CN115561250A - 一种流水线式焊缝三维成像缺陷自动检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种流水线式焊缝三维成像缺陷自动检测装置，传送组件用于传送平板对接工件，传送组件的传送方向为X轴方向；翻转组件的两侧均设有传送组件，翻转组件用于将前方传送组件上的平板对接工件翻转并运输到后方传送组件上；焊缝三维轮廓提取组件包括两个位于传送组件两侧的支架，两个支架顶部之间设有Y轴直线运动模组，Y轴直线运动模组上设有Z轴直线运动模组，Z轴直线运动模组上设有3D线激光传感器；运动组件包括X轴直线运动模组，X轴直线运动模组上带有圆盘夹紧转盘，X轴直线运动模组用于带动圆盘夹紧转盘沿X轴移动，圆盘夹紧转盘带动管类工件沿Y轴旋转。采用本方案，可以快速、高效、准确的检测出工件焊缝质量存在的问题。

Description

一种流水线式焊缝三维成像缺陷自动检测装置

技术领域

本发明涉及焊接外观缺陷检测领域，具体涉及一种流水线式焊缝三维成像缺陷自动检测装置。

背景技术

焊接技术大量应用在航天、机械、化工等重要领域，但焊接质量会受到各种外界因素的影响造成焊缝存在裂纹、咬边、凹坑等缺陷，这些安全隐患会导致重大安全事故。这就需要对焊缝的缺陷进行检测，及时挑出残次品，而现今焊缝缺陷检测方法多依赖于操作复杂的精密机器和富有经验的检测人员，这需要消耗大量的人力，影响生产效率。

焊缝外观轮廓间接的反映了焊接质量，目前焊缝缺陷检测主要采用传统图像处理技术，如边缘检测。一般的图像检测技术，需要巧妙地应用各种计算机算法才能有效地提取焊缝的轮廓特征，运用起来难度大且泛化能力弱。3D线激光成像技术具有无接触，高速成像的优点，但成像技术存在对比度低、噪声大、灰度等级，且在复杂地形难以完整提取轮廓信息等问题，需要人工修正，费时费力，难以找到最优的解决方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是采用传统图像处理技术运用起来难度大且泛化能力弱，且3D线激光成像技术在复杂地形难以完整提取轮廓信息等问题，目的在于提供一种流水线式焊缝三维成像缺陷自动检测装置，采用本方案，可以快速、高效、准确的检测出工件焊缝质量存在的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种流水线式焊缝三维成像缺陷自动检测装置，包括均设于检测台上的传送组件、焊缝三维轮廓提取组件、运动组件和翻转组件；

所述传送组件用于传送平板对接工件，所述传送组件的传送方向为X轴方向；

所述翻转组件的两侧均设有传送组件，所述翻转组件用于将前方传送组件上的平板对接工件翻转并运输到后方传送组件上；

两个所述传送组件处均设有焊缝三维轮廓提取组件，所述焊缝三维轮廓提取组件包括两个位于所述传送组件两侧的支架，两个支架顶部之间设有Y轴直线运动模组，所述Y轴直线运动模组上设有Z轴直线运动模组，所述Z轴直线运动模组上设有3D线激光传感器；

所述运动组件位于任意一个所述Y轴直线运动模组下方，所述运动组件包括X轴直线运动模组，所述X轴直线运动模组上带有圆盘夹紧转盘，所述X轴直线运动模组用于带动所述圆盘夹紧转盘沿X轴移动，所述圆盘夹紧转盘用于夹紧管类工件，并带动所述管类工件沿Y轴旋转。

相对于现有技术中，采用传统图像处理技术运用起来难度大且泛化能力弱，且3D线激光成像技术在复杂地形难以完整提取轮廓信息等问题，本方案提供了一种流水线式焊缝三维成像缺陷自动检测装置，采用本方案，可以快速、高效、准确的检测出工件焊缝质量存在的问题，减少了对工人经验的依靠，避免了工人主观判断失误带来的影响。焊缝的轮廓信息采集结束后保存至工控机，工人可以方便的查看出工件焊缝外观缺陷的类型及位置，对后期焊接过程的优化起到了巨大的促进作用。具体方案中，包括传送组件、焊缝三维轮廓提取组件、运动组件和翻转组件，平板对接工件放置于传送组件上，由传送组件沿X轴方向输送，在输送过程中，通过翻转组件将平板对接工件的正面翻转到平板对接工件的背面，从而使焊缝三维轮廓提取组件通过自身的3D线激光传感器采集检测平板对接工件的正面及背面焊缝外观质量；其中焊缝三维轮廓提取组件能通过自身的Y轴直线运动模组和Z轴直线运动模组共同作用，使3D线激光传感器移动到指定位置，从而使3D线激光传感器扫描出经过工件的焊缝轮廓点云数据，并将数据传至工控机进行处理。其中运动组件上的圆盘夹紧转盘能夹持管类工件，随后在X轴运动模组的带动下沿 X轴移动，在沿X轴移动过程中，圆盘夹紧转盘沿自身轴线旋转，旋转方向为Y轴方向，从而带动管类工件旋转一周，从而便于焊缝三维轮廓提取组件上的3D线激光传感器采集检测完整的焊缝轮廓点云数据，并被提取到工控机中，工控机进行处理，将焊缝质量结果作为报告输出。

