CN110788478A - 一种激光焊接焊缝视觉跟踪系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光焊接焊缝视觉跟踪系统，包括激光焊接机Z轴，所述激光焊接机Z轴的正面下方设置有焊接头，焊接头的右侧面连接有线性模组，所述线性模组的右侧面固定在激光焊接机Z轴上，顶部设置有驱动其在移动模组安装架上作前后滑动的伺服电机，左侧外部设置有与激光焊接机Z轴固定连接的视觉组件安装板，所述视觉组件安装板的左侧面固定设置有光源安装架，光源安装架的底部固定连接有光源，顶部设置有相机，视觉组件安装板的下方设置有气刀。这种激光焊接焊缝视觉跟踪系统能有效找准焊接中心，降低定位工装的要求，适用于焊接轻度不规整焊缝的焊接机，使焊接头可以跟踪焊缝运行，从而增加良品率，保证焊接质量以及焊接效率。

Description

一种激光焊接焊缝视觉跟踪系统

技术领域

本发明涉及离子膜电解槽激光焊接领域，尤其涉及一种激光焊接焊缝视觉跟踪系统。

背景技术

氯碱工业是最基本的化学工业之一，目前国内生产方式是隔膜法和离子交换膜法；离子膜电解槽是现代氯碱工业中的常用部件。离子膜电解槽制作过程中，网格板与其他部分的焊接是一大问题。

目前，离子膜电解槽的焊接以及网格板固定工作都是由人工完成，其余部分对位置的要求不是特别严格，从而导致网格板与连接板的焊接要求点不在一条直线上，焊接中心点会不规则的左右偏置。但由于离子膜电解槽在氯碱工业中的作用，网格板与框架的焊接接触长度和质量都有比较严格的要求，人工焊接方式虽然能满足一定的要求，但人工焊接耗时较多，生产效率不高。

由于现代工业发展，激光焊接工艺得到不断提升，激光焊接在工业应用中的比重不断增加，激光焊接可以以较快的速度完成较高质量的焊接，提高生产效率；但是由于离子膜电解槽的焊接以及网格板固定其焊接点属于不规则布置，现有的激光焊接方式容易焊偏，因此焊完后需要人工补焊，效率不高还容易出现损耗。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够跟踪焊缝，可以对工件进行充分的焊接并提高焊接效率的激光焊接焊缝视觉跟踪系统。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种激光焊接焊缝视觉跟踪系统，包括激光焊接机Z轴，所述激光焊接机Z轴的正面下方设置有顶部与光纤连接的焊接头，焊接头的右侧面连接有能够带动其前后移动的线性模组，所述线性模组的右侧面设置有移动模组安装架，该移动模组安装架固定连接在激光焊接机Z轴上，所述线性模组与移动模组安装架之间通过相互配合的滑块和滑槽滑动配合，所述线性模组的顶部设置有驱动其在移动模组安装架上作前后滑动移动的伺服电机，并构成X0轴，其左侧外部设置有与激光焊接机Z轴固定连接的视觉组件安装板，所述视觉组件安装板的左侧面固定设置有呈圆环形结构的光源安装架，光源安装架的底部固定连接有与其中心孔同心的圆环形光源，顶部设置有相机，所述相机的镜头垂直向下并对应光源安装架上中心孔的中心，所述相机通过相机安装架固定连接在视觉组件安装板的左侧面；所述视觉组件安装板的下方设置有对应光源底部位置的气刀，所述气刀通过固定连接在视觉组件安装板右侧下方的气刀支架连接；所述相机、光源、线性模组和伺服电机均通过线路与设置在激光焊接机Z轴外部的PLC连接并通过PLC进行控制。

作为优选，所述伺服电机通过固定设置在线性模组前端面的电机安装板固定连接在一起，所述伺服电机和线性模组内的传动轴穿过电机安装板上预设的两个通孔并延伸在电机安装板的前端面外侧，所述伺服电机和线性模组内传动轴的延伸端上分别设置有上同步带轮和下同步带轮，所述上同步带轮和下同步带轮之间通过同步带传动连接，伺服电机通过上同步带轮以及同步带带动下同步带轮转动，从而驱动线性模组在移动模组安装架上前后移动。

