CN112406112A - 一种超声波塑胶熔接系统 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种超声波塑胶熔接系统，其包括红外热像采集端，设置于底模的侧方，用于采集上工件和下工件熔接处上工件和下工件的红外图像并输出当前热量分布信息；图像处理模块，连接于红外热像采集端的输出端，图像处理模块内存储有预设的基准热量分布信息和误差信息，将当前热量分布信息与基准热量分布信息进行比对，计算当前热量分布信息与基准热量分布信息之间的差异度信息大于误差信息则输出提示信息；警示单元，连接于图像处理模块，响应于提示信息并警示。本申请具有便于工作人员及时对出现误差的熔接系统进行调整的效果。

Description

一种超声波塑胶熔接系统
技术领域
本申请涉及熔接设备的技术领域，尤其是涉及一种超声波塑胶熔接系统。
背景技术
塑料熔接是指用加热方法使两个塑料制件的接触面同时熔，从而使它们结合成个整体的连接方法，仅适用于热塑性塑料连接。
相关技术的超声波塑胶熔接机可参考授权公告号为CN205705265U的中国专利，其公开了一种塑胶熔接的超声波熔接装置，其包括超声波发生器和伸缩杆，所述超声波发生器固定安装在超声波熔接装置的上方，所述超声波发生器的下方设置有连接固定台，所述连接固定台上安装有纵向传动杆，且纵向传动杆上设置有固定卡，所述纵向传动杆的左右两侧安装有横向传动杆，所述伸缩杆安装在连接固定台的下方。
针对上述中的相关技术，发明人认为存在以下缺陷：熔接机以预定的熔接时间、延迟时间，当熔接机因为电源供电电压不稳、或者是焊头与底模对工件物件接触不良等因素而造成工件熔接不良。
发明内容
为了便于工作人员及时对出现误差的熔接系统进行调整，本申请提供一种超声波塑胶熔接系统。
本申请提供的一种超声波塑胶熔接系统采用如下的技术方案：
一种超声波塑胶熔接系统，包括：
底模，用于放置待熔接工件；
工作台，用于放置底模；
焊头，用于熔接工件；
机械臂，用于驱动焊头沿竖直方向升降；
控制系统，用于控制机械臂带动焊头沿竖直方向升降；
红外热像采集端，设置于底模的侧方，用于采集上工件和下工件熔接处上工件和下工件的红外图像并输出当前热量分布信息；
图像处理模块，连接于红外热像采集端的输出端，图像处理模块内存储有预设的基准热量分布信息和误差信息，将当前热量分布信息与基准热量分布信息进行比对，计算当前热量分布信息与基准热量分布信息之间的差异度信息大于误差信息则输出提示信息；
警示单元，连接于图像处理模块，响应于提示信息并警示。
通过采用上述技术方案，上工件和下工件在被熔接时，熔接面处为熔化区，与熔接面相邻的区域为受热软化区，软化区远离熔化区的一侧为未加热的冷区，红外热像采集端采集上工件的温度分布图像和下工件的温度分布红外图像作当前热量分布信息，图像处理模块内存储的基准热量分布信息为表示上工件和下工件的熔接强度达到标准强度时的基准热量分布信息，将当前热量分布信息与基准热量分布信息进行比对，若当前热量分布信息与基准热量分布信息之间差异信息小于误差信息，则说明当前被熔接的上工件和下工件的熔接过程处于正常状态，若当前热量分布信息与基准热量分布信息之间的差值信息大于误差信息，则此次熔接上工件和下工件的熔接过程处于非正常状态，图像处理模块发出提示信息，提示工作人员对焊头与上工件的接触面、下工件与底模之间的接触面进行检查，使得后续工件的熔接不易出现熔接不良的情况，达到了能够及时对熔接系统进行调整的效果。
可选的，所述图像处理模块包括：
边界对比模块，连接于特征提取模块，用于存储预设的基准热量分布信息和误差信息，且用于将当前变化边界与基准热量分布信息中预设的基准边界位置进行比较，判断当前变化边界信息与基准边界信息之间的差值信息是否大于误差信息，若是，则输出提示信息。