以上方案，旨在实现：流水线式焊缝三维成像缺陷检测机器人装置可以快速、高效、准确的检测出工件焊缝质量存在的问题，减少了对工人经验的依靠，避免了工人主观判断失误带来的影响。焊缝的轮廓信息采集结束后保存至工控机，工人可以方便的查看出工件焊缝外观缺陷的类型及位置，对后期焊接过程的优化起到了巨大的促进作用；其中传送组件、焊缝三维轮廓提取组件和翻转组件相互配合，用于传送并检测出平板对接工件的正面及背面焊缝外观质量，而焊缝三维轮廓提取组件和运动组件相互配合，用于检测管类工件，即圆管对接工件、平板圆管角接工件的外观焊接质量，从而对平板对接工件、圆管对接工件、平板圆管角接工件进行焊缝外观质量的自动化检测；工控机将焊缝轮廓数据处理好后，将结果作为报告输出，从而使用户可以准确看到工件焊缝存在的焊缝外形尺寸不符合要求、咬边、焊瘤、内凹、弧坑、表面气孔、表面裂纹、表面夹渣等的质量问题。

进一步优化，所述传送组件包括传送带，所述传送带两侧均设有固定架，所述传送带两端分别设有驱动圆筒和导向圆筒，所述驱动圆筒和导向圆筒均转动连接在两个固定架上，所述驱动圆筒一端设有减速电机；所述传送组件下方设有若干对L形固定板，所述L形固定板的底边固定于所述检测台上，所述L形固定板的侧边紧贴于所述固定架外侧，若干对L形固定板将所述传送组件夹持在内；用于实现传送组件的快速拆装。

进一步优化，所述Y轴直线运动模组包括第一光轴和第一丝杆，所述第一光轴和第一丝杆相平行，并沿Y轴方向设置，所述第一光轴和第一丝杆两端均分别连接于两个支架上，所述第一丝杆一端和一个支架上第一驱动电机的第一联轴器连接，所述第一丝杆另一端和另一个支架上的第一带座轴承转动连接，所述第一丝杆两侧均设有第一光轴；所述Z轴直线运动模组包括滑座，所述滑座内侧上设有直线滑块轴承和丝杆螺母，所述直线滑块轴承和所述第一光轴滑动连接，所述丝杆螺母和所述第一丝杆螺纹连接；用于实现3D线激光传感器在Y轴方向上的移动与导向。

进一步优化，所述Z轴直线运动模组还包括一体式滑块，所述滑座外侧的上下面均带有相平行的水平面板，两个所述水平面板之间设有均沿Z轴设置的第二丝杆和第二光轴，所述一体式滑块和所述第二光轴滑动连接，并和所述第二丝杆螺纹连接，所述第二丝杆一端连接有第二驱动电机；所述一体式滑块上设有传感器固定板，所述3D线激光传感器设于所述传感器固定板底部；用于实现3D线激光传感器在Z轴方向上的移动，并准确扫描焊缝的全部轮廓。

进一步优化，所述X轴直线运动模组包括滑动块和固定于检测台上的U型底座，所述U型底座的两侧面之间设有沿X轴方向设置的第三光轴和第三丝杆，所述滑动块和所述第三光轴滑动连接，并和所述第三丝杆螺纹连接；所述第三丝杆一端连接有第三驱动电机；用于实现管类工件的X轴方向的移动。