作为优选，所述激光焊接机Z轴上固定连接有气缸安装板，所述气缸安装板位于移动模组安装架的上方，其右侧面固定设置有气缸，所述气缸上具有活塞杆的一端朝下，其端部固定设置有吹气管夹，所述吹气管夹上固定有末端连接保护气气管、口部与焊接头对应的吹气管，吹气管通过活塞杆驱动吹气管夹而实现上下运动。

作为优选，所述激光焊接机Z轴上通过安装板固定连接有除尘管，所述除尘管位于光源的左侧下方，其头部呈弯曲状并对应焊接头，末端通过软管与设置在激光焊接机Z轴外部的抽气机连接。

作为优选，所述下同步带轮、同步带以及上同步带轮的外侧设置有防尘壳。

作为优选，所述下同步带轮和上同步带轮均为齿形轮，所述同步带为齿形带，其与下同步带轮和上同步带轮之间齿形啮合。

作为优选，所述吹气管具有两根，对称设置在焊接头的左右两侧，两根吹气管通过套接在焊接头顶部外侧且与气缸活塞杆连接的吹气管夹连接。

与现有技术相比，本发明的有益之处是：这种激光焊接焊缝视觉跟踪系统能有效找准焊接中心，降低定位工装的要求，适用于焊接轻度不规整焊缝的焊接机，使焊接头可以跟踪焊缝运行，从而增加良品率，保证焊接质量以及焊接效率。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1和图2是本发明一种激光焊接焊缝视觉跟踪系统立体结构示意图。

图中：1、相机；2、镜头；3、光源；4、除尘管；5、光源安装架；6、视觉组件安装板；7、焊接头；8、线性模组；9、电机安装板；10、下同步带轮；11、同步带；12、上同步带轮；13、伺服电机；14、相机安装架；15、气刀；16、气刀支架；17、移动模组安装架；18、吹气管；19、吹气管夹；20、气缸；21、气缸安装板；22、激光焊接机Z轴。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明进行详细描述：

图1和图2所示一种激光焊接焊缝视觉跟踪系统，包括激光焊接机Z轴22，所述激光焊接机Z轴22的正面下方设置有顶部与光纤连接的焊接头7，焊接头7的右侧面连接有能够带动其前后移动的线性模组8，所述线性模组8的右侧面设置有移动模组安装架17，该移动模组安装架17固定连接在激光焊接机Z轴22上，所述线性模组8与移动模组安装架17之间通过相互配合的滑块和滑槽滑动配合，所述线性模组8的顶部设置有驱动其在移动模组安装架17上作前后滑动移动的伺服电机13，并构成X0轴，其左侧外部设置有与激光焊接机Z轴22固定连接的视觉组件安装板6，所述视觉组件安装板6的左侧面固定设置有呈圆环形结构的光源安装架5，光源安装架5的底部固定连接有与其中心孔同心的圆环形光源3，顶部设置有相机1，所述相机1的镜头2垂直向下并对应光源安装架5上中心孔的中心，所述相机1通过相机安装架14固定连接在视觉组件安装板6的左侧面；所述视觉组件安装板6的下方设置有对应光源3底部位置的气刀15，所述气刀15通过固定连接在视觉组件安装板6右侧下方的气刀支架16连接；所述相机1、光源3、线性模组8和伺服电机13均通过线路与设置在激光焊接机Z轴22外部的PLC连接并通过PLC进行控制。

为了保证伺服电机13能够与线性模组8能够绑定在一起，且线性模组8能够通过伺服电机13驱动其运动，所述伺服电机13通过固定设置在线性模组8前端面的电机安装板9固定连接在一起，所述伺服电机13和线性模组8内的传动轴穿过电机安装板9上预设的两个通孔并延伸在电机安装板9的前端面外侧，所述伺服电机13和线性模组8内传动轴的延伸端上分别设置有上同步带轮12和下同步带轮10，所述上同步带轮12和下同步带轮10之间通过同步带11传动连接，伺服电机13通过上同步带轮12以及同步带11带动下同步带轮10转动，从而驱动线性模组8在移动模组安装架17上前后移动。

