CN111299759B - 一种激光焊缝跟踪精度检测系统、检测方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种激光焊缝跟踪精度检测系统、检测方法和装置，涉及检测领域，通过将激光测距传感器设置在六自由度机械臂的焊枪上，并与检测标板结构中竖向设置的标准板相对，以测试到标准板的距离参数；检测标板结构中还包括与标准板呈90°角设置的平板，平板的上表面设置有直线焊缝；在检测激光焊缝跟踪精度过程中，使直线焊缝与标准板表面平行；在激光焊缝跟踪器控制焊枪跟踪焊缝时，根据激光测距传感器输出的距离参数偏差来分析得到激光焊缝跟踪精度，从而实现对激光焊缝跟踪精度的精确检测过程。

Description

一种激光焊缝跟踪精度检测系统、检测方法和装置

技术领域

本申请属于焊接领域，具体涉及一种激光焊缝跟踪精度检测系统、检测方法和装置。

背景技术

激光焊缝跟踪，主要是指使用激光器、光学传感器和中央处理器等利用光学传播与成像原理，得到激光扫描区域内各个点的位置信息，通过复杂的程序算法完成对常见焊缝的在线实时检测；通过计算检测到的焊缝与焊枪之间的偏差，引导运动执行机构实时纠正偏差，以精确引导焊枪自动焊接，从而实现对焊接过程中焊缝的智能实时跟踪。

在实际生产操作中，激光焊缝跟踪精度直接影响焊接效果。因此，准确检测激光焊缝跟踪精度对焊接操作有着重要的意义。

发明内容

为至少在一定程度上解决目前市场上没有成熟的检测激光焊缝跟踪精度的技术问题，本申请提供一种激光焊缝跟踪精度检测系统、检测方法和装置，用于实现对激光焊缝跟踪精度的准确检测。

为实现以上目的，本申请采用如下技术方案：

第一方面，提供了一种激光焊缝跟踪精度检测系统，包括：六自由度机械臂、激光焊缝跟踪器、激光测距传感器、检测标板结构；

所述激光焊缝跟踪器设置在所述六自由度机械臂上，用于控制所述六自由度机械臂上的焊枪跟踪焊缝；

所述激光测距传感器设置在所述焊枪上，并与所述检测标板结构中竖向设置的标准板相对，用于测试到所述标准板的距离参数；所述检测标板结构中还包括与所述标准板呈90°角设置的平板，所述平板的上表面设置有直线焊缝；

在检测激光焊缝跟踪精度过程中，所述直线焊缝与所述标准板表面平行。

如上所述的激光焊缝跟踪精度检测系统中，所述检测标板结构中还包括立板，所述立板与所述平板呈90°角固定连接，所述立板上设置有转轴基座，所述标准板与所述转轴基座通过竖向贯穿其本体的圆柱销沿水平方向呈相对可旋转连接。

如上所述的激光焊缝跟踪精度检测系统中，所述检测标板结构中还包括：设置在所述立板上的第一拉簧挂接部，设置在所述标准板上的第二拉簧挂接部，以及设置在所述立板上并沿水平方向可移动的推顶结构；位于所述第一拉簧挂接部和所述第二拉簧挂接部之间挂接有弹簧；所述标准板受所述推顶结构以及所述弹簧的反向压力而固定在指定位置。

