CN112743198B - 一种结构紧凑的焊缝跟踪传感器结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种结构紧凑的焊缝跟踪传感器结构，包括工业相机通过相机支架固定在传感器结构一侧板上；滤镜固定在滤镜旋转轴的中间位置，滤镜旋转轴的末端固定涡轮，与涡轮连接的蜗杆固定在与相机同一侧板；反射镜通过反射镜支架安装在手动调整转台上，激光器固定在传感器结构的另一侧板上，通过涡杆与涡轮之间的传动，调整滤镜与工业相机之间的角度，使得焊接时，滤镜中心保持不变，且滤镜平面与工业相机镜头平面平行；所述激光器发射的激光线通过调整手动调整转台使得经过反射镜反射到工业相机的视场范围内。本发明所提供的焊缝跟踪传感器结构结构紧凑，整体尺寸小，可应用于多种机器人自动焊接场景。

Description

一种结构紧凑的焊缝跟踪传感器结构
技术领域
本发明涉及机器人自动焊接技术领域，具体涉及一种结构紧凑的焊缝跟踪传感器结构。
背景技术
随着科技的高速发展，焊接自动化需求不断增大，焊接工件愈发复杂，对焊接精度和焊接灵活性的要求也不断提高。其中焊接定位是影响焊接精度主要因素之一，基于传统的示教再现方法的焊接机器人难以满足焊接精度要求，多数解决方法为应用传感器于焊接机器人上提高焊接精度和柔性。
应用于焊接机器人上的传感器有多种，其中视觉传感器具有较高精度，获取的图像信息数据量大且直观，非接触等特点。同时，其中的结构光传感器又有较强的抗干扰能力和可应用于多种焊缝而被广泛研究和使用，其主要部件为结构光发射器和图像传感器。
目前国内多数传感器因整体外形尺寸较大，更适用于大型工件的外部焊缝焊接，而对于内部结构较复杂的工件，其拥有多种平面相交而形成的复杂内部焊缝，使用激光器或工业相机倾斜式安装的传感器因体积较大，难以完成焊接工作空间狭小的内部焊缝焊接需求。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种结构紧凑的焊缝跟踪传感器结构。
本发明利用紧凑的结构设计减小传感器整体尺寸，提高焊缝跟踪系统的适用焊缝范围，以同时达到工件外部和内部的焊缝跟踪需求。
本发明采用如下技术方案：
一种结构紧凑的焊缝跟踪传感器结构，包括工业相机、滤镜、反射镜及激光器；
所述工业相机通过相机支架固定在传感器结构一侧板上；
所述滤镜固定在滤镜旋转轴的中间位置，滤镜旋转轴的末端固定蜗轮，与蜗轮连接的蜗杆固定在与相机同一侧板；
所述反射镜通过反射镜支架安装在手动调整转台上，反射镜随着手动调整转台进行转动，手动调整转台固定在传感器结构背板的矩形槽，其上方手动旋钮穿过矩形槽，下方手动旋钮穿过传感器结构底板；
所述激光器固定在传感器结构的另一侧板上；
通过蜗杆与蜗轮之间的传动，调整滤镜与工业相机之间的角度，使得焊接时，滤镜中心保持不变，且滤镜平面与工业相机镜头平面平行；
所述激光器发射的激光线通过调整手动调整转台使得经过反射镜反射到工业相机的视场范围内。
进一步，所述激光器的发射中心、工业相机的光轴、滤镜的几何中心和反射镜的几何中心在一个平面内。
进一步，所述激光器与工业相机采用平行结构安装。
进一步，所述传感器结构底板开有圆形通孔和便于光线进出的矩形通孔。
进一步，还包括聚碳酸酯板，所述聚碳酸酯板的一端穿过一侧板，另一端固定在传感器结构底板。
进一步，还包括挡板，所述挡板设置在传感器结构另一侧板的下方。
进一步，还包括左夹持块、右夹持块及绝缘垫片，所述左夹持块及右夹持块设置在传感器结构另一侧板，用于夹持焊枪。
所述绝缘垫片连接左夹持块及传感器结构另一侧板。
进一步，所述工业相机的两侧设置散热片。
进一步，传感器结构的一侧板、另一侧板及背板均设有矩形槽，分别固定激光器固定支座、相机支架和手动调整转台。
进一步，激光器所发射的结构光平面经过反射镜旋转角度为6°后，最终与工业相机光轴之间的夹角为12°。
本发明的有益效果：
本发明通过利用可手动调节控制蜗杆带动固定于滤镜旋转轴上的蜗轮进行转动，以此来带动滤镜旋转轴的旋转，进而调整滤镜支架及滤镜与工业相机之间的角度，相比采用电机控制滤镜位置等容易受到实际工厂内电磁干扰的方式，不仅更加地稳定，且结构简单和操作方便。
本发明采用激光器与工业相机平行安装的结构形式，可最大限度地减小整个焊缝跟踪传感器的体积和外形尺寸，同时选用小型外形尺寸的激光器和相机等主要部件，可进一步地缩小整体尺寸，以满足复杂工件内部焊接的需求。
本发明通过控制可手动调整的转台带动转台上的反射镜与激光线之间的夹角角度，使平行发射的激光线可通过激光器下方的反射镜以适合的角度进入工业相机视场范围，而不需要调整激光器或相机的位置，减小为调整激光线所需的传感器内部空间。