通过采用上述技术方案，对表示当前热量分布信息的温度分布红外图像进行灰度处理，由于不同温度的特征值不同，超过基准温度差值信息的相邻特征值之间形成的边界即为熔化区与软化区之间的变化边界，或者是软化区与冷区之间的变化边界，通过变化边界的位置与基准边界位置进行比较，即可判断上工件和下工件的受热过程是否处于正常状态。
可选的，所述边界对比模块包括：
第一计算模块，连接于特征提取模块，基准热量分布信息包括第一基准边界和第二基准边界，当前变化边界信息包括第一变化边界和第二变化边界，将第一变化边界与第一基准边界进行比较得到第一差值信息，将第二变化边界与第二基准边界进行比较得到第二差值信息，根据第一差值信息和第二差值信息的均值作为当前变化边界信息；
第一对比模块，判断当前变化边界信息与基准边界信息之间的差值信息是否大于误差信息，若是，若是，则输出提示信息。
通过采用上述技术方案，第一变化边界和第二变化边界分别用于表示熔化区与软化区之间的变化边界、软化区与冷区之间的变化边界，将第一差值信息和第二差值信息的均值作为当前变化边界信息与基准边界信息进行比较，便于对上工件或下工件的整体受热过程进行判断。
可选的，所述边界对比模块包括：
第二计算模块，连接于特征提取模块，基准热量分布信息包括第一基准边界和第二基准边界，当前变化边界信息包括第一变化边界和第二变化边界，将第一变化边界与第一基准边界进行比较得到第一差值信息，将第二变化边界与第二基准边界进行比较得到第二差值信息，将第一差值信息与第二差值信息中数值较大的作为当前变化边界信息；
第二对比模块，当前变化边界信息是否大于误差信息，若是，若是，则输出提示信息。
通过采用上述技术方案，将当前软化区相对于基准软化区位置偏差较大的边界作为当前变化边界信息，便于在软化区位置出现较大变化时及时输出提示信息。
可选的，所述在底模的侧方设置多个红外热像采集端，每个红外热像采集端均与图像处理模块的输入端连接。
通过采用上述技术方案，高温可能会对红外热像采集端造成影响进而造成红外热像采集端的损坏，当其中一个或多个红外热像采集端出现损坏时，其它备用摄像头处于工作状态，保证对工件熔接过程的监控状态。
可选的，所述红外热像采集端的外侧固定设置有隔热层，红外热像采集端的采集端穿过隔热层。
通过采用上述技术方案，隔热层对红外热像采集端起到保护作用，使得红外热像采集端不易因高温损坏。
可选的，在导向板上设置有有红外激光发生器，红外激光发生器的发射端朝向底模的内侧。
通过采用上述技术方案，红外激光发生器发出的激光线用于对底模内下工件的位置进行校准，用于检测下工件与底模之间是否平稳接触。
可选的，红外激光发生器与导向板可拆卸连接。
通过采用上述技术方案，红外激光发生器的位置相对于导向板可调节，使得红外激光发生器能够适应不同大小的下工件。
可选的，所述超声波熔接系统还包括设置于工作台上的试验组件，试验组件包括上夹紧件、下夹紧件和上驱动件，上夹紧件用于将上工件夹紧，下夹紧件用于将下工件夹紧，上驱动件用于驱动上夹紧件向远离下夹紧件的方向移动。
通过采用上述技术方案，当出现提示信息，工作人员调整焊头的位置或者是底模的位置，而后对后续生产的几个工件，通过上夹紧件和下夹紧件夹紧，而后通过上驱动件带动上夹紧件移动，上驱动件施加于工件的力用于使熔接后的上工件与下工件分离，并在次过程中判断该工件的熔接强度，对熔接系统的调整情况进行反馈。
可选的，所述上夹紧件和下夹紧件内均固定设置有防滑层。
通过采用上述技术方案，防滑层增大了上工件与上夹紧件之间的摩擦力以及下工件与下夹紧件之间的摩擦力，使得工件被上夹紧件和下夹紧件夹紧时不易发生错位。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.通过采用红外热像采集端、图像处理模块和警示单元的结构，实现了及时对出现误差的熔接系统进行调整的功能；