为了保证焊接头7的焊接质量，所述激光焊接机Z轴22上固定连接有气缸安装板21，所述气缸安装板21位于移动模组安装架17的上方，其右侧面固定设置有气缸20，所述气缸20上具有活塞杆的一端朝下，其端部固定设置有吹气管夹19，所述吹气管夹19上固定有末端连接保护气气管、口部与焊接头7对应的吹气管18，吹气管18通过活塞杆驱动吹气管夹19而实现上下运动；所述吹气管18具有两根，对称设置在焊接头7的左右两侧，两根吹气管18通过套接在焊接头7顶部外侧且与气缸20活塞杆连接的吹气管夹19连接。

为了防止焊接头7在焊接时焊渣落在焊点上影响焊接，所述激光焊接机Z轴22上通过安装板固定连接有除尘管4，所述除尘管4位于光源3的左侧下方，其头部呈弯曲状并对应焊接头7，末端通过软管与设置在激光焊接机Z轴22外部的抽气机连接。

为了防止焊渣或粉尘落积落，影响线性模组8和伺服电机13之间的传动，所述下同步带轮10、同步带11以及上同步带轮12的外侧设置有防尘壳。

为了保证下同步带轮10和上同步带轮12之间传动稳定性，所述下同步带轮10和上同步带轮12均为齿形轮，所述同步带11为齿形带，其与下同步带轮10和上同步带轮12之间齿形啮合。

其具体工作原理如下：首先需根据焊接件的焊接需求对机床主机进行调整，用户输入特定焊接参数，编辑对应的焊接程序，编辑完成后，将激光焊接机Z轴22运动到焊接起始位，运行机床焊接开始；在焊接开始之后，计算相机1的拍照间隔时间，相机1通过镜头2在规定的时间内对焊接件进行间隔拍照，拍照时光源3打开，对拍照区域进行补光，使相机1取像更为清晰，便于视觉系统进行处理；同时气刀15吹气，防止焊接头7焊接生成的焊渣溅到光源3、镜头2以及相机1上，烧坏这些设备；拍照生成的图像通过外接的视觉系统进行处理，生成坐标数据，写入缓冲区，接着外接的PLC从缓冲区中读取数据，并对数据进行处理，生成补偿坐标；之后PLC按照生成的数据通过伺服驱动控制伺服电机13进行运动，伺服电机13驱动与其相连的上同步带轮12转动，并通过同步带11带动下同步带轮10转动，从而带动与其相连的线性模组8运动，接着线性模组8带动与其相连的焊接头7移动，从而进行焊接位置补偿，使焊接头7的焊接点可以在焊接件的焊接中心上，以保证焊接质量。进行焊接时，气缸20通气运动并将吹气管18通过活塞杆送至焊接头7对应的焊接点，同时吹出焊接保护气，以保证焊接质量，焊接头7焊接时，除尘管对着焊接头7的外围进行抽气，吸走焊渣，防止焊渣落在焊接点，影响焊接效果。

这种激光焊接焊缝视觉跟踪系统能有效找准焊接中心，通过激光焊接机床上伺服驱动的X、Y、Z轴以及位置补偿的X0轴可以实现精准焊接，焊接精度距离网格板焊接中心±0.15mm；在焊接时，由相机1先进行拍照取点，之后通过软件以及PLC的处理，形成偏移坐标传给主机，主机控制Y轴及X0轴进行位置补偿，使焊接头7找准位置，以保证焊缝良好，同时定位工装的要求降低，适用于焊接轻度不规整焊缝的焊接机，使焊接头可以跟踪焊缝运行，从而增加良品率，保证焊接质量以及焊接效率。

