CN111026170B - 一种用于焊接过程监测平台光谱仪位置调节跟踪装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于焊接过程监测平台光谱仪位置调节跟踪装置，包括：底部角度调节组件、顶部角度调节组件、三向伸缩组件、微调组件和跟踪组件，能够实现底部角度调节、顶部角度调节及X、Y、Z轴各轴方向的伸缩，同时各个方向能够自锁，从而令光谱仪数据采集镜头对准焊接中心；同时本发明设置指示组件实时记录底部旋转角度、顶部旋转角度以及X、Y、Z轴各轴方向的伸缩量，用以实现光谱仪重复定位功能；本发明结构紧凑、操作简单、能够在焊接时精确迅速地调节光谱仪对焊接区域的监测位置，并精确跟踪焊接中心；本发明更好地适应了不同的新型焊接工艺的需求，实现了装置的高精度重复定位，从而大大减少了焊接时在光谱仪位置调节上耗费的时间。

Description

一种用于焊接过程监测平台光谱仪位置调节跟踪装置

技术领域

本发明涉及光谱仪位置调节装置技术领域，特别涉及一种用于焊接过程监测平台光谱仪位置调节跟踪装置。

背景技术

在焊接过程中，常需要对焊接区域的传热传质行为等物理现象进行监测。为了准确获取金属蒸汽/等离子体行为的频谱组成以及各波段光信号等重要实验数据，需要采用光谱仪对焊接区域所发射的光信号进行监测与分析。然而，在焊接时，不同区域的光信号存在较大的差异，监测过程中光谱仪安装位置的不同将导致严重的实验误差。此外，焊接中心位置的不断变化，使得难以对焊接区域光信号进行准确监测。在实际操作过程中，往往需要耗费大量的时间通过尝试的手段调节光谱仪数据采集镜头与焊接中心的位置关系，以便于获取准确的光信号，而往往这一过程十分费时，调节准确度和效率均较低、且对焊接中心进行实时跟踪存在困难，难以适应不同焊接工艺的要求。

发明内容

本发明提供了一种用于焊接过程监测平台光谱仪位置调节跟踪装置，其目的是为了快速调节光谱仪数据采集镜头对准焊接中心，减少调节时间，提高光谱仪安装精度和调节效率，同时实现对焊接中心的实时自动跟踪。

为了达到上述目的，本发明的实施例提供了一种用于焊接过程监测平台光谱仪位置调节跟踪装置，包括：

底部角度调节组件，所述底部角度调节组件包括有一调节箱体，所述调节箱体内穿设有一底部蜗杆，所述底部蜗杆的两端通过轴承端盖转动地安装在所述调节箱体两侧，所述底部蜗杆的其中一端突出于所述调节箱体设置有一调节手轮；所述调节箱体的顶部突出地穿设有一角度轴，所述角度轴的中部设置有一底部蜗轮，所述底部蜗轮与所述底部蜗杆相互啮合；

三向伸缩组件，所述三向伸缩组件包括有Z向伸缩组件、X向伸缩组件和Y向伸缩组件；所述Z向伸缩组件设置有一旋转套杆，所述旋转套杆插设在所述调节箱体的顶部凹槽内，所述旋转套杆的底部开设有一角度轴通孔，所述角度轴固定穿设在所述角度轴通孔内；所述X向伸缩组件和Y向伸缩组件分别设置有第一套杆和第二套杆，所述Z向伸缩组件、X向伸缩组件和Y向伸缩组件分别设置有第一伸缩杆、第二伸缩杆和第三伸缩杆；所述第一伸缩杆、第二伸缩杆和第三伸缩杆的顶端呈直角弯曲形状，所述第一伸缩杆安装在所述旋转套杆内，第二伸缩杆和第三伸缩杆分别安装在第一套杆和第二套杆内，所述第一伸缩杆顶部连接所述第一套杆底部，所述第二伸缩杆顶部连接所述第二套杆底部；

顶部角度调节组件，所述顶部角度调节组件包括有一顶部调节箱体，所述顶部调节箱体的底部与所述第三伸缩杆的顶部固定连接；所述顶部调节箱体左右两侧穿设有一顶部蜗杆，所述顶部蜗杆的两端通过轴承端盖转动地安装在所述顶部调节箱体两侧，所述顶部蜗杆的其中一端突出于所述顶部调节箱体安装有一顶部调节手轮；所述顶部调节箱体前后两侧突出地穿设有一所述顶部角度轴，所述顶部角度轴的中部设置有一顶部蜗轮，所述顶部蜗轮与所述顶部蜗杆相互啮合；

微调组件，所述微调组件包括有微调台板，所述微调台板的底部相对固定安装有两个支撑板，所述两个支撑板的底端分别卡设在所述顶部角度轴突出于所述顶部调节箱体的两端；所述微调台板的中心设置有一轴承端盖，所述轴承端盖内穿设有一顶部转轴；所述微调组件还设置有一叉形板，所述叉形板通过所述顶部转轴安装在所述微调台板上，所述叉形板的一个侧面设置有一PSD传感器，所述叉形板的两个侧面上均开设有U形通孔，所述叉形板的两个侧面之间设置有承载板，所述承载板两端分别设置有承载轴，所述承载轴转动地安装在所述两个U形通孔内；所述微调组件还包括台板旋转电机和叉形板旋转电机；

