光镜4设置有镜片轴5上，进而第二驱动装置2可以驱动反光镜4转动。镜片轴5上设置有定位槽，定位槽对反光镜4具有一定的限位的作用。

镜片轴5上开设的定位槽可以具有四个侧壁，反光镜4设置于定位槽的底面上，且与定位槽的槽口相对。

优选地，为了保证反射光线的反射范围，如图7所示，镜片轴5上开设的定位槽沿定位槽的长度方向上设置两个侧壁，沿定位槽的宽度方向上均无侧壁，反光镜4设置于定位槽的底面上，且与定位槽的槽口相对，如此设置，增加了反光镜4射出的反射光线的反射范围，即增加了激光位移传感器3的扫面范围。

定位槽的尺寸与反光镜4的尺寸相适配，使得反光镜4可以很好地位于定位槽内。举例来说，定位槽的长为10cm，宽为6cm，此时反光镜4的长可以设置为9.5cm，宽为5.5cm。

可选地，反光镜4上可设置有多个通孔，各通孔均设置在反光镜4的边缘区域，各个通孔上穿设有螺丝钉，反光镜4通过螺丝钉固定安装于定位槽内。为了保证反光镜4的通孔处安装螺丝钉时不受损坏，各个通孔处均设置有橡胶垫片，螺丝钉依次穿过橡胶垫片和通孔，将反光镜4固定安装于定位槽内。

反光镜4还可以通过黏性材料粘接在定位槽内。反光镜4与定位槽的固定方式，此处不做具体限定，可根据实际情况，具体选择。

本实施例提供的激光测距焊缝跟踪器还包括第一壳体6，第二驱动装置2与激光位移传感器3均设置于第一壳体6内，第一壳体6上设置有激光口7，反光镜4位于第一壳体6内，且与激光口7相对。

具体地，第一驱动装置1的转轴与第一壳体6相连，第一驱动装置1驱动第一壳体6转动，由于第二驱动装置2与激光位移传感器3均设置于第一壳体6内，所以第一驱动装置1驱动第二驱动装置2和激光位移传感器3转动。反光镜4位于激光位移传感器3的上方，反光镜4与激光口7相对，激光位移传感器3向反光镜4发射激光，反光镜4反射的激光穿过激光口7射到第一壳体6外侧，并最终射到物体上。

本实施例中，为了防止灰尘经由激光口7落入第一壳体6内，激光口7处设置有透明板，透明板盖合在激光口7处，以使得第一壳体6内部形成密封空间，激光位移传感器3发射的激光穿过透明板后射出第一壳体6。

透明板的材质可以为亚格力板或者PVC透明塑料板等，关于透明板的材质此处不做具体限定，可根据实际情况具体选择。

本实施例的一种优选的实施方式中，为了使得透明板具有一定的聚光作用，透明板至少有一侧为弧形面。

如图3所示，激光口7沿第一壳体6高度方向上的两个相对的边缘均为弧形边，可选地，透明板为弧形板，即透明板的两个侧面均为弧形面，透明板的其中一个弧形面与激光口7两侧的弧形边共面。第二驱动装置2驱动反光镜4转动，反光镜4可以调节反射激光的反射方向，当反射光线穿过透明板射向物体时，由于透明板呈弧形，反射到透明板上的激光沿其法向进入透明板，同时激光沿其法向方向射出透明板，可以避免激光的折射，以保证激光均射向被扫描的物体。

优选地，第一壳体6内设置有第一安装板8，第一安装板8上设置有第一支撑架9和第二支撑架10，镜片轴5位于第一支撑架9与第二支撑架10之间，第二驱动装置2设置于第一支撑架9背离镜片轴5的一侧，第二驱动装置2的转轴通过第一支撑架9与镜片轴5连接。

如图5所示，图中右侧的为第一支撑架9，左侧的为第二支撑架10，第一支撑架9与第二支撑架10均固定于安装板上，第二驱动装置2固定于第一安装架上，第一支撑架9上设置有第一安装孔，第二驱动装置2的转轴穿设于第一安装孔。

第二支撑架10上设置有第二安装孔，镜片轴5与第二驱动装置2相对的一端设置有通孔，镜片轴5背离第二驱动装置2的一端设置有卡接部，第二驱动装置2的转轴穿过镜片轴5上的通孔与镜片轴5连接，同时，镜片轴5上的卡接部设置于第二支撑架10的第二安装孔内。也就是说，镜片轴5的一端通过第二驱动装置2的转轴与第一支撑架9连接，镜片轴5的另一端与第二支撑架10连接，镜片轴5的宽度等于第一支撑架9与第二支撑架10之间的距离。

为了保证激光激光位移传感器3的扫描范围，第一安装板8倾斜设置于第一壳体6背离激光口7的内壁上，第一安装板8与第一壳体6背离激光口7的内壁之间的倾斜角为30度-60度。

优选地，本实施例提供的激光测距焊缝跟踪器，在具体实施时，第一安装板8与第一壳体6的内壁之间的倾斜角为45度。

本实施例提供的激光测距焊缝跟踪器还包括第二壳体11，第二壳体11内设置有第二安装板12，第一驱动装置1设置于第二安装板12上，且第一驱动装置1的转轴穿过第二安装板12与第一壳体6连接。

