CN113231717A - 激光焊缝寻位传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了激光焊缝寻位传感器，包括由前壳体和后壳体包覆构成的腔体，腔体内的中间由前往后依次布置有一字线激光器和板级相机，所述板级相机的镜头竖直朝下，所述一字线激光器倾斜地设置，使所述一字线激光器发出的激光位于所述板级相机的视场里；后壳体由顶面、后壁面和下底面构成三面包围的结构，所述后壁面连接一固定支架，所述固定支架的前半部分形成宽度与所述一字线激光器相适配的开口槽，所述一字线激光器通过螺丝倾斜地连接在开口槽的倾斜面上，固定支架的后半部分形成一圆形的卡位。本发明所提供的焊缝跟踪传感器，结构简单紧凑，适用于机器人自动焊接的场合。

Description

激光焊缝寻位传感器

技术领域

本发明涉及工业焊接机器人的技术领域，具体涉及一种激光焊缝寻位传感器。

背景技术

随着现代生产的智能化发展，对产品的焊接质量要求越来越高，同时又要求降低工人的劳动强度，因此自动化焊接是目前焊接领域的重点发展方向。而在自动化焊接中，检测和引导是焊接质量的保证。因此，焊缝跟踪传感器技术是实现机器人焊接自动化的前提。

目前，应用于焊接机器人上的传感方式多种多样，其中基于视觉的传感方式具有采集信息量大、非接触、快速、高精度及检测范围大等优点，成为机器人焊接传感器方面的研究热点。在各种视觉传感器中，又以主动视觉传感器结构简单，更易于实现。主动视觉传感器利用激光作为成像光源，使用 CCD摄像机来采集激光照射在连接处时的图像信息。由于激光是单波长，相干性好，不易受外部的干扰。因此，可以克服焊接过程中强烈的电弧光、电弧热、烟雾及飞溅等的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种跟踪精度高、抗干扰能力强的激光焊缝寻位传感器。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

激光焊缝寻位传感器，其特征在于：包括由前壳体和后壳体包覆构成的腔体，腔体内的中间由前往后依次布置有一字线激光器和板级相机，所述板级相机的镜头竖直朝下，所述一字线激光器倾斜地设置，使所述一字线激光器发出的激光位于所述板级相机的视场里；

所述后壳体由顶面、后壁面和下底面构成三面包围的结构，所述后壁面上通过螺丝连接一固定支架，所述固定支架的前半部分形成宽度与所述一字线激光器相适配的开口槽，所述一字线激光器通过螺丝倾斜地连接在开口槽的倾斜面上，所述固定支架的后半部分形成一圆形的卡位，用于卡在所述板级相机上并通过螺丝固定住所述板级相机。

所述下底面上形成有两个孔洞，两个孔洞分别位于所述板级相机的镜头正下方以及一字线激光器的激光发射方向的下方，所述下底面的下方通过螺丝连接一底板，所述底板的中间形成凸台，凸台嵌入下底面的底部凹槽，使底板与下底面紧密贴合，在所述凸台上具有与所述下底面的两个孔洞的位置和大小均相同的两个孔洞，沿每个孔洞的周边分别形成一圈低于凸台表面的安装槽，在正对板级相机镜头下方的孔洞内放置滤光片，在位于一字线激光器下方的孔洞内放置防护镜片，两个镜片夹在底板与下底面之间并分别卡在对应孔洞的安装槽内。

在所述凸台的两个孔洞中间的位置形成一通气槽，所述通气槽分别延伸至两边的孔洞内，使得两个孔洞相通，且所述通气槽的底面低于安装槽的高度，使得孔洞被镜片覆盖后，镜片与通气槽底面之间还能露出空隙，从而形成可以往外出气的出气口，所述后壳体的下底面上开有通风孔，所述通风孔正对下方的所述通气槽的位置，所述后壳体的顶面设有一进气口，所述进气口的外部连接用于通入外部气体的气管接头。