跟踪组件，所述跟踪组件包括有伸缩电机，所述跟踪组件分别安装在第一套杆和第二套杆上；

指示组件，所述指示组件设置有底部刻度盘、底部指针、标尺、标尺指针、顶部刻度盘和顶部刻度指针。

其中，所述旋转套杆内穿设有手动伸缩转轴，所述第一套杆和所述第二套杆内均穿设有自动伸缩转轴，所述手动伸缩转轴和两个自动伸缩转轴的中部均安装有主动锥齿轮，所述手动伸缩转轴的第一端突出于所述旋转套杆安装有一伸缩手柄，所述两个自动伸缩转轴的第一端分别突出于所述第一套杆和所述第二套杆安装有伸缩手柄；所述旋转套杆和第一套杆、第二套杆内均设置有隔层，所述隔层上转动地固定穿设有从动锥齿轮轴，所述从动锥齿轮轴的两端分别与所述伸缩丝杆和从动锥齿轮固定连接，所述从动锥齿轮与所述主动锥齿轮相互啮合；所述第一伸缩杆、第二伸缩杆和第三伸缩杆的底部均开设有一螺孔，设置在所述旋转套杆、第一套杆和第二套杆上的所述伸缩丝杆通过所述螺孔分别穿设在所述第一伸缩杆、第二伸缩杆和第三伸缩杆的底部。

其中，所述第一套杆和第二套杆的伸缩轴凸台上均设置有电机支撑架，所述自动伸缩转轴的第二端穿入所述电机支撑架的第一端内设置有轴连接块，所述伸缩电机安装在所述电机支撑架的第二端；所述伸缩电机输出轴上设置有花键，通过所述花键，所述伸缩电机输出轴上滑动地设置有电机连接块；所述电机支撑架在位于所述伸缩电机输出轴的外围套设有弹簧，所述弹簧的一端接触所述电机支撑架，另一端抵设在所述电机连接块上；所述轴连接块和所述电机连接块的端面均设置有多个柱销。

其中，所述电机支撑架上开设有矩形通槽和换挡槽，所述矩形通槽内通过所述球铰支座穿设有一换挡杆，所述换挡杆的底部设置有固定球；所述电机连接块上开设有控制环槽，所述控制环槽内卡设有一换挡扎盘，所述换挡扎盘上开设有一矩形槽，所述矩形槽用于装入所述固定球。

其中，所述底部刻度盘环绕所述旋转套杆设置在所述调节箱体的顶面，所述底部指针设置在靠近所述旋转套杆底部的位置；所述标尺共设置有三个，分别安装在所述旋转套杆、第一套杆和第二套杆的外侧面顶部，所述标尺指针共设置有三个，分别安装在所述第一伸缩杆、第二伸缩杆和第三伸缩杆的外侧；所述顶部刻度盘设置在所述顶部调节箱体的前侧面，所述顶部刻度指针穿设在所述顶部角度轴的前端面上。

其中，所述台板旋转电机通过一台板支架固定安装在所述微调台板的底面下侧，所述台板旋转电机输出轴的端头与所述顶部转轴的底部均设置有锥齿轮，所述台板旋转电机输出轴通过两个所述锥齿轮相互啮合，将转动传递给所述顶部转轴。

其中，所述叉形板旋转电机通过一叉形板支架固定安装在所述叉形板的侧面外侧，所述叉形板旋转电机输出轴穿过所述叉形板支架固定连接所述承载轴。

其中，所述承载板上开设有多条T型槽。

本发明的上述方案有如下的有益效果：

本发明的上述实施例所述的一种用于焊接过程监测平台光谱仪位置调节跟踪装置，通过底部角度调节组件、顶部角度调节组件、三向伸缩组件、微调组件和指示组件使光谱仪在焊接监测平台上快速准确地找到合适的监测位置，让光谱仪的数据采集镜头精确地对准焊接中心，所调节角度方向、长度方向均能自锁，且具有实时刻度显示功能，在精准调节的同时满足重复定位的要求；另外，跟踪组件可对位置不断变化的焊接中心进行实时监测，更好地适应不同焊接工艺的需求；本发明结构紧凑新颖、操作简便、能够很好地迅速确定光谱仪在焊接平台上的监测位置，从而大大减少焊接时耗费在光谱仪位置调节上所用的时间。

