CN113984768B - 一种焊缝焊接视觉追踪检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种焊缝焊接视觉追踪检测装置，具体涉及到焊接领域，包括固定杆、平动齿条、平动驱动组件、视觉装置和两组以上的承载单元；固定杆的轴线沿预设方向设置；平动齿条位于固定杆的正上方的一侧上；视觉装置包括处理箱和视觉设备，视觉设备设置在处理箱的外表面上；每一组承载单元包括滑轮、齿轮和连接轴；滑轮同轴固定在连接轴的中部且滑轮配合在固定杆上；齿轮同轴固定在连接轴的第一端上且齿轮啮合在平动齿条的下方；连接轴的第二端转动配合在处理箱上；平动驱动组件包括接收器和平动驱动元件，平动驱动元件驱动平动齿条沿预设方向往复运动。该焊缝焊接视觉追踪检测装置能够对焊缝的焊接质量进行视觉追踪观察，具有良好的使用便利性。

Description

一种焊缝焊接视觉追踪检测装置

技术领域

本发明涉及到机器人技术领域，具体涉及到一种焊缝焊接视觉追踪检测装置。

背景技术

现有技术下的焊缝焊接系统通常为开环焊接系统，开环焊接系统是指焊接设备在对焊缝进行焊接后，不会对焊缝的焊接质量进行检测和判定，焊缝的焊接质量取决于被焊接工件的固定位置稳定性以及焊接设备的运行稳定性上。

而在实际操作中，受限于被焊接工件的加工精度以及焊接设备的运行精度，焊缝的焊接结果并非是绝对稳定的，因此，有必要对焊缝焊接后的焊接情况进行视觉观察，以确保产品的焊接质量符合预设标准。

发明内容

为了对焊缝的焊接情况进行观察，本发明提供了一种焊缝焊接视觉追踪检测装置，该焊缝焊接视觉追踪检测装置安装便利性较高，能够对焊缝的焊接质量进行视觉追踪观察，可用于现有开环焊接系统的改进，具有良好的使用便利性。

本发明提供了一种焊缝焊接视觉追踪检测装置，包括固定杆、平动齿条、平动驱动组件、视觉装置和两组以上的承载单元；

所述固定杆为固定部件，所述固定杆的轴线沿预设方向设置；

所述平动齿条位于所述固定杆的正上方的一侧上；

所述视觉装置包括处理箱和视觉设备，所述视觉设备设置在所述处理箱的外表面上；

每一组所述承载单元包括滑轮、齿轮和连接轴；所述滑轮同轴固定在所述连接轴的中部且所述滑轮从所述固定杆的上方配合在所述固定杆上；所述齿轮同轴固定在所述连接轴的第一端上且所述齿轮啮合在所述平动齿条的下方；所述连接轴的第二端转动配合在所述处理箱上；

所述平动驱动组件包括接收器和平动驱动元件，所述接收器和平动驱动元件电性连接，所述平动驱动元件驱动所述平动齿条沿所述预设方向往复运动。

可选的实施方式，所述固定杆的两端分别设置有一组固定底座，所述固定杆基于所述固定杆两端的固定底座固定在外部设备上。

可选的实施方式，所述平动驱动组件还包括支座；

所述平动驱动元件的主体固定在所述支座上，所述平动驱动元件的输出端与所述平动齿条连接。

可选的实施方式，所述平动驱动组件的数量为两组，两组所述平动驱动组件分别设置在所述平动齿条的两端。

可选的实施方式，所述视觉设备包括转动驱动单元、传动组件、转盘和若干组视觉单元；

所述转动驱动单元的主体设置在所述处理箱上，所述转盘基于所述传动组件连接至所述转动驱动单元的输出端上，所述转盘基于所述转动驱动单元驱动转动；

所述转盘的转动轴线与所述预设方向同向，所述若干组视觉单元分别设置在所述转盘上。

可选的实施方式，所述视觉单元的数量为两组以上，所有所述视觉单元在所述转盘上圆周均匀布置。

可选的实施方式，所述若干组视觉单元中的任一组视觉单元包括影像获取器件；

所述影像获取器件与所述处理箱电性连接。

可选的实施方式，所述影像获取器件基于一重力单元设置在所述转盘上；

所述重力单元包括深加工滚珠和重力摆锤，所述深加工滚珠为中空结构且所述深加工滚珠上设置有透光孔，所述影像获取器件设置在所述深加工滚珠内部，且所述影像获取器件的工作面朝向所述透光孔；