进一步优化，所述滑动块上固设有U型固定支架，所述U型固定支架的两个侧边之间设有传动轴，所述传动轴一端贯穿一个侧边和大齿轮同轴连接，所述传动轴另一端贯穿另一个侧边和所述圆盘夹紧转盘同轴连接；所述大齿轮侧边啮合有小齿轮，所述U型固定支架内还设有第四驱动电机，所述第四驱动电机的输出轴穿过所述U型固定支架的一个侧边和小齿轮同轴连接；用于实现管类工件绕自身旋转。

进一步优化，所述U型固定支架的两个侧边上均设有轴承，所述传动轴均分别和两个轴承转动连接；通过轴承转动连接，便于传动轴能绕自身轴线旋转。

进一步优化，所述翻转组件包括固定于检测台上的电机固定板和翻转轴固定板，所述电机固定板和翻转轴固定板之间设有翻转轴，所述翻转轴沿Y轴方向设置，并可绕自身轴线旋转，所述翻转轴一端连接有第五驱动电机；所述翻转轴上套设有夹紧机构，所述夹紧机构用于夹持所述平板对接工件，并随翻转轴同步转动；用于使平板对接工件由正面翻转到背面。

进一步优化，所述夹紧机构为两个，两个所述夹紧机构沿所述翻转轴长度方向设置，所述夹紧机构包括均套设于所述翻转轴上的主动夹紧块和被动夹紧块，所述翻转轴侧壁上带有切口平面，所述主动夹紧块带有和所述切口平面相配合的中心孔，所述被动夹紧块和所述翻转轴转动连接，所述被动夹紧块可绕所述翻转轴轴线旋转；所述主动夹紧块和被动夹紧块能相对转动；所述主动夹紧块的端部带有扇形缺口，所述被动夹紧块靠近所述主动夹紧块的侧面带有扇形凸块，所述扇形凸块伸入所述扇形缺口中，所述扇形凸块侧面和所述扇形缺口侧面之间留有夹持间隙；用于实现平板对接工件端部的夹紧。

进一步优化，所述夹持间隙的截面呈矩形。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1．本方案提供了一种流水线式焊缝三维成像缺陷自动检测装置，采用本方案，可以快速、高效、准确的检测出工件焊缝质量存在的问题，减少了对工人经验的依靠，避免了工人主观判断失误带来的影响。焊缝的轮廓信息采集结束后保存至工控机，工人可以方便的查看出工件焊缝外观缺陷的类型及位置，对后期焊接过程的优化起到了巨大的促进作用。

2.本方案提供了一种流水线式焊缝三维成像缺陷自动检测装置，采用本方案，通过传送组件、焊缝三维轮廓提取组件和翻转组件相互配合，用于传送并检测出平板对接工件的正面及背面焊缝外观质量，而焊缝三维轮廓提取组件和运动组件相互配合，用于检测管类工件，即圆管对接工件、平板圆管角接工件的外观焊接质量，从而对平板对接工件、圆管对接工件、平板圆管角接工件进行焊缝外观质量的自动化检测；工控机将焊缝轮廓数据处理好后，将结果作为报告输出，从而使用户可以准确看到工件焊缝存在的焊缝外形尺寸不符合要求、咬边、焊瘤、内凹、弧坑、表面气孔、表面裂纹、表面夹渣等的质量问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。在附图中：

图1为本发明提供的一种实施例的缺陷自动检测装置的结构示意图；

图2为本发明提供的一种实施例的传送组件的结构示意图；

图3为本发明提供的一种实施例的焊缝三维轮廓提取组件的结构示意图；

图4为本发明提供的一种实施例的运动组件的结构示意图；

图5为本发明提供的一种实施例的翻转组件的结构示意图；

图6为本发明提供的一种实施例的翻转组件另一方向的结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

0-检测台，1-传送组件，101-传送带，102-固定架，103-导向圆筒，104-驱动圆筒，105-L形固定板，112-减速电机，2-焊缝三维轮廓提取组件，200-Y轴直线运动模组，201-支架，202-第一光轴，203-第一联轴器，204-第一丝杆，205-直线滑块轴承，206-丝杆螺母，207-光轴固定座，208-第一带座轴承，209-第一驱动电机，210-Z轴直线运动模组，211-滑座，212-第二光轴，213-第二丝杆，214-第二联轴器，215-一体式滑块，216-第二带座轴承，217-第二驱动电机，221-传感器固定板，222-3D线激光传感器，3-运动组件，300-X轴直线运动模组，301-U型固定支架，302-传动轴，303-轴承，304-大齿轮，305-小齿轮，306-螺母，307-第三驱动电机，310-圆盘夹紧转盘，4-翻转组件，400-夹紧机构，401-主动夹紧块，402-被动夹紧块，403-翻转轴，404-第三带座轴承，405-第三联轴器，411-第五驱动电机，412-电机固定板，413-翻转轴固定板。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