附图说明

图1为本发明的一种用于焊接过程监测平台光谱仪位置调节跟踪装置的结构示意图；

图2为本发明的一种用于焊接过程监测平台光谱仪位置调节跟踪装置的左前方向立体示意图；

图3为本发明的一种用于焊接过程监测平台光谱仪位置调节跟踪装置的底部角度调节组件结构示意图；

图4为本发明的一种用于焊接过程监测平台光谱仪位置调节跟踪装置的底部角度调节组件内部结构示意图；

图5为本发明的一种用于焊接过程监测平台光谱仪位置调节跟踪装置的底部角度调节组件及部分Z向伸缩组件结构示意图；

图6为本发明的一种用于焊接过程监测平台光谱仪位置调节跟踪装置的底部角度调节组件及部分Z向伸缩组件剖面图；

图7为本发明的一种用于焊接过程监测平台光谱仪位置调节跟踪装置的三向伸缩组件结构示意图；

图8为本发明的一种用于焊接过程监测平台光谱仪位置调节跟踪装置的Z向伸缩组件内部结构示意图；

图9为本发明的一种用于焊接过程监测平台光谱仪位置调节跟踪装置的顶部角度调节组件结构示意图；

图10为本发明的一种用于焊接过程监测平台光谱仪位置调节跟踪装置的顶部角度调节组件内部结构示意图；

图11为本发明的一种用于焊接过程监测平台光谱仪位置调节跟踪装置的顶部角度调节组件及微调组件结构示意图；

图12为本发明的一种用于焊接过程监测平台光谱仪位置调节跟踪装置的微调功能控制结构示意图；

图13为本发明的一种用于焊接过程监测平台光谱仪位置调节跟踪装置的跟踪组件结构示意图；

图14为本发明的一种用于焊接过程监测平台光谱仪位置调节跟踪装置的除去弹簧和电机支撑架的跟踪组件结构示意图。

【附图标记说明】

1-底部角度调节组件；2-三向伸缩组件；3-顶部角度调节组件；4-微调组件；5-跟踪组件；6-指示组件；101-调节箱体；102-底部蜗杆；103-调节手轮；104-角度轴；105-底部蜗轮；106-矩形卡槽；201-Z向伸缩组件；202-X向伸缩组件；203-Y向伸缩组件；204-旋转套杆；205-第一套杆；206-第二套杆；207-第一伸缩杆；208-第二伸缩杆；209-第三伸缩杆；210-手动伸缩转轴；211-自动伸缩转轴；212-主动锥齿轮；213-伸缩手柄；214-隔层；215-从动锥齿轮轴；216-从动锥齿轮；217-伸缩丝杆；218-限位凸台；219-伸缩轴凸台；301-顶部调节箱体；302-顶部蜗杆；303-顶部调节手轮；304-顶部角度轴；305-顶部蜗轮；401-微调台板；402-支撑板；403-顶部转轴；404-叉形板；405-PSD传感器；406-承载板；407-承载轴；408-台板旋转电机；409-台板旋转电机输出轴；410-叉形板旋转电机；411-叉形板旋转电机输出轴；412-锥齿轮；413-台板支架；414-叉形板支架；415-T型槽；501-伸缩电机；502-电机支撑架；503-轴连接块；504-伸缩电机输出轴；505-花键；506-电机连接块；507-弹簧；508-柱销；509-矩形通槽；510-换挡槽；511-球铰支座；512-换挡杆；513-固定球；514-控制环槽；515-换挡扎盘；516-矩形槽；601-底部刻度盘；602-底部指针；603-标尺；604-标尺指针；605-顶部刻度盘；606-顶部刻度指针。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明针对实际焊接过程中光谱仪安放位置调节过程十分复杂耗时，且准确调节难度大，调节效率低、难以实现对焊接中心进行跟踪的难题，提供了一种用于焊接过程监测平台光谱仪位置调节跟踪装置。

如图1至图14所示，本发明的实施例提供了一种用于焊接过程监测平台光谱仪位置调节跟踪装置，包括：底部角度调节组件1，所述底部角度调节组件1包括有一调节箱体101，所述调节箱体101内穿设有一底部蜗杆102，所述底部蜗杆102的两端通过轴承端盖转动地安装在所述调节箱体101两侧，所述底部蜗杆102的其中一端突出于所述调节箱体101设置有一调节手轮103；所述调节箱体101的顶部突出地穿设有一角度轴104，所述角度轴104的中部设置有一底部蜗轮105，所述底部蜗轮105与所述底部蜗杆102相互啮合；三向伸缩组件2，所述三向伸缩组件2包括有Z向伸缩组件201、X向伸缩组件202和Y向伸缩组件203；所述Z向伸缩组件201设置有一旋转套杆204，所述旋转套杆204插设在所述调节箱体101的顶部凹槽内，所述旋转套杆204的底部开设有一角度轴通孔，所述角度轴104固定穿设在所述角度轴通孔内；所述X向伸缩组件202和Y向伸缩组件203分别设置有第一套杆205和第二套杆206，所述Z向伸缩组件201、X向伸缩组件202和Y向伸缩组件203分别设置有第一伸缩杆207、第二伸缩杆208和第三伸缩杆209；所述第一伸缩杆207、第二伸缩杆208和第三伸缩杆209的顶端呈直角弯曲形状，所述第一伸缩杆207安装在所述旋转套杆204内，第二伸缩杆208和第三伸缩杆209分别安装在第一套杆205和第二套杆206内，所述第一伸缩杆207顶部连接所述第一套杆205底部，所述第二伸缩杆208顶部连接所述第二套杆206底部；顶部角度调节组件3，所述顶部角度调节组件3包括有一顶部调节箱体301，所述顶部调节箱体301的底部与所述第三伸缩杆209的顶部固定连接；所述顶部调节箱体301左右两侧穿设有一顶部蜗杆302，所述顶部蜗杆302的两端通过轴承端盖转动地安装在所述顶部调节箱体301两侧，所述顶部蜗杆302的其中一端突出于所述顶部调节箱体301安装有一顶部调节手轮303；所述顶部调节箱体301前后两侧突出地穿设有一所述顶部角度轴304，所述顶部角度轴304的中部设置有一顶部蜗轮305，所述顶部蜗轮305与所述顶部蜗杆302相互啮合；微调组件4，所述微调组件4包括有微调台板401，所述微调台板401的底部相对固定安装有两个支撑板402，所述两个支撑板402的底端分别卡设在所述顶部角度轴304突出于所述顶部调节箱体301的两端；所述微调台板401的中心设置有一轴承端盖，所述轴承端盖内穿设有一顶部转轴403；所述微调组件4还设置有一叉形板404，所述叉形板404通过所述顶部转轴403安装在所述微调台板401上，所述叉形板404的一个侧面设置有一PSD传感器405，所述叉形板404的两个侧面上均开设有U形通孔，所述叉形板404的两个侧面之间设置有承载板406，所述承载板406两端分别设置有承载轴407，所述承载轴407转动地安装在所述两个U形通孔内；所述微调组件4还包括台板旋转电机408和叉形板旋转电机410；跟踪组件5，所述跟踪组件5包括有伸缩电机501，所述跟踪组件5分别安装在第一套杆205和第二套杆206上；指示组件6，所述指示组件6设置有底部刻度盘601、底部指针602、标尺603、标尺指针604、顶部刻度盘605和顶部刻度指针606。