所述转盘在对应于所述影像获取器件的设置位置上设置有滚珠卡槽，于所述转盘的内部，设置有围绕所述滚珠卡槽设置并与所述滚珠卡槽连通的圆环腔体；

所述深加工滚珠配合在所述滚珠卡槽中，所述透光孔朝向设定方向，所述重力摆锤设置在所述圆环腔体中并与所述深加工滚珠连接固定。

可选的实施方式，所述影像获取器件固设在所述转盘上，且所述影像获取器件的工作面朝向设定方向。

可选的实施方式，所述视觉设备还包括激光测距仪，所述激光测距仪与所述处理箱电性连接；

所述激光测距仪设置在所述转盘的轴线位置上。

本发明提供的一种焊缝焊接视觉追踪检测装置，利用杠杆原理降低设备的安装难度，能够灵活安装在不同的设备平台上并对焊缝焊接质量进行监控；该焊缝焊接视觉追踪检测装置在焊接设备工作时，能够通过接收器接收信号并控制平动齿条的运动，在平动齿条运动的同时带动齿轮进行转动并同时带动处理箱进行移动，从而驱动视觉设备的运动，具有良好的运动调节性能；处理箱在移动的过程中，视觉设备同步转动运动，从而多角度的对焊缝以及焊料的焊接情况进行观察并进行三维建模，避免焊接不合格导致的产品不良等问题。

附图说明

图1为本发明实施例的焊缝焊接视觉追踪检测装置的三维结构示意图。

图2为本发明实施例的处理箱的仰视图。

图3为本发明实施例的视觉设备的左视图。

图4为本发明实施例的转盘三维透视结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

结合附图图1至图3示意结构，本发明实施例提供了一种焊缝焊接视觉追踪检测装置，本发明实施例的焊缝焊接视觉追踪检测装置包括固定杆1、平动齿条6、平动驱动组件、视觉装置10和两组以上的承载单元。

具体的，所述固定杆1为固定部件，所述固定杆1固定在外部设备上，所述固定杆1的轴线沿预设方向设置。具体的，本发明实施例的固定杆1的轴线的设置方向与所述预设方向是一致的，或可理解为，固定杆1的轴线设置方向即为预设方向，本发明实施例为了参考系的清晰性，以固定杆1的轴线方向为预设方向。

具体的，所述平动齿条6位于所述固定杆1的正上方的一侧上。具体的，所述平动齿条6的设置位置为所述固定杆1的上方且非正上方的位置上，因此，本发行实施例对平动齿条6的设置位置限定为平动齿条6位于所述固定杆1的正上方的一侧上；具体的，平动齿条6的轴线与所述预设方向是一致的，所述平动齿条6具有多个啮合齿，根据图示方向，所述啮合齿位于所述平动齿条6的底面上，所述啮合齿朝向所述固定杆1一侧，所述啮合齿的作用为与齿轮配合。

需要说明的是，平动齿条6自身仅具有沿预设方向运动的运动自由度，具体的，平动齿条6的运动自由度限制和运动驱动主要通过平动驱动组件实现。

具体的，所述视觉装置10包括处理箱9和视觉设备，所述视觉设备设置在所述处理箱9的外表面上。具体的，所述处理箱9为一个箱体结构，所述处理箱9的表层为一个盒体；视觉设备设置在所述处理箱9的外表面上，用于对外界进行观察。

由于处理箱9内部设置有微机电路、供电电路等结构，发热量较大，因此，于所述处理箱9的表面设置有散热网格。

具体的，每一组所述承载单元包括滑轮5、齿轮4和连接轴3；所述滑轮5同轴固定在所述连接轴3的中部且所述滑轮5配合在所述固定杆1的上方；所述齿轮4同轴固定在所述连接轴3的第一端上且所述齿轮4啮合在所述平动齿条6的下方；所述连接轴3的第二端转动配合在所述处理箱9上。具体的，承载单元的基本骨架为所述连接轴3，滑轮5同轴固设在所述连接轴3上且滑轮5配合在固定杆1上，在不考虑负载因素的条件下，滑轮5在所述固定杆1的转动运动会转换成所述连接轴3空间上的平动运动（连接轴3自身还会产生自转）；为了驱动所述滑轮5在所述固定杆1上的转动，本发明实施例在连接轴3的第一端设置有一个齿轮4，所述齿轮4啮合在平动齿条6上，平动齿条6的运动能够驱动齿轮4的转动；所述处理箱9设置在所述滑轮5相对于所述齿轮4的另一侧上，处理箱9的重量远大于齿轮4，理论上在杠杆作用下齿轮4向上翘起，但在齿条的限位作用下，齿轮4不会向上翘起，齿条与齿轮4之间紧密啮合；在该作用力平衡关系下，承载单元保持与平动齿条6和固定杆1的紧密配合，处理箱9也能保证运行的平稳性。