本实施例提供了一种流水线式焊缝三维成像缺陷自动检测装置，如图1至图6所示，包括均设于检测台0上的传送组件1、焊缝三维轮廓提取组件2、运动组件3和翻转组件4；

传送组件1用于传送平板对接工件，传送组件1的传送方向为X轴方向；

翻转组件4的两侧均设有传送组件1，翻转组件4用于将前方传送组件1上的平板对接工件翻转并运输到后方传送组件1上；

两个传送组件1处均设有焊缝三维轮廓提取组件2，焊缝三维轮廓提取组件2包括两个位于传送组件1两侧的支架201，两个支架201顶部之间设有Y轴直线运动模组200，Y轴直线运动模组200上设有Z轴直线运动模组210，Z轴直线运动模组210上设有3D线激光传感器222；

运动组件3位于任意一个Y轴直线运动模组200下方，运动组件3包括X轴直线运动模组300，X轴直线运动模组300上带有圆盘夹紧转盘310，X轴直线运动模组300用于带动圆盘夹紧转盘310沿X轴移动，圆盘夹紧转盘310用于夹紧管类工件，并带动管类工件沿Y轴旋转。

相对于现有技术中，采用传统图像处理技术运用起来难度大且泛化能力弱，且3D线激光成像技术在复杂地形难以完整提取轮廓信息等问题，本方案提供了一种流水线式焊缝三维成像缺陷自动检测装置，采用本方案，可以快速、高效、准确的检测出工件焊缝质量存在的问题，减少了对工人经验的依靠，避免了工人主观判断失误带来的影响。焊缝的轮廓信息采集结束后保存至工控机，工人可以方便的查看出工件焊缝外观缺陷的类型及位置，对后期焊接过程的优化起到了巨大的促进作用。具体方案中，包括传送组件1、焊缝三维轮廓提取组件2、运动组件3和翻转组件4，平板对接工件放置于传送组件1上，由传送组件1沿X轴方向输送，在输送过程中，通过翻转组件4将平板对接工件的正面翻转到平板对接工件的背面，从而使焊缝三维轮廓提取组件2通过自身的3D线激光传感器222采集检测平板对接工件的正面及背面焊缝外观质量；其中焊缝三维轮廓提取组件2能通过自身的Y轴直线运动模组200和Z轴直线运动模组210共同作用，使3D线激光传感器222移动到指定位置，从而使3D线激光传感器222扫描出经过工件的焊缝轮廓点云数据，并将数据传至工控机进行处理。其中运动组件3上的圆盘夹紧转盘310能夹持管类工件，随后在X轴运动模组的带动下沿 X轴移动，在沿X轴移动过程中，圆盘夹紧转盘310沿自身轴线旋转，旋转方向为Y轴方向，从而带动管类工件旋转一周，从而便于焊缝三维轮廓提取组件2上的3D线激光传感器222采集检测完整的焊缝轮廓点云数据，并被提取到工控机中，工控机进行处理，将焊缝质量结果作为报告输出。

以上方案，旨在实现：流水线式焊缝三维成像缺陷检测机器人装置可以快速、高效、准确的检测出工件焊缝质量存在的问题，减少了对工人经验的依靠，避免了工人主观判断失误带来的影响。焊缝的轮廓信息采集结束后保存至工控机，工人可以方便的查看出工件焊缝外观缺陷的类型及位置，对后期焊接过程的优化起到了巨大的促进作用；其中传送组件1、焊缝三维轮廓提取组件2和翻转组件4相互配合，用于传送并检测出平板对接工件的正面及背面焊缝外观质量，而焊缝三维轮廓提取组件2和运动组件3相互配合，用于检测管类工件，即圆管对接工件、平板圆管角接工件的外观焊接质量，从而对平板对接工件、圆管对接工件、平板圆管角接工件进行焊缝外观质量的自动化检测；工控机将焊缝轮廓数据处理好后，将结果作为报告输出，从而使用户可以准确看到工件焊缝存在的焊缝外形尺寸不符合要求、咬边、焊瘤、内凹、弧坑、表面气孔、表面裂纹、表面夹渣等的质量问题。