本发明的上述实施例所述的一种用于焊接过程监测平台光谱仪位置调节跟踪装置，所述调节箱体101的底部四角设置有耳座，所述耳座内开设有通孔用于穿设螺栓将整个装置固定安装在焊接平台上；所述调节箱体101设置有底座和上盖，所述调节箱体101的底座中间部分设置有凸台以及轴承孔，用来定位所述角度轴104以及所述底部蜗杆102，设置在所述调节箱体101两端的开孔的轴承端盖和未开孔的轴承端盖通过螺钉固定在所述底座和所述上盖之间，完成对所述底部蜗杆102的轴向固定，所述底部蜗杆102其中一端穿过开孔的轴承端盖与所述调节手轮103相连；所述调节箱体101的上盖上开设有轴承孔，当所述调节箱体101的底座和上盖通过螺栓固定安装紧固后，整个角度轴104轴系完成轴向固定，同时所述角度轴104通过所述轴承孔从所述调节箱体101的上盖突出，固定设置在所述角度轴104中部的所述底部蜗轮105与所述底部蜗杆102相互啮合，当转动所述调节手轮103时，所述底部蜗杆102带动所述底部蜗轮105旋转，从而将转动传递给所述角度轴104；所述角度轴104的顶端穿设在所述旋转套杆204内，所述角度轴104的顶端开有径向矩形卡槽106并设置有螺母和弹簧垫圈，所述矩形卡槽106内装入一矩形销，所述矩形销随所述角度轴104穿入所述旋转套杆204的底部通孔内，并卡入所述底部通孔内侧开设的矩形盲孔中，同时紧固所述螺母和所述弹簧垫圈完成底部角度调节组件1和伸缩组件2的连接，因此当所述角度轴104旋转时，所述旋转套杆204以及其上方的所有部件均会随之旋转；所述第一伸缩杆207安装在所述旋转套杆204内，所述第一伸缩杆207沿所述旋转套杆204的内壁在Z轴方向伸缩移动；所述第二伸缩杆208安装在所述第一套杆205内，所述第二伸缩杆208沿所述第一套杆205的内壁在X方向伸缩；所述第三伸缩杆209安装在所述第二套杆206内，所述第三伸缩杆209沿所述第二套杆206的内壁在Y方向伸缩；所述第一伸缩杆207、第二伸缩杆208、第三伸缩杆209的顶端呈直角弯曲形状且设置有固定耳座，所述第一套杆205和第二套杆206的底部设置有相同的固定耳座，因此所述第一伸缩杆207通过所述固定耳座与所述第一套杆205底部利用螺栓固定，所述第二伸缩杆208通过所述固定耳座与所述第二套杆206底部利用螺栓固定；所述顶部调节箱体301设置有前盖和后盖两部分，所述顶部调节箱体301的前盖和后盖的底部均开设有腰鼓孔，所述顶部调节箱体301的前盖和后盖通过所述腰鼓孔与所述第三伸缩杆209的所述固定耳座固定连接，所述顶部调节箱体301的后盖中间部分设置有凸台，用来定位所述顶部蜗杆302，所述顶部调节箱体301的左右两侧的开孔的轴承端盖和未开孔的轴承端盖通过螺钉固定在所述顶部调节箱体301的前盖和后盖上，从而完成对顶部蜗杆302轴系的轴向固定；所述顶部蜗杆302其中一端穿过所述顶部调节箱体301的开孔的轴承端盖与顶部调节手轮303相连；所述顶部调节箱体301的前盖和后盖上均开有轴承孔，其用于定位所述顶部角度轴304以及顶部角度轴304的轴承，所述顶部调节箱体301的前盖和后盖通过螺栓和螺母扣合后，整个顶部角度轴304轴系完成轴向固定；所述顶部角度轴304的两端通过所述两个轴承孔从所述顶部调节箱体301的前盖和后盖突出，所述顶部蜗轮305固定设置在所述顶部角度轴304的中部并与所述顶部蜗杆302相互啮合，当转动所述顶部调节手轮303时，所述顶部蜗杆302会带动所述顶部蜗轮305旋转，从而带动所述顶部角度轴304旋转；所述支撑板402下端开设有半腰鼓槽，所述顶部角度轴304的端部套入所述半腰鼓槽中，通过螺母、弹簧垫圈将所述支撑板402与所述顶部角度轴304固定，完成微调组件4与顶部角度调节组件3的连接，因此当所述顶部角度轴304旋转时，所述支撑板402以及其上方的所有部件均随所述顶部角度轴304旋转；所述支撑板402上端通过螺钉紧固在所述微调台板401底部，所述微调台板401上设置有顶部转轴凸台，所述顶部转轴凸台内部安装有顶部转轴403的轴承和所述顶部转轴403，所述顶部转轴凸台的两端设置有开孔的轴承端盖，所述开孔轴承端盖通过螺钉固定在所述顶部转轴凸台上，从而对所述顶部转轴403轴系进行轴向固定，同时，所述顶部转轴403会从顶部转轴凸台两端的所述开孔的轴承端盖中突出；所述叉形板404的中央设置有空心凸台，将所述空心凸台套入所述微调台板401顶部的所述顶部转轴凸台中并将所述叉形板404固定在所述顶部转轴403的顶部；所述承载轴407与所述承载板406的侧端面固定连接，所述承载轴407被固定在所述叉形板404两端的轴承座中，从而定位在所述叉形板404两侧的U形通孔内；所述PSD传感器(坐标光电池)405固定在所述叉形板404上，用来监测焊接区域内焊接中心发出的光信号，从而使光谱仪的数据采集镜头精确对准焊接中心；所述跟踪组件5根据所述PSD传感器(坐标光电池)405接收到的光信号控制安装在第一套杆205和第二套杆206上的伸缩电机501转动从而控制所述X向伸缩组件202和Y向伸缩组件203动作；所述指示组件6设置有所述底部刻度盘601、底部指针602、标尺603、标尺指针604、顶部刻度盘605和顶部刻度指针606，能够分别定位底部的旋转角度以及X、Y和Z三个方向的伸缩量以及顶部的旋转角度。