具体的，为了进一步保证处理箱9的运动平稳性，在本发明实施例中，连接轴3从处理箱9的一侧穿入所述处理箱9后，从所述处理箱9的另一侧伸出；在所述连接轴3伸出所述处理箱9的一侧上设置有连接件14，不同承载单元的连接件14之间通过连接杆15固定相互间距离，在该实施方式下，通过多个位置对不同承载单元之间的相对距离进行限位，可以保证处理箱9运动方向的准确性和运动的平稳性。

具体的，所述平动驱动组件包括接收器8和平动驱动元件20，所述接收器8和平动驱动元件20电性连接，所述平动驱动元件驱动所述平动齿条6沿所述预设方向运动。其中，所述接收器8用于接收外部的控制指令，接收器8接收焊接机器人发送的运动指令，根据焊接机器人的运动指令，然后以自身预设的驱动程序对焊接机器人的运动指令进行处理，以从指令上对焊接机器人的运动状态进行跟踪；所述平动驱动元件用于驱动所述平动齿条6平动，平动齿条6的直线运动可以控制齿轮4的转动，从而可以控制处理箱9的直线运动；处理箱9的直线运动可用于带动视觉设备的运动，视觉设备的运动可用于在合适距离同步监测焊缝的成型情况。

可选的实施方式，所述固定杆1的两端分别设置有一组固定底座2，所述固定杆1基于所述固定杆1两端的固定底座2固定于外部。具体实施中，固定底座2用于供固定杆1固定于外部。

可选的实施方式，所述平动驱动组件还包括支座7；所述平动驱动元件的主体固定在所述支座7上，所述平动驱动元件的输出端与所述平动齿条6连接。具体的，在本发明实施例的焊缝焊接视觉追踪检测装置中，需要保证平动齿条6的稳定性，从而保证齿轮4啮合的稳定性，相应的，本发明实施例的平动齿条6的固定是通过平动驱动组件实现的，而平动驱动组件的固定则是通过支座7实现的。具体的，在附图示意中仅示意出了一组平动驱动组件以及对应的一个支座7，实际实施中，为了保证平动齿条6的位置稳定性，还可以在所述平动齿条6的两端均分别设置有一组平动驱动组件。通过两组平动驱动组件的限位和驱动，平动齿条6的运动稳定性较佳。

可选的，所述平动驱动元件可选用直线电机。

可选的实施方式，所述视觉设备包括转动驱动单元11、传动组件13、转盘12和若干组视觉单元；所述转动驱动单元的主体设置在所述处理箱9上，所述转盘12基于所述传动组件13连接至所述转动驱动单元11的输出端上，所述转盘12基于所述转动驱动单元11驱动转动；所述转盘12的转动轴线与所述预设方向同向，所述若干组视觉单元分别设置在所述转盘12上。

具体的，参照附图图2和图3示意，本发明实施例的转动驱动单元为驱动电机，驱动电机的本体固定在所述处理箱9的底部，驱动电机的输出轴沿第一方向设置；传动组件13包括相互啮合的主动齿轮17和被动齿轮16，主动齿轮17和被动齿轮16的啮合起到了减速增稳的作用；转盘12设置在所述被动齿轮16上，转盘12上设置有若干组视觉单元。在转盘12转动时，视觉单元相应进行转动，转动的视觉单元能够从多角度捕抓焊缝的成型情况，获得更多的焊缝信息。

基本的，所述若干组视觉单元中的任一组视觉单元包括影像获取器件19；所述影像获取器件19与所述处理箱9电性连接。具体的，影像获取器件19可以为CCD相机等部件，由于焊缝及焊接焊料是三维结构而并非平面结构，如果仅采用固定式的影像获取器件19对其进行观察，则获取到的图像不能准确的反映出其客观的实体结构，通过将影像获取器件19设置在转盘12上的方式，通过转盘12的转动，可从多角度的对焊缝和焊料的成型情况进行观察，从而从三维角度对其进行计算机建模还原，以准确的得到其实际情况。

图4示出了本发明实施例的转盘三维透视结构，具体的，图4所示意的结构与图1至图3所示出的结构是非对应的，图4所示出的转盘结构主要是用于对本发明实施例的影像获取器件19在转盘上的设置方式的实施结构进行说明。具体的，关于影像获取器件19在转盘上的设置方式，本发明实施例提供了两种具体的实施方式。