2.通过采用多个红外热像采集端的结构，提高了系统运行的稳定性；
3.通过采用红外激光发生器的结构，达到了便于对下工件与底模之间接触的平稳性进行检测的功能。
附图说明
图1是本申请实施例的整体结构示意图；
图2是突出底模和工件的整体位置关系示意图；
图3是红外热像采集端位置的局部三维示意图；
图4是突出图像处理模块的结构框图；
图5是突出工件被熔接时的热量分布图；
图6是突出试验组件结构的局部三维示意图；
图7是本申请实施例二的图像处理模块的结构框图。
附图标记说明：1、工作台；2、焊头；3、机械臂；4、底模；41、红外激光发生器；42、导向板；5、红外热像采集端；6、试验组件；61、上夹紧件；611、上固定板；612、上伸缩件；613、上夹紧板；614、上抵接板；62、下夹紧件；621、下固定板；622、下伸缩件；623、下夹紧板；624、下抵接板；63、上驱动件；01、工件；011、上工件；012、下工件；02、熔化区；03、软化区；04、冷区。
具体实施方式
以下结合附图1-7对本申请作进一步详细说明。
实施例1：
本申请实施例公开一种超声波塑胶熔接系统，参照图1和图2，包括工作台1、机械臂3、焊头2和底模4，工作台1水平放置，底模4设置在工作台1上，机械臂3设置于工作台1的一侧，焊头2沿竖直方向固定连接在机械臂3上，机械臂3连接有控制系统，控制系统用于控制机械臂3带动焊头2沿竖直方向升降，以及控制机械臂3与工件01的接触时间和接触压力。工作人员将待熔接的下工件012放置于底模4内，将待熔接的上工件011放置于下工件012上，在底模4的侧壁上固定设置有多个导向板42，上工件011在导向板42的导向作用下对下工件012对齐，焊头2向上工件011与下工件012的接触面处传递能量，使得上工件011与下工件012的接触面热熔进而熔接成一体。
参照图2和图3，在底模4的侧方还可拆卸设置有红外热像采集端5，红外热像采集端5位于相邻导向板42之间，红外热像采集端5用于采集上工件011和下工件012熔接处上工件011和下工件012的红外图像并输出当前热量分布信息，所述当前热量分布信息为上工件011的温度分布红外图像和下工件012的温度分布红外图像；再参照图4，红外热像采集端5的输出端连接有图像处理模块，图像处理模块内存储有预设的基准热量分布信息和误差信息，图像处理模块用于将当前热量分布信息与基准热量分布信息进行比对，并计算当前热量分布信息与基准热量分布信息之间的差异度信息，若差异度信息大于误差信息则输出提示信息；图像处理模块的输出端连接有警示单元，警示单元响应于提示信息并警示，警示单元可采用声光报警的方式。
参照图5，图5包括用于表示正常熔接状态时工件的热量分布状态图（a）、表示熔接热量不足时工件的热量状态分布图（b）以及熔接热量过多时工件的热量分布状态图（c），红外热像采集端5和图像处理模块的检测原理为：上工件011和下工件012在被熔接时，熔接面处为熔化区02，与熔接面相邻的区域为受热软化区03，软化区03远离熔化区02的一侧为未加热的冷区04，图像处理模块内存储的基准热量分布信息为表示上工件011和下工件012的熔接强度达到标准强度时的热量分布信息，将当前热量分布信息与基准热量分布信息进行比对，若当前热量分布信息与基准热量分布信息之间差异信息小于误差信息，则说明该工件01熔接良好；若当前热量分布信息与基准热量分布信息之间的差值信息大于误差信息，则说明该工件01处于非正常熔接的状态，非正常熔接的状态为熔接热量过多或者熔接热量不足的情况，图像采集模块输出提示信息，警示单元警示工作人员及时对焊头2与上工件011的接触面、下工件012与底模4的接触面进行检查，达到了能够及时对熔接系统进行调整的效果。