如图7和图8所示，所述旋转套杆204内穿设有手动伸缩转轴210，所述第一套杆205和所述第二套杆206内均穿设有自动伸缩转轴211，所述手动伸缩转轴210和两个自动伸缩转轴211的中部均安装有主动锥齿轮212，所述手动伸缩转轴210的第一端突出于所述旋转套杆204安装有一伸缩手柄213，所述两个自动伸缩转轴211的第一端分别突出于所述第一套杆205和所述第二套杆206安装有伸缩手柄213；所述旋转套杆204和第一套杆205、第二套杆206内均设置有隔层214，所述隔层214上转动地固定穿设有从动锥齿轮轴215，所述从动锥齿轮轴215的两端分别与所述伸缩丝杆217和从动锥齿轮216固定连接，所述从动锥齿轮216与所述主动锥齿轮212相互啮合；所述第一伸缩杆207、第二伸缩杆208和第三伸缩杆209的底部均开设有一螺孔，设置在所述旋转套杆204、第一套杆205和第二套杆206上的所述伸缩丝杆217通过所述螺孔分别穿设在所述第一伸缩杆207、第二伸缩杆208和第三伸缩杆209的底部。

本发明的上述实施例所述的一种用于焊接过程监测平台光谱仪位置调节跟踪装置，所述三向伸缩组件2中，所述旋转套杆204、第一套杆205和第二套杆206均设置有伸缩轴凸台219和轴承孔，两个所述自动伸缩转轴211和所述手动伸缩转轴210通过所述轴承孔分别穿设在所述第一套杆205、第二套杆206和旋转套杆204内，所述自动伸缩转轴211和所述手动伸缩转轴210的两端上均设置有伸缩转轴轴承，所述伸缩转轴轴承卡设在所述旋转套杆204、第一套杆205和第二套杆206内保证所述手动伸缩转轴210和所述自动伸缩转轴211转动顺畅；所述旋转套杆204、第一套杆205和第二套杆206均设置有左盖和右盖两部分，所述旋转套杆204、第一套杆205和第二套杆206的左盖和右盖两部分通过螺栓、螺母、平垫圈扣合紧固，通过轴承盖对所述手动伸缩转轴210和两个所述自动伸缩转轴211轴系进行轴向固定；所述旋转套杆204、第一套杆205和第二套杆206内均设有所述隔层214，所述隔层214的通孔内开设有沟槽，所述从动锥齿轮轴215的轴肩卡入所述沟槽内，从而限制所述从动锥齿轮轴215轴系的轴向移动；所述第一伸缩杆207、第二伸缩杆208和第三伸缩杆209的底部均开设有螺孔，所述旋转套杆204、第一套杆205和第二套杆206上的所述伸缩丝杆217分别螺接入所述第一伸缩杆207、第二伸缩杆208和第三伸缩杆209内；所述第一伸缩杆207、第二伸缩杆208和第三伸缩杆209分别插设在所述旋转套杆204、第一套杆205和第二套杆206内，所述第一伸缩杆207、第二伸缩杆208和第三伸缩杆209的外壁上均设置有限位凸台218，所述限位凸台218与所述旋转套杆204、第一套杆205和第二套杆206内壁上开有的矩形限位槽配合，对所述第一伸缩杆207、第二伸缩杆208和第三伸缩杆209起轴向导向和径向限位的作用；当所述手动伸缩转轴210或所述自动伸缩转轴211转动时，所述主动锥齿轮212带动所述从动锥齿轮216旋转将转动传递给所述从动锥齿轮轴215，所述从动锥齿轮轴215的一端与所述伸缩丝杆217固定连接，所述从动锥齿轮轴215转动时，所述伸缩丝杆217与所述第一伸缩杆207、第二伸缩杆208和第三伸缩杆209的底部开有的螺纹孔形成丝杆螺母副，所述第一伸缩杆207、第二伸缩杆208和第三伸缩杆209能够在所述伸缩丝杆217上进行轴向移动，且能够保持自锁。

如图2、图7、图13和图14所示，所述第一套杆205和第二套杆206的伸缩轴凸台219上均设置有电机支撑架502，所述自动伸缩转轴211的第二端穿入所述电机支撑架502的第一端内设置有轴连接块503，所述伸缩电机501安装在所述电机支撑架502的第二端；所述伸缩电机输出轴504上设置有花键505，通过所述花键505，所述伸缩电机输出轴504上滑动地设置有电机连接块506；所述电机支撑架502在位于所述伸缩电机输出轴504的外围套设有弹簧507，所述弹簧507的一端接触所述电机支撑架502，另一端抵设在所述电机连接块506上；所述轴连接块503和所述电机连接块506的端面均设置有多个柱销508。

其中，所述电机支撑架502上开设有矩形通槽509和换挡槽510，所述矩形通槽509内通过所述球铰支座511穿设有一换挡杆512，所述换挡杆512的底部设置有固定球513；所述电机连接块506上开设有控制环槽514，所述控制环槽514内卡设有一换挡扎盘515，所述换挡扎盘515上开设有一矩形槽516，所述矩形槽516用于装入所述固定球513。