请参阅图2，作为一种实现传送组件1的快速拆装的具体实施方式，设置为：传送组件1包括传送带101，传送带101两侧均设有传送带101固定架102，传送带101两端分别设有驱动圆筒104和导向圆筒103，驱动圆筒104和导向圆筒103均转动连接在两个固定架102上，驱动圆筒104一端设有减速电机112；传送组件1下方设有若干对L形固定板105，L形固定板105的底边固定于检测台0上，L形固定板105的侧边紧贴于传送带101固定架102外侧，若干对L形固定板105将传送组件1夹持在内；

可以理解的是，传送组件1为常规传送带101的设置方式，即在传送带101的两侧设置传送带101固定架102，在传送带101两端设置驱动圆筒104和导向圆筒103，并设置减速电机112从而带动驱动圆筒104旋转，使传送带101传送，而在检测台0上还设有若干对L形固定板105，两个L型固定板相对设置，其底边固定在检测台0上，两个侧边将传送组件1夹持在内，从而实现快速拆装的连接方式；传送组件1为两个，两个传送组件1沿翻转组件4对称设置，由翻转组件4将平板对接工件从一个传送组件1上翻转到另一个传送组件1上。

请参阅图3，作为一种实现3D线激光传感器222在Y轴方向上的移动与导向的具体实施方式，设置为：Y轴直线运动模组200包括第一光轴202和第一丝杆204，第一光轴202和第一丝杆204相平行，并沿Y轴方向设置，第一光轴202和第一丝杆204两端均分别连接于两个支架201上，第一丝杆204一端和一个支架201上第一驱动电机209的第一联轴器203连接，第一丝杆204另一端和另一个支架201上的第一带座轴承208转动连接，第一丝杆204两侧均设有第一光轴202；Z轴直线运动模组210包括滑座211，滑座211内侧上设有直线滑块轴承205和丝杆螺母206，直线滑块轴承205和第一光轴202滑动连接，丝杆螺母206和第一丝杆204螺纹连接；

可以理解的是，在两个支架201的顶部之间连接有两根第一光轴202和一根第一丝杆204，第一光轴202两端贯穿支架201，并和支架201上的光轴固定座207固定连接；第一丝杆204一端和第一驱动电机209的第一联轴器203连接，另一端和机架上的第一带座轴承208转动连接，从而使第一丝杆204能绕自身轴线旋转；由于述Z轴直线运动模组210中的滑座211上带有丝杆螺母206和直线滑块轴承205，丝杆螺母206和丝杆螺纹连接，直线滑块轴承205和第一光轴202滑动连接，从而在第一丝杆204的转动，以及第一光轴202的限位导向作用下，使Z轴直线运动模组210能在Y轴的方向上进行位置调整。

请继续参阅图3，作为一种实现3D线激光传感器222在Z轴方向上的移动，并准确扫描焊缝的全部轮廓的具体实施方式，设置为：Z轴直线运动模组210还包括一体式滑块215，滑座211外侧的上下面均带有相平行的水平面板，两个水平面板之间设有均沿Z轴设置的第二丝杆213和第二光轴212，一体式滑块215和第二光轴212滑动连接，并和第二丝杆213螺纹连接，第二丝杆213一端连接有第二驱动电机217；一体式滑块215上设有传感器固定板221，3D线激光传感器222设于传感器固定板221底部；

可以理解的是，Z轴直线运动模块和X轴直线运动模块的运动结构和原理相同，包括有第二光轴212和第二丝杆213，一体式滑块215和第二丝杆213螺纹连接，并和第二光轴212滑动连接，两根第二光轴212的两端均带有螺纹孔，通过螺丝平行固定在滑座211上，与第二光轴212平行的第二丝杆213一端通过第二带座轴承216和滑座211固定；在第二驱动电机217的驱动下，使第二丝杆213旋转，从而带动一体式滑块215能在Z轴方向上移动；在一体式滑块215外侧带有传感器固定板221，传感器固定板221优选为呈L型，将3D线激光传感器222安装于传感器固定板221内，并朝下伸出，从而在带动3D线激光传感器222在Z轴方向上移动的同时，能保护3D线激光传感器222。

请参阅图4，作为一种实现管类工件的X轴方向的移动的具体实施方式，设置为：X轴直线运动模组300包括滑动块和固定于检测台0上的U型底座，U型底座的两侧面之间设有沿X轴方向设置的第三光轴和第三丝杆，滑动块和第三光轴滑动连接，并和第三丝杆螺纹连接；第三丝杆一端连接有第三驱动电机307；