基准热量分布信息包括基准边界信息，基准边界信息包括第一基准边界和第二基准边界，第一基准边界用于表示基准熔化区02与基准软化区03之间的温度变化边界，第二基准边界用于表示基准软化区03与基准冷区04之间的温度变化边界；当前热量分布信息包括当前变化边界信息，当前变化边界信息包括第一变化边界和第二变化边界，第一变化边界用于表示当前熔化区02与当前软化区03之间的温度变化边界，第一变化边界用于表示当前软化区03与当前冷区04之间的温度变化边界。
为了方便获取较为精确的当前变化边界信息和基准边界变化信息，参照图4，本申请采用的图像处理模块包括图像预处理模块、特征提取模块和边界对比模块，图像预处理模块用于对当前热量分布信息进行灰度处理，特征提取模块连接于图像预处理模块，特征提取模块存储有基准温度差值信息，用于对当前热量分布信息内的温度变化值超过基准温度差值信息对应温度值的当前变化边界进行提取，边界对比模块连接于特征提取模块，边界对比模块将当前变化边界信息对应的当前变化边界的位置与基准热量分布信息中预设的基准边界位置进行比较，判断当前变化边界信息与基准边界信息之间的差值信息是否大于误差信息，若是，则输出提示信息。
上述图像处理模块的原理为：位于熔化区02或者软化区03同一区域内不同位置的温度有可能有不同，为了方便对温度变化的边界进行精准判别，本申请中设置的基准温度差值信息能够过滤同一区域内变化差值较小的变化边界的干扰；同时，基于上述图像处理模块，由于不同温度的特征值不同，超过基准温度差值信息的相邻特征值之间形成的边界即为第一变化边界或者第二变化边界，通过变化边界的位置与基准边界位置进行比较，即可判断上工件011和下工件012的受热过程是否处于正常状态。
将第一变化边界与第一基准边界进行比较得到第一差值信息，将第二变化边界与第二基准边界进行比较得到第二差值信息，为了便于对软化区03整体位置的变化进行判断，本申请实施例采用的边界对比模块包括第一计算模块和第一对比模块，第一计算模块连接于特征提取模块，用于根据第一差值信息和第二差值信息的均值作为当前变化边界信息，第一对比模块连接于第一计算模块，第一对比模块用于判断当前变化边界信息与基准边界信息之间的差值信息是否大于误差信息，若是，则输出提示信息。将第一差值信息和第二差值信息的均值作为当前变化边界信息与基准边界信息进行比较，便于对上工件011或下工件012的整体受热过程进行判断。
高温可能会对红外热像采集端5造成影响进而造成红外热像采集端5的损坏，为了保障系统运行的稳定度，参照图2，本申请实施例在底模4的侧方设置多个红外热像采集端5，每个红外热像采集端5均与图像处理模块的输入端连接，且在红外热像采集端5的外侧固定设置有隔热层，红外热像采集端5的采集端穿过隔热层，隔热层采用真空隔热板制成。当其中一个或多个红外热像采集端5出现损坏时，其它备用摄像头处于工作状态，保证对工件01熔接过程的监控状态，同时隔热层对红外热像采集端5起到保护作用，使得红外热像采集端5不易因高温损坏。
当上工件011和下工件012的熔接处于非正常熔接的状态时，工作人员需要对焊头2与上工件011的接触面，以及下工件012与导向板42之间的接触面进行检测，为了方便工作人员对同种类多个下工件012的位置进行校验，参照图2，本申请在导向板42内有红外激光发生器41，红外激光发生器41的位置与下工件012高度相适配，红外激光发生器41的发射端朝向导向板42的内侧，红外激光发生器41与导向板42可拆卸连接。红外激光发生器41发出的激光线用于对导向板42内下工件012的位置进行校准，设接触面平稳状态下其中一侧红外激光发生器41发出的红外激光位于下工件012上方，另外一侧红外激光发生器41发出的红外激光被下工件012的侧壁遮挡，当下工件012发生翘动时两侧的红外激光发生器41发出的红外激光线与下工件012的相对位置可能会发生变化，因此可用于检测下工件012与底模4之间是否平稳接触，红外激光发生器41与导向板42的位置可调，提高了红外激光发生器41对于不同工件大小的适应性。