本发明的上述实施例所述的一种用于焊接过程监测平台光谱仪位置调节跟踪装置，所述电机支撑架502通过螺纹通孔安装在所述第一套杆205和第二套杆206的所述伸缩轴凸台219上；所述伸缩电机501安装在所述电机支撑架502上，所述伸缩电机输出轴504通过所述花键505与开设有花键槽的所述电机连接块506相连，所述弹簧507抵设在所述电机支撑架502与所述电机连接块506之间；所述电机连接块506上开设有所述控制环槽514与所述换挡扎盘515进行配合，使所述电机连接块506转动时，所述换挡扎盘515保持位置不动；所述换挡扎盘515上开设有所述矩形槽516，将换挡杆512上所述固定球513从所述矩形槽516一端套入，完成所述换挡杆512与所述换挡扎盘515的连接；所述换挡杆512与固定在所述电机支撑架502上的所述球铰支座511配合后绕所述球铰支座511转动，并沿所述矩形通槽509方向移动；当不需要实现跟踪功能时，推动所述换挡杆512绕球铰支座511转动，使其卡入换挡槽510内，从而牵动所述换挡扎盘515带动所述电机连接块506在所述伸缩电机输出轴504的所述花键505上滑动并压缩弹簧507，使所述电机连接块506上的多个所述柱销508与所述轴连接块503上的多个所述柱销508脱离，跟踪动作取消；当需要实现跟踪功能时，将所述换挡杆512推出换挡槽510，使被压缩弹簧507推动所述电机连接块506在所述花键505上滑动并与所述轴连接块503通过所述柱销508啮合，然后由所述PSD传感器(坐标光电池)405接收到焊接区域的光信号，再将光信号转变为携带有焊接区域中心坐标值的电信号后输送给控制系统，通过控制系统对电信号处理后控制驱动器发出脉冲信号驱动所述伸缩电机501转动，从而达到将所述伸缩电机501的旋转运动传递到所述轴连接块503的目的，进而驱动与所述轴连接块503固定连接的所述自动伸缩转轴211，使X、Y向伸缩组件202和203完成伸缩运动，最终实现跟踪动作。

如图2、图5、图7、图9和图11所示，所述底部刻度盘601环绕所述旋转套杆204设置在所述调节箱体101的顶面，所述底部指针602设置在靠近所述旋转套杆204底部的位置；所述标尺603共设置有三个，分别安装在所述旋转套杆204、第一套杆205和第二套杆206的外侧面顶部，所述标尺指针604共设置有三个，分别安装在所述第一伸缩杆207、第二伸缩杆208和第三伸缩杆209的外侧；所述顶部刻度盘605设置在所述顶部调节箱体301的前侧面，所述顶部刻度指针606穿设在所述顶部角度轴304的前端面上。

本发明的上述实施例所述的一种用于焊接过程监测平台光谱仪位置调节跟踪装置，所述底部刻度盘601通过设置在所述调节箱体101顶面上的矩形孔和螺孔固定，所述底部刻度盘601与所述底部指针602相互配合精确指示所述旋转套杆204绕Z轴的旋转角度；所述标尺603和所述标尺指针604相互配合精确指示光谱仪装置X、Y、Z轴三个方向伸缩的距离；所述顶部刻度盘605通过设置在所述顶部调节箱体301前侧面上的矩形孔和螺孔固定，所述顶部刻度盘605和所述顶部刻度指针606精确指示所述承载板406绕顶部角度轴304的旋转角度。

如图2和图11和图12所示，所述台板旋转电机408通过一台板支架413固定安装在所述微调台板401的底面下侧，所述台板旋转电机输出轴409的端头与所述顶部转轴403的底部均设置有锥齿轮412，所述台板旋转电机输出轴409通过两个所述锥齿轮412相互啮合，将转动传递给所述顶部转轴403。

其中，所述叉形板旋转电机410通过一叉形板支架414固定安装在所述叉形板404的侧面外侧，所述叉形板旋转电机输出轴411穿过所述叉形板支架414固定连接所述承载轴407。

其中，所述承载板406上开设有多条T型槽415。

本发明的上述实施例所述的一种用于焊接过程监测平台光谱仪位置调节跟踪装置，所述台板旋转电机输出轴409旋转时，两个相啮合的所述锥齿轮412将旋转运动传到顶部转轴403，驱动安装在其上的叉形板404；所述叉形板旋转电机输出轴411与所述承载板406一端的所述承载轴407固定连接，所述承载板406与所述叉形板旋转电机410联动；设置在所述承载板406上的所述T型槽415用于安装固定光谱仪。