所述后壳体的下方连接有一挡弧板，所述挡弧板通过螺丝包围在所述下底面的边缘处。

所述后壳体的顶面上设置有一个航空接头和板级相机接口，所述板极相机通过所述板级相机接口连接外部的工控机，所述一字线激光器通过所述航空接头连接外部的工控机。

所述板级相机的镜头处安装有一弹簧。

采用上述技术方案后，本发明与背景技术相比，具有如下优点：

本发明利用激光焊缝跟踪系统的寻位功能快速定位到焊缝起始点。焊接时利用激光焊缝跟踪系统的跟踪功能实时修正焊接轨迹，防止由于工件形状不一或焊接温度过热导致的焊缝形貌变化，从而提高了焊接的精度。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为从本发明的底部看到的视角；

图3为本发明打开前壳体后的内部示意图；

图4为本发明底板部分的分解图；

图5为本发明底部的分解图；

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例

请参阅图1至图3所示，本发明公开了一种激光焊缝寻位传感器，包括由前壳体1和后壳体2包覆构成的腔体结构，腔体结构内由前往后依次布置有一字线激光器3和板级相机4，板级相机4的镜头以及一字线激光器3的激光发射方向均朝下。

见图4和图5，后壳体2由顶面21、后壁面22和下底面23构成三面包围的结构，后壳体2的顶面21和下底面23的边缘通过螺丝连接前壳体1，后壁面22上通过螺丝连接一固定支架24，见图4，固定支架24的前半部分形成宽度与一字线激光器3相适配的开口槽26，一字线激光器3通过螺丝倾斜地连接在开口槽26的倾斜面上，并且倾斜的方向使得激光器发出的激光朝向板级相机4的下方，固定支架24的后半部分形成一圆形的卡位27，用于卡在板级相机4上并通过螺丝固定住相机，板级相机4的镜头处安装有一弹簧41，通过弹簧41的作用使镜头的安装更稳固，不易产生摇动，在本实施例中，板级相机4与一字线激光器3的轴线之间形成15度的安装夹角，激光器发出的一字线光斑正好位于板级相机4的视野正下方。

下底面23上形成有两个孔洞28，两个孔洞28分别位于板级相机4的镜头正下方以及一字线激光器3的激光发射方向的下方。

在下底面23的下方通过螺丝连接一底板5，底板5的中间形成凸台51，凸台51嵌入下底面23的底部凹槽，使底板5与下底面23紧密贴合，在凸台 51上具有与下底面23的两个孔洞28的位置和大小均相同的两个孔洞52，沿每个孔洞52的周边分别形成一圈低于凸台51表面的安装槽53，在正对板级相机4镜头下方的孔洞52内放置滤光片56，在位于一字线激光器3下方的孔洞52内放置防护镜片54，镜片夹在底板5与下底面23之间并分别卡在对应孔洞的安装槽53内。两个镜片用于阻挡焊接时的飞渣和烟雾，保护激光器的安全，并且采用可方便拆卸的高透明钢化玻璃，方便在其被飞溅和烟雾污染后进行拆卸更换。

在两个孔洞52中间的位置形成一通气槽55，通气槽55分别延伸至两边的孔洞内，使得两个孔洞52相连通，并且通气槽55的底面低于安装槽53的高度，使得孔洞被镜片覆盖后，镜片与通气槽55底面之间还能露出空隙，从而形成可以往外出气的出气口。

后壳体2的下底面23上开有两个通风孔29，通风孔29正对下方的通气槽55的位置，后壳体2的顶面21设有一进气口25，见图5，进气口25的外部连接气管接头11，从气管接头11处通入外部的气体，气体从进气口25进入腔体的内部，并从腔体内进入通风孔29，从通风孔29进入通气槽55内，并分别从镜片边缘的出气口喷出形成气帘吹走焊渣，防止焊接时焊渣飞溅到镜片上。气体在吹渣的同时也可以对流经的腔体内部进行散热降温。

见图1和图2，后壳体2的顶面21上除了设有一个气管接头11还设有多个电路连接头，其中包括一个航空接头12和板级相机接口13，板极相机4通过板级相机接口13上的接头连接外部的工控机，一字线激光器3通过航空接头12连接工控机，航空接头12还配有防尘塞14，不需要通入气体的时候可将航空接头12拔出，将防尘塞14塞在外壳接口处，防止外部灰尘落入腔体内。