如上所述的激光焊缝跟踪精度检测系统中，所述平板包括第一坡口板和第二坡口板，所述第一坡口板和第二坡口板在坡口处拼接，形成所述焊缝。

如上所述的激光焊缝跟踪精度检测系统中，还包括：转接板，用于将所述激光测距传感器固定在所述焊枪上，并使所述激光测距传感器相对所述焊枪转动。

如上所述的激光焊缝跟踪精度检测系统中，还包括：水平工作台，用于承载所述检测标板结构。

如上所述的激光焊缝跟踪精度检测系统中，所述第一拉簧挂接部、所述第二拉簧挂接部、所述推顶结构分别为螺钉。

第二方面，提供了一种激光焊缝跟踪精度检测方法，适用于第一方面所述的激光焊缝跟踪精度检测系统，包括：

将检测标板机构放置在水平工作台上；

将激光测距传感器通过转接板固定在焊枪上，且激光发射方向整体正对标准板；

打开六自由度机械臂和所述激光测距传感器，通过调整推顶结构，使所述激光测距传感器在焊缝起点测量的距离参数等于在焊缝终点测量的距离参数；

将焊枪位置停留在所述焊缝起点或者所述焊缝终点，通过所述转接板调整所述激光测距传感器的转动方向，使所述激光测距传感器测量的距离参数最小；

打开激光焊缝跟踪器，运行激光跟踪焊接程序，读取所述激光测距传感器的输出数据，并根据输出数据的数据偏差确定激光焊缝跟踪精度。

第三方面，提供了一种激光焊缝跟踪精度检测装置，适用于第一方面所述激光焊缝跟踪精度检测系统，包括：

放置模块，用于将检测标板机构放置在水平工作台上；

安置模块，用于将激光测距传感器通过转接板固定在焊枪上，且激光发射方向整体正对标准板；

第一调节模块，用于打开六自由度机械臂和所述激光测距传感器，通过调整推顶结构，使所述激光测距传感器在焊缝起点测量的距离参数等于在焊缝终点测量的距离参数；

第二调节模块，用于将焊枪位置停留在所述焊缝起点或者所述焊缝终点，通过所述转接板调整所述激光测距传感器的转动方向，使所述激光测距传感器测量的距离参数最小；

精度检测模块，用于打开激光焊缝跟踪器，运行激光跟踪焊接程序，读取所述激光测距传感器的输出数据，并根据输出数据的数据偏差确定激光焊缝跟踪精度。

本发明实施例提供的激光焊缝跟踪精度检测系统、检测方法和装置，通过将激光测距传感器设置在六自由度机械臂的焊枪上，并与检测标板结构中竖向设置的标准板相对，以测试到标准板的距离参数；检测标板结构中还包括与标准板呈90°角设置的平板，平板的上表面设置有直线焊缝；在检测激光焊缝跟踪精度过程中，使直线焊缝与标准板表面平行；在激光焊缝跟踪器控制焊枪跟踪焊缝时，根据激光测距传感器输出的距离参数偏差来分析得到激光焊缝跟踪精度，从而实现对激光焊缝跟踪精度的精确检测过程。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本申请实施例中激光焊缝跟踪精度检测系统结构示意图；

图2为本申请实施例中检测标板结构示意图；

图3为本申请实施例中转接板结构示意图；

图4为本申请实施例中激光焊缝跟踪精度检测方法流程图；

图5为本申请实施例中激光焊缝跟踪精度检测装置结构示意图。

附图标号说明

1-六自由度机械臂、2激光焊缝跟踪器、3-激光测距传感器、4-检测标板结构、41-标准板、42-平板、421-第一坡口板、422-第二坡口板、43-焊缝、44-立板、45-转轴基座、46-圆柱销、47-第一拉簧挂接部、48-第二拉簧挂接部、49-推顶结构、50-弹簧、5-焊枪、6-水平工作台、7-转接板。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本申请所保护的范围。

实施例一

本实施例提供一种激光焊缝跟踪精度检测系统，如图1所示，该激光焊缝跟踪精度检测系统包括：六自由度机械臂1、激光焊缝跟踪器2、激光测距传感器3、检测标板结构4；其中，

激光焊缝跟踪器2设置在六自由度机械臂1上，用于控制六自由度机械臂1上的焊枪5跟踪焊缝；

激光测距传感器3设置在焊枪5上，并与检测标板结构4中竖向设置的标准板41相对，用于测试到标准板41的距离参数；检测标板结构4中还包括与标准板41呈90°角设置的平板42，平板42的上表面设置有直线焊缝43；

在检测激光焊缝跟踪精度过程中，直线焊缝43与标准板41表面平行。

在一具体实施例中，如图1中所示，上述激光焊缝跟踪精度检测系统还可包括一水平工作台6，可将检测标板机构4放置在水平工作台6上。

在检测激光焊缝跟踪精度过程中，使直线焊缝43与标准板41表面平行，激光测距传感器3随焊枪5沿焊缝移动。根据激光测距传感器3测试到标准板41的距离参数的偏差可以分析得到激光焊缝跟踪精度。

在一具体实施例中，结合图1、图2所示，检测标板结构4中还包括立板44，立板44与平板42呈90°角固定连接，立板44上设置有转轴基座45，标准板41与转轴基座45通过竖向贯穿其本体的圆柱销46沿水平方向呈相对可旋转连接。

具体地，通过圆柱销46可以实现标准板41相对转轴基座45水平转动，从而可以调整标准板41的位置，使其与直线焊缝43平行。

在一具体实施例中，如图2中所示，检测标板结构4中还可包括：设置在立板44上的第一拉簧挂接部47，设置在标准板41上的第二拉簧挂接部48，以及设置在立板44上并沿水平方向可移动的推顶结构49；位于第一拉簧挂接部47和第二拉簧挂接部48之间挂接有弹簧50；标准板41受推顶结构49以及弹簧50的反向压力而固定在指定位置。