如图4和图5所示，第二壳体11位于第一壳体6的上方，第二壳体11内设置有第二安装板12，第二安装板12上设置有第三安装孔，第一驱动装置1设置于第二安装板12上，且第一驱动装置1的转轴穿过第三安装孔与第一壳体6连接，第二壳体11具有保护第一驱动装置1的作用。

进一步地，第二壳体11背离第一壳体6的一侧设置有航空接口13，用于连接线路。

航空接口13的数量为多个，如图1和图2所示的第二壳体11上，航空接口13的数量为2个。

航空接口13的数量不做具体限定，可根据实际情况具体设定。

本实施例提供的激光测距焊缝跟踪器适用于对物体的待焊接区域进行扫描，不仅能够应用于结构简单、体积较小的物体，同样可以应用于结构比较复杂，工件(被扫面的物体)外部体积比较大，但局部结构狭小，短焊缝多的地方。例如车厢结构，防护安全门，铁栅栏(工艺)门或墙等。本实施例提供的激光测距焊缝跟踪器具有点多、面广和效率高的优势。

实施例二：

本实施例提供了一种智能焊接系统，包括控制器、自动焊接机和如上述实施例提供的激光测距焊缝跟踪器；控制器分别与激光测距焊缝跟踪器和自动焊接机连接。

本实施例提供的智能焊接系统在具体工作时，激光测距焊缝跟踪器首先对待检测的物体进行扫描，激光测距焊缝跟踪器会将扫描到焊缝的信息，例如焊缝所在方位的方位角，以及焊缝的特征点等，传输给控制器，控制器会将焊缝的信息传输给自动焊接机，自动焊接机根据焊缝的所在位置的信息，以及焊缝的特征点生成焊接轨迹，并沿焊接轨迹对焊缝进行焊接。

当更换被扫描的物体时，也就是说，更换焊接工件后，激光测距焊缝跟踪器再对新的焊接工件进行扫描，激光测距焊缝跟踪器会将新的焊接工件上的焊缝的信息传输给控制器，控制器将新的焊接工件上的焊缝的信息与上个焊接工件的焊缝信息进行比较，计算出三维偏差，再根据偏差数据对自动焊接机的原轨迹进行修正，自动焊接机会产生新的焊接轨迹，再对新的焊接工件的焊缝进行焊接，以保证焊接精度。

控制器为数字信号处理器，数字信号处理器内安装有SF-M30系统，采用基于ARMCortex-M7核心的高性能低功耗工业级处理器，主频高达216MHz，分辨率480*272全彩高亮工业级液晶屏，自带键盘或者无线遥控器操作，通过标准CAN总线与主机、信息采集器通讯，可扩展RS232/RS485/WIFI无线通讯方式。

本实施例提供的智能焊接系统与上述实施例一提供的激光测距焊缝跟踪器相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种激光测距焊缝跟踪器，其特征在于，包括：第一驱动装置、第二驱动装置、激光位移传感器和反光镜；所述第一驱动装置用于驱动所述第二驱动装置及所述激光位移传感器转动，所述第二驱动装置用于驱动所述反光镜转动，所述第一驱动装置的转轴的轴线与所述第二驱动装置的转轴的轴线相交，所述反光镜用于将所述激光位移传感器发射的激光反射至待检测区域。

2.根据权利要求1所述的激光测距焊缝跟踪器，其特征在于，所述第二驱动装置的转轴上设置有镜片轴，所述镜片轴上设置有定位槽，所述反光镜设置于所述定位槽内。

3.根据权利要求2所述的激光测距焊缝跟踪器，其特征在于，还包括第一壳体，所述第二驱动装置与所述激光位移传感器均设置于所述第一壳体内，所述第一壳体上设置有激光口，所述反光镜位于所述第一壳体内，且与所述激光口相对。

4.根据权利要求3所述的激光测距焊缝跟踪器，其特征在于，所述激光口处设置有透明板，所述激光位移传感器发射的激光穿过所述透明板后射出所述第一壳体。

5.根据权利要求4所述的激光测距焊缝跟踪器，其特征在于，所述透明板至少有一侧为弧形面。

6.根据权利要求3所述的激光测距焊缝跟踪器，其特征在于，所述第一壳体内设置有第一安装板，所述第一安装板上设置有第一支撑架和第二支撑架，所述镜片轴位于所述第一支撑架与所述第二支撑架之间，所述第二驱动装置设置于所述第一支撑架背离所述镜片轴的一侧，所述第二驱动装置的转轴通过所述第一支撑架与所述镜片轴连接。

7.根据权利要求6所述的激光测距焊缝跟踪器，其特征在于，所述第一安装板倾斜设置于所述第一壳体背离所述激光口的内壁上，所述第一安装板与所述第一壳体的内壁之间的倾斜角为30度-60度。

8.根据权利要求6所述的激光测距焊缝跟踪器，其特征在于，还包括第二壳体，所述第二壳体内设置有第二安装板，所述第一驱动装置设置于所述第二安装板上，且所述第一驱动装置的转轴穿过所述第二安装板与所述第一壳体连接。

9.根据权利要求8所述的激光测距焊缝跟踪器，其特征在于，所述第二壳体背离所述第一壳体的一侧设置有航空接口。

10.一种智能焊接系统，其特征在于，包括控制器、自动焊接机和如权利要求1至9中任一项所述的激光测距焊缝跟踪器；所述控制器分别与所述激光测距焊缝跟踪器和所述自动焊接机连接。