本发明的上述实施例所述的一种用于焊接过程监测平台光谱仪位置调节跟踪装置，将光谱仪安装在所述承载板406的所述T型槽415上，首先对装置进行粗调，通过转动所述调节手轮103改变所述旋转套杆204绕Z轴的旋转角度，由设置在所述调节箱体101顶面上的所述底部刻度盘601和设置在靠近所述旋转套杆204底部的位置的所述底部指针602指示出旋转的角度刻度值，通过刻度值可以获取光谱仪装置绕Z轴方向的转角大小；在完成底部角度调节后，对三向伸缩距离进行调节，通过所述伸缩手柄213改变X、Y和Z的轴向伸缩距离，同时所述标尺603和标尺指针604实时指示出每个方向伸缩的距离；完成X、Y和Z三向伸缩距离调节后，转动所述顶部调节手轮303改变所述微调台板401的转动角度，从而装载有光谱仪的所述承载板406随之转动，同时所述顶部刻度盘605和所述顶部刻度指针606指示所述承载板406绕顶部角度轴304的旋转角度；通过记录光谱仪装置X、Y和Z的三向伸缩距离，旋转套杆204绕Z轴的旋转角度以及承载板406绕顶部角度轴304的旋转角度即可满足粗调重复定位的要求，即在下一次焊接时，根据所记录下的位移值和角度值转动手柄即可完成光谱仪装置的初步重复定位；完成粗调后，光谱仪的镜头已经对准了焊接区域；对装置进行微调时，所述PSD传感器(坐标光电池)405在接收到焊接平台平面内焊接中心发出的光信号后，将光信号转变为携带有焊接区域中心坐标值的电信号后输送给控制系统，通过控制系统对电信号进行处理后，由控制系统控制驱动器发送脉冲信号给所述台板旋转电机408与叉形板旋转电机410对微调组件4进行相应方向的微调，调节完成后电机进行自锁，这样通过两个方向的微调，即可使光谱仪数据采集镜头精确对准焊接区域中心。当需要对焊接过程进行跟踪监测时，先确保光谱仪数据采集镜头已精确对准焊接区域中心，然后将所述换挡杆512推出换挡槽510，使所述电机连接块506上的多个柱销508与所述轴连接块503上的多个柱销508相啮合，然后所述PSD传感器(坐标光电池)405接收到焊接区域的光信号，再将光信号转变为携带有焊接区域中心坐标值的电信号后输送给控制系统，通过控制系统对电信号处理后控制驱动器发出脉冲信号驱动两个所述伸缩电机501转动，使X、Y向伸缩组件202和203完成伸缩运动，最终实现对焊接中心的跟踪动作。

本发明的上述实施例所述的一种用于焊接过程监测平台光谱仪位置调节跟踪装置，通过底部角度调节组件、顶部角度调节组件、三向伸缩组件、微调组件、跟踪组件和指示组件，光谱仪能够在焊接监测平台上快速准确地找到合适的监测位置，且其数据采集镜头精确地对准焊接中心，所调节的角度方向、长度方向均能够保持自锁状态，具有刻度实时显示功能，满足重复定位要求；另外，跟踪组件可对位置不断变化的焊接中心进行实时监测，更好地适应不同焊接工艺的需求；本发明结构紧凑新颖、操作简便、能够很好地迅速确定光谱仪在焊接平台上的监测位置，从而大大减少焊接时耗费在光谱仪位置调节上所用的时间。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于焊接过程监测平台光谱仪位置调节跟踪装置，其特征在于，包括:

底部角度调节组件(1)，所述底部角度调节组件(1)包括有一调节箱体(101)，所述调节箱体(101)内穿设有一底部蜗杆(102)，所述底部蜗杆(102)的两端通过轴承端盖转动地安装在所述调节箱体(101)两侧，所述底部蜗杆(102)的其中一端突出于所述调节箱体(101)设置有一调节手轮(103)；所述调节箱体(101)的顶部突出地穿设有一角度轴(104)，所述角度轴(104)的中部设置有一底部蜗轮(105)，所述底部蜗轮(105)与所述底部蜗杆(102)相互啮合；

三向伸缩组件(2)，所述三向伸缩组件(2)包括有Z向伸缩组件(201)、X向伸缩组件(202)和Y向伸缩组件(203)；所述Z向伸缩组件(201)设置有一旋转套杆(204)，所述旋转套杆(204)插设在所述调节箱体(101)的顶部凹槽内，所述旋转套杆(204)的底部开设有一角度轴通孔，所述角度轴(104)固定穿设在所述角度轴通孔内；所述X向伸缩组件(202)和Y向伸缩组件(203)分别设置有第一套杆(205)和第二套杆(206)，所述Z向伸缩组件(201)、X向伸缩组件(202)和Y向伸缩组件(203)分别设置有第一伸缩杆(207)、第二伸缩杆(208)和第三伸缩杆(209)；所述第一伸缩杆(207)、第二伸缩杆(208)和第三伸缩杆(209)的顶端呈直角弯曲形状，所述第一伸缩杆(207)安装在所述旋转套杆(204)内，第二伸缩杆(208)和第三伸缩杆(209)分别安装在第一套杆(205)和第二套杆(206)内，所述第一伸缩杆(207)顶部连接所述第一套杆(205)底部，所述第二伸缩杆(208)顶部连接所述第二套杆(206)底部；

顶部角度调节组件(3)，所述顶部角度调节组件(3)包括有一顶部调节箱体(301)，所述顶部调节箱体(301)的底部与所述第三伸缩杆(209)的顶部固定连接；所述顶部调节箱体(301)左右两侧穿设有一顶部蜗杆(302)，所述顶部蜗杆(302)的两端通过轴承端盖转动地安装在所述顶部调节箱体(301)两侧，所述顶部蜗杆(302)的其中一端突出于所述顶部调节箱体(301)安装有一顶部调节手轮(303)；所述顶部调节箱体(301)前后两侧突出地穿设有一顶部角度轴(304)，所述顶部角度轴(304)的中部设置有一顶部蜗轮(305)，所述顶部蜗轮(305)与所述顶部蜗杆(302)相互啮合；