需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种激光焊接焊缝视觉跟踪系统，包括激光焊接机Z轴（22），其特征在于：所述激光焊接机Z轴（22）的正面下方设置有顶部与光纤连接的焊接头（7），焊接头（7）的右侧面连接有能够带动其前后移动的线性模组（8），所述线性模组（8）的右侧面设置有移动模组安装架（17），该移动模组安装架（17）固定连接在激光焊接机Z轴（22）上，所述线性模组（8）与移动模组安装架（17）之间通过相互配合的滑块和滑槽滑动配合，所述线性模组（8）的顶部设置有驱动其在移动模组安装架（17）上作前后滑动移动的伺服电机（13），并构成X0轴，其左侧外部设置有与激光焊接机Z轴（22）固定连接的视觉组件安装板（6），所述视觉组件安装板（6）的左侧面固定设置有呈圆环形结构的光源安装架（5），光源安装架（5）的底部固定连接有与其中心孔同心的圆环形光源（3），顶部设置有相机（1），所述相机（1）的镜头（2）垂直向下并对应光源安装架（5）上中心孔的中心，所述相机（1）通过相机安装架（14）固定连接在视觉组件安装板（6）的左侧面；所述视觉组件安装板（6）的下方设置有对应光源（3）底部位置的气刀（15），所述气刀（15）通过固定连接在视觉组件安装板（6）右侧下方的气刀支架（16）连接；所述相机（1）、光源（3）、线性模组（8）和伺服电机（13）均通过线路与设置在激光焊接机Z轴（22）外部的PLC连接并通过PLC进行控制。

2.根据权利要求1所述的激光焊接焊缝视觉跟踪系统，其特征在于：所述伺服电机（13）通过固定设置在线性模组（8）前端面的电机安装板（9）固定连接在一起，所述伺服电机（13）和线性模组（8）内的传动轴穿过电机安装板（9）上预设的两个通孔并延伸在电机安装板（9）的前端面外侧，所述伺服电机（13）和线性模组（8）内传动轴的延伸端上分别设置有上同步带轮（12）和下同步带轮（10），所述上同步带轮（12）和下同步带轮（10）之间通过同步带（11）传动连接，伺服电机（13）通过上同步带轮（12）以及同步带（11）带动下同步带轮（10）转动，从而驱动线性模组（8）在移动模组安装架（17）上前后移动。

3.根据权利要求1所述的激光焊接焊缝视觉跟踪系统，其特征在于：所述激光焊接机Z轴（22）上固定连接有气缸安装板（21），所述气缸安装板（21）位于移动模组安装架（17）的上方，其右侧面固定设置有气缸（20），所述气缸（20）上具有活塞杆的一端朝下，其端部固定设置有吹气管夹（19），所述吹气管夹（19）上固定有末端连接保护气气管、口部与焊接头（7）对应的吹气管（18），吹气管（18）通过活塞杆驱动吹气管夹（19）而实现上下运动。

4.根据权利要求1所述的激光焊接焊缝视觉跟踪系统，其特征在于：所述激光焊接机Z轴（22）上通过安装板固定连接有除尘管（4），所述除尘管（4）位于光源（3）的左侧下方，其头部呈弯曲状并对应焊接头（7），末端通过软管与设置在激光焊接机Z轴（22）外部的抽气机连接。

5.根据权利要求2所述的激光焊接焊缝视觉跟踪系统，其特征在于：所述下同步带轮（10）、同步带（11）以及上同步带轮（12）的外侧设置有防尘壳。

6.根据权利要求2所述的激光焊接焊缝视觉跟踪系统，其特征在于：所述下同步带轮（10）和上同步带轮（12）均为齿形轮，所述同步带（11）为齿形带，其与下同步带轮（10）和上同步带轮（12）之间齿形啮合。

7.根据权利要求3所述的激光焊接焊缝视觉跟踪系统，其特征在于：所述吹气管（18）具有两根，对称设置在焊接头（7）的左右两侧，两根吹气管（18）通过套接在焊接头（7）顶部外侧且与气缸（20）活塞杆连接的吹气管夹（19）连接。

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