实施方式一：

参照附图图4示意结构，位于图示方向相对上方的影像获取器件19为本实施方式的描述对象。

具体的，所述影像获取器件19基于一重力单元设置在所述转盘12上。

所述重力单元包括深加工滚珠22和重力摆锤24，所述深加工滚珠22为中空结构且所述深加工滚珠22上设置有透光孔23，所述影像获取器件19设置在所述深加工滚珠22内部，且所述影像获取器件19的工作面朝向所述透光孔23；

所述转盘12在对应于所述影像获取器件19的设置位置上设置有滚珠卡槽30，于所述转盘12的内部，设置有围绕所述滚珠卡槽30设置并与所述滚珠卡槽30连通的圆环腔体21；

所述深加工滚珠22配合在所述滚珠卡槽30中，所述透光孔23朝向设定方向，所述重力摆锤24设置在所述圆环腔体21中并与所述深加工滚珠22连接固定。

在该实施方式中，基于滚珠卡槽30和圆环腔体21的结构特征，考虑到加工的便利性，所述转盘12可直接设计为中空结构，在附图图4所示结构中，由于转盘12整体设置为中空结构，圆环腔体21的结构特征未能准确示意，实际上，圆环腔体21能够满足重力摆锤24绕滚珠卡槽30的圆心旋转一周的空间即可，在本发明实施例中，将转盘12整体设计为中空结构，能够满足圆环腔体21的基本要求，即转盘12的中空腔体整体可充当圆环腔体21使用。

具体的，转盘12可采用盆体封盖的方式实现转盘的中空结构；此外，盆体封盖的实施结构也有利于深加工滚珠22的安装。

具体的，深加工滚珠22与所述滚珠卡槽30所组成的组合结构相当于牛眼滚珠结构，深加工滚珠22中透光孔的朝向决定着影像获取器件19的工作方向；具体的，在本发明实施例中，所述重力摆锤24与所述深加工滚珠22配合固定，重力摆锤24在本发明实施例中具有两个作用，重力摆锤24的其中一个作用为用于保持深加工滚珠22的姿态，当转盘转动时，重力摆锤24在重力作用下于圆环腔体21中运动，在重力摆锤24的作用下，深加工滚珠22的姿态保持不变，影像获取器件19的姿态相应保持不变，影像获取器件19的图像获取方向保持恒定；重力摆锤24的另外一个作用则是限位作用，重力摆锤24在圆环腔体21中仅具有绕一轴线的转动自由度，转盘对重力摆锤的其他自由度进行限制，可用于防止深加工滚珠22产生偏摆。

在本实施方式中，随着转盘的转动，由于重力摆锤24的存在，影像获取器件19在空间中的姿态保持不变。

实施方式二：

参照附图图4示意结构，位于图示方向相对下方的影像获取器件19为本实施方式的描述对象。

所述影像获取器件固设在所述转盘上，且所述影像获取器件的工作面朝向预设方向。

具体的，考虑到设备的兼容性问题，所述影像获取器件固设在所述转盘上的方式与实施方式一具有一定的通用性。具体的，在实施方式一的基础上，通过去掉重力摆锤24的设置，利用深加工滚珠22与所述滚珠卡槽30之间的紧配关系，保证影像获取器件在转盘上的固定稳定性。在本实施方式中，随着转盘的转动，影像获取器件19绕所述转盘的转轴转动，在转盘转动至不同的位置上时，所述影像获取器件19在空间中的姿态不同。

具体实施中，通过实施方式一和实施方式二的复合使用，通过合理设置多个影像获取器件，可获得所需的焊缝影像，以供后续作业更好的进行。

可选的实施方式，所述视觉设备还包括激光测距仪18；所述激光测距仪18设置在所述转盘12的轴线位置上；所述激光测距仪18与所述处理箱9电性连接。具体的，激光测距仪18在本发明实施例中有两个作用，一方面，激光测距仪18用于判断设备离焊缝之间的距离，以确保设备在安全距离下工作；另一方面，激光测距仪18可用于确定焦距信息，以供影像获取器件19在一定的焦距范围内进行变焦，从而获取更为清晰的图像信息。

具体的，本发明实施例的焊缝焊接视觉追踪检测装置的应用场景主要是追踪焊接设备的焊接末端；在焊接设备对焊缝进行焊接后，平动驱动元件通过接收器8接收焊接设备的运动动作并以此为依据进行动作，同时，基于激光测距仪18的测距比保证设备与焊缝之间的安全距离；相应的，焊缝焊接视觉追踪检测装置上的转盘12带动视觉设备进行转动，转动的视觉设备能够从多角度的对焊缝进行观察，结合激光测距仪18的测距情况，可在处理箱9中重构焊缝和焊料的三维模型，以便于进行后续的处理。