后壳体2的下方连接有一挡弧板6，挡弧板6通过螺丝连接在下底面23 的边缘，挡弧板6用以阻挡焊接时的飞溅和烟雾。

壳体的背后通过螺栓与焊枪夹具连接，通过焊枪夹具将寻位器安装在焊枪上，使得寻位器能够随着焊枪跟踪焊接过程信息。

在机器人焊接开始前，一字线激光器3投射激光线到焊接件表面，焊缝引起激光线发生形变，板级相机4采集激光线的形变图像并发送给工控机，工控机对采集的图像进行图像处理后得到焊点的坐标，机器人运动到第一个焊点的位置完成寻位功能。焊接开始后，板级相机4将连续不断采集的每一帧图像发送至工控机进行图像处理得到焊点的坐标值，工业机器人根据坐标进行相应运动，使焊枪末端沿着工件的焊缝运动，完成工业机器人的焊缝自动跟踪。

本实施例结构紧凑，可调节性强，适用范围更广，安装和拆卸也较方便；可以满足焊接起始位置的寻找、焊缝跟踪及焊接过程中的纠偏，可为焊接的自动化和焊接质量的优化提供帮助。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.激光焊缝寻位传感器，其特征在于：包括由前壳体和后壳体包覆构成的腔体，腔体内的中间由前往后依次布置有一字线激光器和板级相机，所述板级相机的镜头竖直朝下，所述一字线激光器倾斜地设置，使所述一字线激光器发出的激光位于所述板级相机的视场里；

所述后壳体由顶面、后壁面和下底面构成三面包围的结构，所述后壁面上通过螺丝连接一固定支架，所述固定支架的前半部分形成宽度与所述一字线激光器相适配的开口槽，所述一字线激光器通过螺丝倾斜地连接在开口槽的倾斜面上，所述固定支架的后半部分形成一圆形的卡位，用于卡在所述板级相机上并通过螺丝固定住所述板级相机。

2.根据权利要求1所述的激光焊缝寻位传感器，其特征在于：所述下底面上形成有两个孔洞，两个孔洞分别位于所述板级相机的镜头正下方以及一字线激光器的激光发射方向的下方，所述下底面的下方通过螺丝连接一底板，所述底板的中间形成凸台，凸台嵌入下底面的底部凹槽，使底板与下底面紧密贴合，在所述凸台上具有与所述下底面的两个孔洞的位置和大小均相同的两个孔洞，沿每个孔洞的周边分别形成一圈低于凸台表面的安装槽，在正对板级相机镜头下方的孔洞内放置滤光片，在位于一字线激光器下方的孔洞内放置防护镜片，两个镜片夹在底板与下底面之间并分别卡在对应孔洞的安装槽内。

3.根据权利要求2所述的激光焊缝寻位传感器，其特征在于：在所述凸台的两个孔洞中间的位置形成一通气槽，所述通气槽分别延伸至两边的孔洞内，使得两个孔洞相通，且所述通气槽的底面低于安装槽的高度，使得孔洞被镜片覆盖后，镜片与通气槽底面之间还能露出空隙，从而形成可以往外出气的出气口，所述后壳体的下底面上开有通风孔，所述通风孔正对下方的所述通气槽的位置，所述后壳体的顶面设有一进气口，所述进气口的外部连接用于通入外部气体的气管接头。

4.根据权利要求3所述的激光焊缝寻位传感器，其特征在于：所述后壳体的下方连接有一挡弧板，所述挡弧板通过螺丝包围在所述下底面的边缘处。

5.根据权利要求4所述的激光焊缝寻位传感器，其特征在于：所述后壳体的顶面上设置有一个航空接头和板级相机接口，所述板极相机通过所述板级相机接口连接外部的工控机，所述一字线激光器通过所述航空接头连接外部的工控机。

6.根据权利要求5所述的激光焊缝寻位传感器，其特征在于：所述板级相机的镜头处安装有一弹簧。

Images