可以理解的是，运动组件3设置于第一个传送组件1一侧，并位于第一焊缝三维轮廓提取组件2下方，其中第一个焊缝三维轮廓提取组件2的长度大于后方第二个焊缝三维轮廓提取组件2的长度，便于放置运动组件3；X轴直线运动模组300和Y轴直线运动模组200的运动结构和原理相同，具体结构可参考上述方案，其包括U型底座，U型底座固定于检测台0上，且开口朝上，在两侧侧边之间连接有两根第三光轴和第三丝杆，滑动块和第三丝杆螺纹连接，并和第三光轴滑动连接，从而在第三驱动电机307的带动下，带动滑动块在X轴方向移动，圆盘夹紧转盘310安装在滑动块上的连接件上。

请继续参阅图4，作为一种实现管类工件绕自身旋转的具体实施方式，设置为：滑动块上固设有U型固定支架301，U型固定支架301的两个侧边之间设有传动轴302，传动轴302一端贯穿一个侧边和大齿轮304同轴连接，传动轴302另一端贯穿另一个侧边和圆盘夹紧转盘310同轴连接；大齿轮304侧边啮合有小齿轮305，U型固定支架301内还设有第四驱动电机，第四驱动电机的输出轴穿过U型固定支架301的一个侧边和小齿轮305同轴连接；

可以理解的是，在滑动块上带有U型固定支架301，U型固定支架301用于支撑传动轴302旋转，传动轴302的两个分别穿出U型固定支架301的两个侧边，其一端连接于大齿轮304的中心孔，并通过螺母306固定，另一端和圆盘夹紧转盘310的中心孔固定，在U型固定支架301的凹槽内设置第四驱动电机，第四驱动电机的驱动轴伸出侧边和小齿轮305连接，从而带动小齿轮305旋转，小齿轮305和大齿轮304啮合，从而最终实现圆盘夹紧转盘310带动管类工件旋转一周。

作为一种冗余方案，U型固定支架301的两个侧边上均设有轴承303，传动轴302均分别和两个轴承303转动连接；通过轴承303转动连接，便于传动轴302能绕自身轴线旋转。

请参阅图5，作为一种使平板对接工件由正面翻转到背面的具体实施方式，设置为：翻转组件4包括固定于检测台0上的电机固定板412和翻转轴固定板413，电机固定板412和翻转轴固定板413之间设有翻转轴403，翻转轴403沿Y轴方向设置，并可绕自身轴线旋转，翻转轴403一端连接有第五驱动电机411；翻转轴403上套设有夹紧机构400，夹紧机构400用于夹持平板对接工件，并随翻转轴403同步转动；

可以理解的是，翻转组件4位于两个传送组件1之间，设置有电机固定板412，电机固定板412上固定设置有第五驱动电机411，在电机固定板412相对另一侧设有翻转轴固定板413，翻转轴403两端分别连接在电机固定板412和翻转轴固定板413处，并由第五驱动电机411驱动翻转轴403旋转；翻转轴403另一端连接第三带座轴承404；夹紧机构400套设于翻转轴403上，并能夹紧平板对接工件，通过翻转轴403旋转，从而将平板对接工件翻转180度，输送到另一个传送组件1上，此时由正面翻转到背面。

请参阅图6，作为一种实现平板对接工件端部的夹紧的具体实施方式，设置为：夹紧机构400为两个，两个夹紧机构400沿翻转轴403长度方向设置，夹紧机构400包括均套设于翻转轴403上的主动夹紧块401和被动夹紧块402，翻转轴403侧壁上带有切口平面，主动夹紧块401带有和切口平面相配合的中心孔，被动夹紧块402和翻转轴403转动连接，被动夹紧块402可绕翻转轴403轴线旋转；主动夹紧块401和被动夹紧块402能相对转动；主动夹紧块401的端部带有扇形缺口，被动夹紧块402靠近主动夹紧块401的侧面带有扇形凸块，扇形凸块伸入扇形缺口中，扇形凸块侧面和扇形缺口侧面之间留有夹持间隙；