为了对工件01熔接的强度进行检验，参照图1和图6，本申请实施例设置的超声波熔接系统还包括设置于工作台1上的试验组件6，试验组件6包括上夹紧件61、下夹紧件62和上驱动件63，上夹紧件61包括上固定板611、上伸缩件612、上抵接板和上夹紧板613，上固定板611设置在工作台1的上表面上，上伸缩件612为第一气缸，第一气缸的缸体固定设置在上固定板611上，上驱动件63为驱动气缸，驱动气缸的缸体固定设置在工作台1的上表面上，驱动气缸的活塞杆与上固定板611固定连接，上抵接板614固定设置在上固定板611上且与上夹紧板613水平相对，上夹紧板613与第一气缸的活塞杆固定连接。下夹紧件62包括下固定板621、下伸缩件622、下抵接板和下夹紧板624，下固定板621固定设置在工作台1的上表面上，下伸缩件622为第二气缸，下抵接板623固定设置在下固定板621上，第二气缸的缸体固定设置在下夹紧板624上，下抵接板和下夹紧板624水平相对，在上夹紧板613和下夹紧板624的侧壁上均固定设置有橡胶层。
试验组件6的原理为：将熔接后的工件01的上工件011部分放置于上夹紧板613和下抵接板623之间夹紧限位，将熔接后的工件01的下工件012部分放置于下夹紧板624和下抵接板623之间夹紧限位，上夹紧板613和下抵接板623之间距离可调，下夹紧板624和下抵接板623之间距离可调，能够将不同大小的工件01夹紧限位，橡胶层的防滑作用使得工件01被上夹紧件61和下夹紧件62夹紧时不易发生错位。当出现提示信息，工作人员调整焊头2的位置或者是底模4的位置，为了便于对熔接过程中非正常熔接工件01的强度进行检验，判断其是否为合格产品，通过上夹紧件61和下夹紧件62将熔接后的工件01夹紧，而后通过上驱动件63带动上夹紧件61移动，上驱动件63施加于工件01的力用于使熔接后的上工件011与下工件012分离，并在此过程中判断该工件01的熔接强度，对熔接系统的调整情况进行反馈。
本申请实施例一种超声波塑胶熔接系统的实施原理为：
将下工件012放置于底模4内，将上工件011沿导向板42置于下工件012的上方，上工件011与下工件012对齐，熔接过程中，红外热像采集端5采集上工件011和下工件012熔接处上工件011和下工件012的红外图像并输出当前热量分布信息，图像预处理模块对当前热量分布信息进行灰度处理，由于不同温度的特征值不同，超过基准温度差值信息的相邻特征值之间形成的边界即为第一变化边界或者第二变化边界，第一计算模块将第一变化边界与第一基准边界进行比较得到第一差值信息，将第二变化边界与第二基准边界进行比较得到第二差值信息，并根据第一差值信息和第二差值信息的均值作为当前变化边界信息，第一对比模块用于判断当前变化边界信息与基准边界信息之间的差值信息是否大于误差信息，若是，则输出提示信息，提示工作人员及时对熔接系统进行调整。
实施例2：
参照图7，本申请实施例与实施1的不同之处在于，边界对比模块包括第二计算模块和第二对比模块，第二计算模块连接于特征提取模块，将第一差值信息与第二差值信息中数值较大的作为当前变化边界信息；第二对比模块连接于第二计算模块，第二对比模块用于判断当前变化边界信息是否大于误差信息，若是，则输出提示信息。将当前软化区03相对于基准软化区03位置偏差较大的边界作为当前变化边界信息，便于在软化区03位置出现较大变化时及时输出提示信息。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超声波塑胶熔接系统，其特征在于，包括：
底模(4)，用于放置待熔接工件(01)；
焊头(2)，用于熔接工件(01)；
工作台(1)，用于放置底模（4）；