具体地，推顶结构49可以贯穿立板44沿水平方向移动，从而对标准板41沿远离立板44的方向施力；同时，弹簧50发生弹性伸展对标准板41沿靠近立板44的方向施力。这两个反方向的力同时对标准板41作用，使其固定在特定位置。

在一具体实施例中，上述第一拉簧挂接部47、第二拉簧挂接部48、推顶结构49可分别为螺钉。

在一具体实施例中，如图2中所示，平板42包括第一坡口板421和第二坡口板422，第一坡口板421和第二坡口板422在坡口处拼接，形成焊缝43。通过拼接坡口形成焊缝便于设备更换和组装，降低一体焊缝容易导致的损坏维修成本。

在一具体实施例中，如图3中所示，上述激光焊缝跟踪精度检测系统还包括：转接板7，用于将激光测距传感器3固定在焊枪5上，并使激光测距传感器3相对焊枪5转动。通过调整激光测距传感器3的姿态位置，使得激光测距传感器3的激光发射口与标准板41正对。

本发明实施例提供的激光焊缝跟踪精度检测系统，通过将激光测距传感器设置在六自由度机械臂的焊枪上，并与检测标板结构中竖向设置的标准板相对，以测试到标准板的距离参数；检测标板结构中还包括与标准板呈90°角设置的平板，平板的上表面设置有直线焊缝；在检测激光焊缝跟踪精度过程中，使直线焊缝与标准板表面平行；在激光焊缝跟踪器控制焊枪跟踪焊缝时，可根据激光测距传感器输出的距离参数偏差来分析得到激光焊缝跟踪精度，从而实现对激光焊缝跟踪精度的精确检测过程。

实施例二

为配合实现控制上述激光焊缝跟踪精度检测系统，完成精度检测，本发明实施例提供一种激光焊缝跟踪精度检测方法，如图4所示，该检测方法包括具体步骤如下。

S410，将检测标板机构放置在水平工作台上。

S420，将激光测距传感器通过转接板固定在焊枪上，且激光发射方向整体正对标准板。

S430，打开六自由度机械臂和激光测距传感器，通过调整推顶结构，使激光测距传感器在焊缝起点测量的距离参数等于在焊缝终点测量的距离参数。

例如，运行六自由度机械臂使焊枪移至(直线焊缝)焊接起点，记录激光测距传感器的距离参数，然后运行六自由度机械臂使焊枪移至(直线焊缝)焊接终点，记录激光测距传感器的距离参数；对照两组参数，若不相等，则调整推顶结构，使标准板发生微小角度的旋转，然后重新记录和对比激光测距传感器在焊接起点和焊接终点所测量的距离参数，反复操作上述过程，最终使位于焊接起点和位于焊接终点测量的距离参数相等。该过程的目的是使标准板和焊缝平行。

S440，将焊枪位置停留在焊缝起点或者焊缝终点，通过转接板调整激光测距传感器的转动方向，使激光测距传感器测量的距离参数最小。该过程的目的是使激光测距传感器正对标准板。

S450，打开激光焊缝跟踪器，运行激光跟踪焊接程序，读取激光测距传感器的输出数据，并根据输出数据的数据偏差确定激光焊缝跟踪精度。

本发明实施例提供的激光焊缝跟踪精度检测方法，通过将激光测距传感器设置在六自由度机械臂的焊枪上，并与检测标板结构中竖向设置的标准板相对，以测试到标准板的距离参数；检测标板结构中还包括与标准板呈90°角设置的平板，平板的上表面设置有直线焊缝；在检测激光焊缝跟踪精度过程中，使直线焊缝与标准板表面平行；在激光焊缝跟踪器控制焊枪跟踪焊缝时，根据激光测距传感器输出的距离参数偏差来分析得到激光焊缝跟踪精度，从而实现对激光焊缝跟踪精度的精确检测过程。