附图说明
图1是本发明的整体结构正视示意图。
图2是本发明的右视结构示意图。
图3是本发明的滤镜旋转结构示意图。
图中示出：
1-传感器左侧板；2-相机支架；3-工业相机；4-散热片；5-镜头；6-蜗杆；7-蜗轮；8-滤镜旋转轴支架；9-传感器底板；10-滤镜旋转轴；11-滤镜支架；12-滤镜；13-聚碳酸酯板；14-手动调整转台；15-反射镜支架；16-反射镜；17-挡板；18-左夹持块；19-右夹持块；20-绝缘垫片；21-激光器；22-激光器固定支座；23-传感器右侧板；24-传感器背板；25-相机固定块；26-传感器前板。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
如图1及图2所示，一种结构紧凑的焊缝跟踪传感器结构，包括传感器左侧板1、传感器右侧板23，传感器前板26，传感器底板9及传感器背板24。
用于安装相机支架2和滤镜旋转轴支架8的传感器左侧板1；固定和安装在相机支架2上的工业相机3，工业相机的左右两侧由相机支架2夹持固定，散热片4安装在工业相机3的前后两侧提供冷却功能，散热片的上方通过相机固定块25与相机支架2连接固定，其下方穿过相机支架2的圆形通孔与镜头5连接固定；
滤镜12固定在滤镜支架11上；滤镜支架11和蜗轮7分别固定于滤镜旋转轴10的中间位置和末端；蜗杆6固定在传感器左侧板1上。
反射镜16固定于反射镜支架15上，而反射镜支架15安装在手动调整转台14上，随转台进行转动。
手动调整转台14固定于传感器背板24的矩形槽中，其上方手动旋钮穿过矩形槽缺口，下方手动旋钮通过传感器底板9圆形通孔用于调整转台；传感器底板9开有圆形通孔和便于光线进出的矩形通孔，其面向传感器内部开有矩形槽，用于固定穿过传感器左侧板1矩形通孔的聚碳酸酯板13；绝缘垫片20分别连接左夹持块18和传感器右侧板23用于绝缘保护；左夹持块18与右夹持块19用于固定传感器和连接焊枪。
激光器21固定于激光器固定支座22且可通过调整固定螺钉影响固定松紧程度；激光器固定支座22安装在传感器右侧板23的矩形槽内。
所述激光器固定支座22、相机支架2和手动调整转台14分别固定安装在传感器右侧板23、传感器左侧板1和传感器背板24的矩形槽内，三者之间的位置关系固定。
激光器与工业相机采用相对位置平行结构形式进行安装，可最大限度地减小整个焊缝跟踪传感器的体积和外形尺寸，同时选用小型外形尺寸的激光器和相机等主要部件，可进一步地缩小整体尺寸，以满足复杂工件内部焊接的需求。
激光器的发射中心、工业相机的光轴、滤镜的几何中心和反射镜几何中心在一个平面内。
所述挡板17安装于传感器右侧板右侧下方，用于阻挡焊接时的强弧光、烟雾和飞溅等，起到保护传感器的作用。但挡板不能过长，会导致遮挡工业相机的视场和焊接时发生碰撞。
本结构通过左端穿过且固定于传感器左侧板的蜗杆6与固定于滤镜旋转轴10上的蜗轮7之间的传动，来调整滤镜支架11及滤镜12与工业相机3之间的角度，以达到焊接时固定滤镜旋转轴10保持滤镜中心不变且滤镜平面于相机镜头平面平行，且为了防止过多地转动蜗杆导致滤镜12越过于镜头5平面平行地位置，在设计滤镜支架时考虑提供额外的限位功能。
图3中所示。需要充足光线时如标定等情况，从传感器左侧板1的矩形通孔处移开聚碳酸酯板11后，转动蜗杆6，使滤镜12由滤镜旋转轴10带动移出工业相机3视场范围，同时,适用蜗杆蜗轮传动方式，可利用蜗轮难以驱动蜗杆的特点，避免转动到所需位置后滤镜12及滤镜支架11的摆动，滤镜旋转轴10的可旋转范围为0～125°。相比采用电机控制滤镜位置等容易受到实际工厂内电磁干扰的方式，不仅更加地稳定，且结构简单和操作方便。
优选地，激光器24为小型外形尺寸的单色一字型激光器，工业相机3为黑白模式的CCD工业相机。
具体地，本实例中选用的直径为10mm的小型尺寸激光器，工业相机帧率为30FPS，百万像素级，实际激光器所发射的结构光平面经过反射镜旋转角度为6°后，最终与工业相机光轴之间的夹角为12°。
本申请的工作过程为通过触发激光器与工业相机使其进入工作状态，激光线通过传感器内的设计光路，照射在目标工件表面，工业相机捕抓获取经过滤光片过滤后的实时激光图像和传输图像信号到上位机中进行图像处理。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种结构紧凑的焊缝跟踪传感器结构，其特征在于，包括工业相机、滤镜、反射镜及激光器；
所述工业相机通过相机支架固定在传感器结构一侧板上；