微调组件(4)，所述微调组件(4)包括有微调台板(401)，所述微调台板(401)的底部相对固定安装有两个支撑板(402)，所述两个支撑板(402)的底端分别卡设在所述顶部角度轴(304)突出于所述顶部调节箱体(301)的两端；所述微调台板(401)的中心设置有一轴承端盖，所述轴承端盖内穿设有一顶部转轴(403)；所述微调组件(4)还设置有一叉形板(404)，所述叉形板(404)通过所述顶部转轴(403)安装在所述微调台板(401)上，所述叉形板(404)的一个侧面设置有一PSD传感器(405)，所述叉形板(404)的两个侧面上均开设有U形通孔，所述叉形板(404)的两个侧面之间设置有承载板(406)，所述承载板(406)两端分别设置有承载轴(407)，所述承载轴(407)转动地安装在所述两个U形通孔内；所述微调组件(4)还包括台板旋转电机(408)和叉形板旋转电机(410)；

跟踪组件(5)，所述跟踪组件(5)包括有伸缩电机(501)，所述跟踪组件(5)分别安装在第一套杆(205)和第二套杆(206)上；

指示组件(6)，所述指示组件(6)设置有底部刻度盘(601)、底部指针(602)、标尺(603)、标尺指针(604)、顶部刻度盘(605)和顶部刻度指针(606)。

2.根据权利要求1所述的一种用于焊接过程监测平台光谱仪位置调节跟踪装置，其特征在于，所述旋转套杆(204)内穿设有手动伸缩转轴(210)，所述第一套杆(205)和所述第二套杆(206)内均穿设有自动伸缩转轴(211)，所述手动伸缩转轴(210)和两个自动伸缩转轴(211)的中部均安装有主动锥齿轮(212)，所述手动伸缩转轴(210)的第一端突出于所述旋转套杆(204)安装有一伸缩手柄(213)，所述两个自动伸缩转轴(211)的第一端分别突出于所述第一套杆(205)和所述第二套杆(206)安装有伸缩手柄(213)；所述旋转套杆(204)和第一套杆(205)、第二套杆(206)内均设置有隔层(214)，所述隔层(214)上转动地固定穿设有从动锥齿轮轴(215)，所述从动锥齿轮轴(215)的两端分别与伸缩丝杆(217)和从动锥齿轮(216)固定连接，所述从动锥齿轮(216)与所述主动锥齿轮(212)相互啮合；所述第一伸缩杆(207)、第二伸缩杆(208)和第三伸缩杆(209)的底部均开设有一螺孔，设置在所述旋转套杆(204)、第一套杆(205)和第二套杆(206)上的所述伸缩丝杆(217)通过所述螺孔分别穿设在所述第一伸缩杆(207)、第二伸缩杆(208)和第三伸缩杆(209)的底部。

3.根据权利要求2所述的一种用于焊接过程监测平台光谱仪位置调节跟踪装置，其特征在于，所述第一套杆(205)和第二套杆(206)的伸缩轴凸台(219)上均设置有电机支撑架(502)，所述自动伸缩转轴(211)的第二端穿入所述电机支撑架(502)的第一端内设置有轴连接块(503)，所述伸缩电机(501)安装在所述电机支撑架(502)的第二端；伸缩电机输出轴(504)上设置有花键(505)，通过所述花键(505)，所述伸缩电机输出轴(504)上滑动地设置有电机连接块(506)；所述电机支撑架(502)在位于所述伸缩电机输出轴(504)的外围套设有弹簧(507)，所述弹簧(507)的一端接触所述电机支撑架(502)，另一端抵设在所述电机连接块(506)上；所述轴连接块(503)和所述电机连接块(506)的端面均设置有多个柱销(508)。

4.根据权利要求3所述的一种用于焊接过程监测平台光谱仪位置调节跟踪装置，其特征在于，所述电机支撑架(502)上开设有矩形通槽(509)和换挡槽(510)，所述矩形通槽(509)内通过球铰支座(511)穿设有一换挡杆(512)，所述换挡杆(512)的底部设置有固定球(513)；所述电机连接块(506)上开设有控制环槽(514)，所述控制环槽(514)内卡设有一换挡扎盘(515)，所述换挡扎盘(515)上开设有一矩形槽(516)，所述矩形槽(516)用于装入所述固定球(513)。

5.根据权利要求1所述的一种用于焊接过程监测平台光谱仪位置调节跟踪装置，其特征在于，所述底部刻度盘(601)环绕所述旋转套杆(204)设置在所述调节箱体(101)的顶面，所述底部指针(602)设置在靠近所述旋转套杆(204)底部的位置；所述标尺(603)共设置有三个，分别安装在所述旋转套杆(204)、第一套杆(205)和第二套杆(206)的外侧面顶部，所述标尺指针(604)共设置有三个，分别安装在所述第一伸缩杆(207)、第二伸缩杆(208)和第三伸缩杆(209)的外侧；所述顶部刻度盘(605)设置在所述顶部调节箱体(301)的前侧面，所述顶部刻度指针(606)穿设在所述顶部角度轴(304)的前端面上。

6.根据权利要求1所述的一种用于焊接过程监测平台光谱仪位置调节跟踪装置，其特征在于，所述台板旋转电机(408)通过一台板支架(413)固定安装在所述微调台板(401)的底面下侧，台板旋转电机输出轴(409)的端头与所述顶部转轴(403)的底部均设置有锥齿轮(412)，所述台板旋转电机输出轴(409)通过两个所述锥齿轮(412)相互啮合，将转动传递给所述顶部转轴(403)。

7.根据权利要求1所述的一种用于焊接过程监测平台光谱仪位置调节跟踪装置，其特征在于，所述叉形板旋转电机(410)通过一叉形板支架(414)固定安装在所述叉形板(404)的侧面外侧，叉形板旋转电机输出轴(411)穿过所述叉形板支架(414)固定连接所述承载轴(407)。

8.根据权利要求1所述的一种用于焊接过程监测平台光谱仪位置调节跟踪装置，其特征在于，所述承载板(406)上开设有多条T型槽(415)。

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