可以理解的是，主动夹紧块401套设于翻转轴403的切口平面处，从而使主动夹紧块401能随翻转轴403同步旋转；而被动夹紧块402和翻转轴403转动连接，如通过轴承303套设连接，图中未视出；此时被动夹紧块402不随翻转轴403旋转；两个夹紧块能相对转动，被动夹紧块402的扇形凸块伸入到主动夹紧块401的扇形缺口内，且随转动方向的左右两侧均留有空隙，位于下方的空隙为矩形间隙，矩形间隙初始状态水平放置，便于平板对接工件端部的插入，此时驱动翻转轴403旋转，主动夹紧块401随之旋转，此时矩形间隙逐渐缩小，从而夹紧平板对接工件，继续旋转过程中，主动夹紧块401带动被动夹紧块402旋转，从而实现两个夹紧块之间的同步转动，当翻转到180度时，平板对接工件落入到后方的传送组件1上，并脱离夹紧机构400，然后再反向旋转翻转轴403，从而复位；其中上方的间隙是便于留出夹紧过程的行程，并限制主动翻转轴403的旋转角度。

具体工作原理：本发明的一种流水线式焊缝三维成像缺陷检测机器人装置，可以对平板对接工件、圆管对接工件、平板圆管角接工件进行焊缝外观质量的自动化检测。

当检测平板对接工件时，检测前，将工件的长宽高尺寸输入系统中，提前将平板对接工件至于流水线传送带101的入口端，焊缝方向与传动带的运动方向同向，工件将随着传送带101运动，随后焊缝三维轮廓提取组件2开始工作，Y轴第一步进电机带动第一丝杠转动，与一体式滑块215固定在一起的Z轴直线运动模组210在第一光轴202的导向下沿Y轴运动，使得Z轴直线运动模组210刚好位于传送带101的中心位置。同时3D线激光传感器222在Z轴直线运动模组210的带动下运动到指定高度；3D线激光传感器222扫描出经过工件的焊缝轮廓点云数据，并将数据传至工控机进行处理，工件正面焊缝质量检测完成。随后，工件运动之翻转机构，翻转机构将其翻转至另一传送带101，工件随传送带101运动，另一套焊缝三维轮廓提取组件2将其焊缝轮廓扫描并上传至工控机，工控机将正面焊缝与背面焊缝轮廓数据处理好后，将结果作为报告输出，用户可以看到工件焊缝存在的焊缝外形尺寸不符合要求、咬边、焊瘤、内凹、弧坑、表面气孔、表面裂纹、表面夹渣等的质量问题。

当对圆管对接工件、平板圆管角接工件进行焊缝外观质量时，首先将要夹紧圆管的直径及长度输入系统中，之后将圆管套在圆盘夹紧转盘310上，X轴直线运动模组300将带动运动组件3上的管类工件(圆管对接工件或平板圆管角接工件)运动，同时Y轴直线运动模组200和Z轴直线运动模组210共同带动3D线激光传感器222运动，使得3D线激光传感器222正对着管类工件焊缝，运动组件3上的旋转组件带动工件旋转一周，工件完整的焊缝轮廓点云数据被提取到工控机中，工控机进行处理，并将焊缝质量结果作为报告输出。

上述方案提供的流水线式焊缝三维成像缺陷检测机器人装置可以快速、高效、准确的检测出工件焊缝质量存在的问题，减少了对工人经验的依靠，避免了工人主观判断失误带来的影响。焊缝的轮廓信息采集结束后保存至工控机，工人可以方便的查看出工件焊缝外观缺陷的类型及位置，对后期焊接过程的优化起到了巨大的促进作用。

以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种流水线式焊缝三维成像缺陷自动检测装置，其特征在于，包括均设于检测台（0）上的传送组件（1）、焊缝三维轮廓提取组件（2）、运动组件（3）和翻转组件（4）；

所述传送组件（1）用于传送平板对接工件，所述传送组件（1）的传送方向为X轴方向；

所述翻转组件（4）的两侧均设有传送组件（1），所述翻转组件（4）用于将前方传送组件（1）上的平板对接工件翻转并运输到后方传送组件（1）上；

两个所述传送组件（1）处均设有焊缝三维轮廓提取组件（2），所述焊缝三维轮廓提取组件（2）包括两个位于所述传送组件（1）两侧的支架（201），两个支架（201）顶部之间设有Y轴直线运动模组（200），所述Y轴直线运动模组（200）上设有Z轴直线运动模组（210），所述Z轴直线运动模组（210）上设有3D线激光传感器（222）；

所述运动组件（3）位于任意一个所述Y轴直线运动模组（200）下方，所述运动组件（3）包括X轴直线运动模组（300），所述X轴直线运动模组（300）上带有圆盘夹紧转盘（310），所述X轴直线运动模组（300）用于带动所述圆盘夹紧转盘（310）沿X轴移动，所述圆盘夹紧转盘（310）用于夹紧管类工件，并带动所述管类工件沿Y轴旋转。