实施例三

为配合实现上述激光焊缝跟踪精度检测方法，本发明实施例提供一种激光焊缝跟踪精度检测装置，如图5所示，该装置包括：

放置模块510，用于将检测标板机构放置在水平工作台上；

安置模块520，用于将激光测距传感器通过转接板固定在焊枪上，且激光发射方向整体正对标准板；

第一调节模块530，用于打开六自由度机械臂和激光测距传感器，通过调整推顶结构，使激光测距传感器在焊缝起点测量的距离参数等于在焊缝终点测量的距离参数；

第二调节模块540，用于将焊枪位置停留在焊缝起点或者焊缝终点，通过转接板调整激光测距传感器的转动方向，使激光测距传感器测量的距离参数最小；

精度检测模块550，用于打开激光焊缝跟踪器，运行激光跟踪焊接程序，读取激光测距传感器的输出数据，并根据输出数据的数据偏差确定激光焊缝跟踪精度。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为：表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种激光焊缝跟踪精度检测系统，其特征在于，包括：六自由度机械臂、激光焊缝跟踪器、激光测距传感器、检测标板结构；

所述激光焊缝跟踪器设置在所述六自由度机械臂上，用于控制所述六自由度机械臂上的焊枪跟踪焊缝；

所述激光测距传感器设置在所述焊枪上，并与所述检测标板结构中竖向设置的标准板相对，用于测试到所述标准板的距离参数；所述检测标板结构中还包括与所述标准板呈90°角设置的平板，所述平板的上表面设置有直线焊缝；

在检测激光焊缝跟踪精度过程中，所述直线焊缝与所述标准板表面平行。

2.根据权利要求1所述的激光焊缝跟踪精度检测系统，其特征在于，所述检测标板结构中还包括立板，所述立板与所述平板呈90°角固定连接，所述立板上设置有转轴基座，所述标准板与所述转轴基座通过竖向贯穿其本体的圆柱销沿水平方向呈相对可旋转连接。

3.根据权利要求2所述的激光焊缝跟踪精度检测系统，其特征在于，所述检测标板结构中还包括：设置在所述立板上的第一拉簧挂接部，设置在所述标准板上的第二拉簧挂接部，以及设置在所述立板上并沿水平方向可移动的推顶结构；位于所述第一拉簧挂接部和所述第二拉簧挂接部之间挂接有弹簧；所述标准板受所述推顶结构以及所述弹簧的反向压力而固定在指定位置。

4.根据权利要求1所述的激光焊缝跟踪精度检测系统，其特征在于，所述平板包括第一坡口板和第二坡口板，所述第一坡口板和第二坡口板在坡口处拼接，形成所述焊缝。

5.根据权利要求3所述的激光焊缝跟踪精度检测系统，其特征在于，还包括：转接板，用于将所述激光测距传感器固定在所述焊枪上，并使所述激光测距传感器相对所述焊枪转动。

6.根据权利要求5所述的激光焊缝跟踪精度检测系统，其特征在于，还包括：水平工作台，用于承载所述检测标板结构。

7.根据权利要求3所述的激光焊缝跟踪精度检测系统，其特征在于，所述第一拉簧挂接部、所述第二拉簧挂接部、所述推顶结构分别为螺钉。

8.一种激光焊缝跟踪精度检测方法，适用于权利要求6所述的激光焊缝跟踪精度检测系统，其特征在于，包括：

将检测标板机构放置在水平工作台上；

将激光测距传感器通过转接板固定在焊枪上，且激光发射方向整体正对标准板；

打开六自由度机械臂和所述激光测距传感器，通过调整推顶结构，使所述激光测距传感器在焊缝起点测量的距离参数等于在焊缝终点测量的距离参数；

将焊枪位置停留在所述焊缝起点或者所述焊缝终点，通过所述转接板调整所述激光测距传感器的转动方向，使所述激光测距传感器测量的距离参数最小；

打开激光焊缝跟踪器，运行激光跟踪焊接程序，读取所述激光测距传感器的输出数据，并根据输出数据的数据偏差确定激光焊缝跟踪精度。

9.一种激光焊缝跟踪精度检测装置，适用于权利要求6所述激光焊缝跟踪精度检测系统，其特征在于，包括：

放置模块，用于将检测标板机构放置在水平工作台上；

安置模块，用于将激光测距传感器通过转接板固定在焊枪上，且激光发射方向整体正对标准板；

第一调节模块，用于打开六自由度机械臂和所述激光测距传感器，通过调整推顶结构，使所述激光测距传感器在焊缝起点测量的距离参数等于在焊缝终点测量的距离参数；

第二调节模块，用于将焊枪位置停留在所述焊缝起点或者所述焊缝终点，通过所述转接板调整所述激光测距传感器的转动方向，使所述激光测距传感器测量的距离参数最小；

精度检测模块，用于打开激光焊缝跟踪器，运行激光跟踪焊接程序，读取所述激光测距传感器的输出数据，并根据输出数据的数据偏差确定激光焊缝跟踪精度。

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