本发明实施例提供的一种焊缝焊接视觉追踪检测装置，利用杠杆原理降低设备的安装难度，能够灵活安装在不同的设备平台上并对焊缝焊接质量进行监控；该焊缝焊接视觉追踪检测装置在焊接设备工作时，能够通过接收器接收信号并控制平动齿条的运动，在平动齿条运动的同时带动齿轮进行转动并同时带动处理箱进行移动，从而驱动视觉设备的运动，具有良好的运动调节性能；处理箱在移动的过程中，视觉设备同步转动运动，从而多角度的对焊缝以及焊料的焊接情况进行观察并进行三维建模，避免焊接不合格导致的产品不良等问题。

以上对本发明实施例所提供的一种焊缝焊接视觉追踪检测装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种焊缝焊接视觉追踪检测装置，其特征在于，包括固定杆、平动齿条、平动驱动组件、视觉装置和两组以上的承载单元；

所述固定杆为固定部件，所述固定杆的轴线沿预设方向设置；

所述平动齿条位于所述固定杆的正上方的一侧上；

所述视觉装置包括处理箱和视觉设备，所述视觉设备设置在所述处理箱的外表面上；

每一组所述承载单元包括滑轮、齿轮和连接轴；所述滑轮同轴固定在所述连接轴的中部且所述滑轮从所述固定杆的上方配合在所述固定杆上；所述齿轮同轴固定在所述连接轴的第一端上且所述齿轮啮合在所述平动齿条的下方；所述连接轴的第二端转动配合在所述处理箱上；

所述平动驱动组件包括接收器和平动驱动元件，所述接收器和平动驱动元件电性连接，所述平动驱动元件驱动所述平动齿条沿所述预设方向往复运动；

所述视觉设备包括转动驱动单元、传动组件、转盘和若干组视觉单元；

所述转动驱动单元的主体设置在所述处理箱上，所述转盘基于所述传动组件连接至所述转动驱动单元的输出端上，所述转盘基于所述转动驱动单元驱动转动；

所述转盘的转动轴线与所述预设方向同向，所述若干组视觉单元分别设置在所述转盘上；

所述若干组视觉单元中的任一组视觉单元包括影像获取器件；

所述影像获取器件与所述处理箱电性连接；

所述影像获取器件基于一重力单元设置在所述转盘上；

所述重力单元包括深加工滚珠和重力摆锤，所述深加工滚珠为中空结构且所述深加工滚珠上设置有透光孔，所述影像获取器件设置在所述深加工滚珠内部，且所述影像获取器件的工作面朝向所述透光孔；

所述转盘在对应于所述影像获取器件的设置位置上设置有滚珠卡槽，于所述转盘的内部，设置有围绕所述滚珠卡槽设置并与所述滚珠卡槽连通的圆环腔体；

所述深加工滚珠配合在所述滚珠卡槽中，所述透光孔朝向设定方向，所述重力摆锤设置在所述圆环腔体中并与所述深加工滚珠连接固定。

2.如权利要求1所述的焊缝焊接视觉追踪检测装置，其特征在于，所述固定杆的两端分别设置有一组固定底座，所述固定杆基于所述固定杆两端的固定底座固定在外部设备上。

3.如权利要求1所述的焊缝焊接视觉追踪检测装置，其特征在于，所述平动驱动组件还包括支座；

所述平动驱动元件的主体固定在所述支座上，所述平动驱动元件的输出端与所述平动齿条连接。

4.如权利要求3所述的焊缝焊接视觉追踪检测装置，其特征在于，所述平动驱动组件的数量为两组，两组所述平动驱动组件分别设置在所述平动齿条的两端。

5.如权利要求1所述的焊缝焊接视觉追踪检测装置，其特征在于，所述视觉单元的数量为两组以上，所有所述视觉单元在所述转盘上圆周均匀布置。

6.如权利要求1所述的焊缝焊接视觉追踪检测装置，其特征在于，所述影像获取器件固设在所述转盘上，且所述影像获取器件的工作面朝向设定方向。

7.如权利要求1所述的焊缝焊接视觉追踪检测装置，其特征在于，所述视觉设备还包括激光测距仪，所述激光测距仪与所述处理箱电性连接；

所述激光测距仪设置在所述转盘的轴线位置上。

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