机械臂(3)，用于驱动焊头(2)沿竖直方向升降；
控制系统，用于控制机械臂(3)带动焊头(2)沿竖直方向升降；
红外热像采集端(5)，设置于底模(4)的侧方，用于采集上工件(011)和下工件(012)熔接处上工件(011)和下工件(012)的红外图像并输出当前热量分布信息；
图像处理模块，连接于红外热像采集端(5)的输出端，图像处理模块内存储有预设的基准热量分布信息和误差信息，将当前热量分布信息与基准热量分布信息进行比对，计算当前热量分布信息与基准热量分布信息之间的差异度信息大于误差信息则输出提示信息；
警示单元，连接于图像处理模块，响应于提示信息并警示。
2.根据权利要求1所述的一种超声波塑胶熔接系统，其特征在于：所述图像处理模块包括：
图像预处理模块，用于对当前热量分布信息进行预处理；
特征提取模块，连接于图像预处理模块，存储有基准温度差值信息，用于对当前热量分布信息中温度变化值超过基准温度差值信息对应温度值的当前变化边界进行提取；
边界对比模块，连接于特征提取模块，用于存储预设的基准热量分布信息和误差信息，且用于将当前变化边界与基准热量分布信息中预设的基准边界位置进行比较，判断当前变化边界信息与基准边界信息之间的差值信息是否大于误差信息，若是，则输出提示信息。
3.根据权利要求2所述的一种超声波塑胶熔接系统，其特征在于：所述边界对比模块包括：
第一计算模块，连接于特征提取模块，基准热量分布信息包括第一基准边界和第二基准边界，当前变化边界信息包括第一变化边界和第二变化边界，将第一变化边界与第一基准边界进行比较得到第一差值信息，将第二变化边界与第二基准边界进行比较得到第二差值信息，根据第一差值信息和第二差值信息的均值作为当前变化边界信息；
第一对比模块，判断当前变化边界信息与基准边界信息之间的差值信息是否大于误差信息，若是，若是，则输出提示信息。
4.根据权利要求2所述的一种超声波塑胶熔接系统，其特征在于：所述边界对比模块包括：
第二计算模块，连接于特征提取模块，基准热量分布信息包括第一基准边界和第二基准边界，当前变化边界信息包括第一变化边界和第二变化边界，将第一变化边界与第一基准边界进行比较得到第一差值信息，将第二变化边界与第二基准边界进行比较得到第二差值信息，将第一差值信息与第二差值信息中数值较大的作为当前变化边界信息；
第二对比模块，当前变化边界信息是否大于误差信息，若是，若是，则输出提示信息。
5.根据权利要求1所述的一种超声波塑胶熔接系统，其特征在于：所述在底模(4)的侧方设置多个红外热像采集端(5)，每个红外热像采集端(5)均与图像处理模块的输入端连接。
6.根据权利要求1所述的一种超声波塑胶熔接系统，其特征在于：所述红外热像采集端(5)的外侧固定设置有隔热层，红外热像采集端(5)的采集端穿过隔热层。
7.根据权利要求1所述的一种超声波塑胶熔接系统，其特征在于：在导向板（42）上有红外激光发生器(41)，红外激光发生器(41)的发射端朝向底模(4)的内侧。
8.根据权利要求1所述的一种超声波塑胶熔接系统，其特征在于：红外激光发生器（41）与导向板（42）可拆卸连接。
9.根据权利要求1所述的一种超声波塑胶熔接系统，其特征在于：所述超声波熔接系统还包括设置于工作台(1)上的试验组件(6)，试验组件(6)包括上夹紧件(61)、下夹紧件(62)和上驱动件(63)，上夹紧件(61)用于将上工件(011)夹紧，下夹紧件(62)用于将下工件(012)夹紧，上驱动件(63)用于驱动上夹紧件(61)向远离下夹紧件(62)的方向移动。
10.根据权利要求9所述的一种超声波塑胶熔接系统，其特征在于：所述上夹紧件（61）和下夹紧件（62）内均固定设置有防滑层。
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