所述滤镜固定在滤镜旋转轴的中间位置，滤镜旋转轴的末端固定蜗轮，与蜗轮连接的蜗杆固定在与相机同一侧板；
所述反射镜通过反射镜支架安装在手动调整转台上，反射镜随着手动调整转台进行转动，手动调整转台固定在传感器结构背板的矩形槽，其上方手动旋钮穿过矩形槽，下方手动旋钮穿过传感器结构底板；
所述激光器固定在传感器结构的另一侧板上；
通过蜗杆与蜗轮之间的传动，调整滤镜与工业相机之间的角度，使得焊接时，滤镜中心保持不变，且滤镜平面与工业相机镜头平面平行；
所述激光器发射的激光线通过调整手动调整转台使得经过反射镜反射到工业相机的视场范围内；
所述激光器与工业相机采用平行结构安装。
2.根据权利要求1所述的焊缝跟踪传感器结构，其特征在于，所述激光器的发射中心、工业相机的光轴、滤镜的几何中心和反射镜的几何中心在一个平面内。
3.根据权利要求1-2任一项所述的焊缝跟踪传感器结构，其特征在于，所述传感器结构底板开有圆形通孔和便于光线进出的矩形通孔。
4.根据权利要求3所述的焊缝跟踪传感器结构，其特征在于，还包括聚碳酸酯板，所述聚碳酸酯板的一端穿过一侧板，另一端固定在传感器结构底板。
5.根据权利要求1所述的焊缝跟踪传感器结构，其特征在于，还包括挡板，所述挡板设置在传感器结构另一侧板的下方。
6.根据权利要求3所述的焊缝跟踪传感器结构，其特征在于，还包括左夹持块、右夹持块及绝缘垫片，所述左夹持块及右夹持块设置在传感器结构另一侧板，用于夹持焊枪；
所述绝缘垫片连接左夹持块及传感器结构另一侧板。
7.根据权利要求1所述的焊缝跟踪传感器结构，其特征在于，所述工业相机的两侧设置散热片。
8.根据权利要求1所述的焊缝跟踪传感器结构，其特征在于，传感器结构的一侧板、另一侧板及背板均设有矩形槽，分别固定激光器固定支座、相机支架和手动调整转台。
9.根据权利要求1所述的焊缝跟踪传感器结构，其特征在于，激光器所发射的结构光平面经过反射镜旋转角度为6°后，最终与工业相机光轴之间的夹角为12°。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114888488B (zh) * 2022-05-16 2023-09-29 华南理工大学 一种用于焊接纠偏与焊缝表面质量检测的结构光传感器

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10308888A (ja) * 1997-05-02 1998-11-17 Nippon Steel Corp 溶接用視覚センサ
KR20010057315A (ko) * 1999-12-21 2001-07-04 김형벽ㅂ 공압식 내부 대류 및 탈착식 보호 장치를 장착한 시각센서
CN2740335Y (zh) * 2004-12-02 2005-11-16 中国科学院自动化研究所 一种基于激光结构光的焊缝跟踪视觉传感器
CN105033452A (zh) * 2015-07-21 2015-11-11 中国科学院福建物质结构研究所 一种转动式振镜扫描装置及其应用方法
CN105479052A (zh) * 2015-12-20 2016-04-13 华南理工大学 一种焊缝跟踪传感器结构
CN111195759A (zh) * 2018-11-20 2020-05-26 上海交通大学 基于cmos的紧凑型机器人焊缝跟踪激光视觉传感器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10308888A (ja) * 1997-05-02 1998-11-17 Nippon Steel Corp 溶接用視覚センサ
KR20010057315A (ko) * 1999-12-21 2001-07-04 김형벽ㅂ 공압식 내부 대류 및 탈착식 보호 장치를 장착한 시각센서
CN2740335Y (zh) * 2004-12-02 2005-11-16 中国科学院自动化研究所 一种基于激光结构光的焊缝跟踪视觉传感器
CN105033452A (zh) * 2015-07-21 2015-11-11 中国科学院福建物质结构研究所 一种转动式振镜扫描装置及其应用方法
CN105479052A (zh) * 2015-12-20 2016-04-13 华南理工大学 一种焊缝跟踪传感器结构
CN111195759A (zh) * 2018-11-20 2020-05-26 上海交通大学 基于cmos的紧凑型机器人焊缝跟踪激光视觉传感器

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