2.根据权利要求1所述的一种流水线式焊缝三维成像缺陷自动检测装置，其特征在于，所述传送组件（1）包括传送带（101），所述传送带（101）两侧均设有固定架（102），所述传送带（101）两端分别设有驱动圆筒（104）和导向圆筒（103），所述驱动圆筒（104）和导向圆筒（103）均转动连接在两个固定架（102）上，所述驱动圆筒（104）一端设有减速电机（112）；所述传送组件（1）下方设有若干对L形固定板（105），所述L形固定板（105）的底边固定于所述检测台（0）上，所述L形固定板（105）的侧边紧贴于所述固定架（102）外侧，若干对L形固定板（105）将所述传送组件（1）夹持在内。

3.根据权利要求1所述的一种流水线式焊缝三维成像缺陷自动检测装置，其特征在于，所述Y轴直线运动模组（200）包括第一光轴（202）和第一丝杆（204），所述第一光轴（202）和第一丝杆（204）相平行，并沿Y轴方向设置，所述第一光轴（202）和第一丝杆（204）两端均分别连接于两个支架（201）上，所述第一丝杆（204）一端和一个支架（201）上第一驱动电机（209）的第一联轴器（203）连接，所述第一丝杆（204）另一端和另一个支架上的第一带座轴承（208）转动连接，所述第一丝杆（204）两侧均设有第一光轴（202）；所述Z轴直线运动模组（210）包括滑座（211），所述滑座（211）内侧上设有直线滑块轴承（205）和丝杆螺母（206），所述直线滑块轴承（205）和所述第一光轴（202）滑动连接，所述丝杆螺母（206）和所述第一丝杆（204）螺纹连接。

4.根据权利要求3所述的一种流水线式焊缝三维成像缺陷自动检测装置，其特征在于，所述Z轴直线运动模组（210）还包括一体式滑块（215），所述滑座（211）外侧的上下面均带有相平行的水平面板，两个所述水平面板之间设有均沿Z轴设置的第二丝杆（213）和第二光轴（212），所述一体式滑块（215）和所述第二光轴（212）滑动连接，并和所述第二丝杆（213）螺纹连接，所述第二丝杆（213）一端连接有第二驱动电机（217）；所述一体式滑块（215）上设有传感器固定板（221），所述3D线激光传感器（222）设于所述传感器固定板（221）底部。

5.根据权利要求1所述的一种流水线式焊缝三维成像缺陷自动检测装置，其特征在于，所述X轴直线运动模组（300）包括滑动块和固定于检测台（0）上的U型底座，所述U型底座的两侧面之间设有沿X轴方向设置的第三光轴和第三丝杆，所述滑动块和所述第三光轴滑动连接，并和所述第三丝杆螺纹连接；所述第三丝杆一端连接有第三驱动电机（307）。

6.根据权利要求5所述的一种流水线式焊缝三维成像缺陷自动检测装置，其特征在于，所述滑动块上固设有U型固定支架（301），所述U型固定支架（301）的两个侧边之间设有传动轴（302），所述传动轴（302）一端贯穿一个侧边和大齿轮（304）同轴连接，所述传动轴（302）另一端贯穿另一个侧边和所述圆盘夹紧转盘（310）同轴连接；所述大齿轮（304）侧边啮合有小齿轮（305），所述U型固定支架（301）内还设有第四驱动电机，所述第四驱动电机的输出轴穿过所述U型固定支架（301）的一个侧边和小齿轮同轴连接。

7.根据权利要求6所述的一种流水线式焊缝三维成像缺陷自动检测装置，其特征在于，所述U型固定支架（301）的两个侧边上均设有轴承（303），所述传动轴（302）均分别和两个轴承转动连接。

8.根据权利要求1所述的一种流水线式焊缝三维成像缺陷自动检测装置，其特征在于，所述翻转组件（4）包括固定于检测台（0）上的电机固定板（412）和翻转轴固定板（413），所述电机固定板（412）和翻转轴固定板（413）之间设有翻转轴（403），所述翻转轴（403）沿Y轴方向设置，并可绕自身轴线旋转，所述翻转轴（403）一端连接有第五驱动电机（411）；所述翻转轴（403）上套设有夹紧机构（400），所述夹紧机构（400）用于夹持所述平板对接工件，并随翻转轴（403）同步转动。

9.根据权利要求8所述的一种流水线式焊缝三维成像缺陷自动检测装置，其特征在于，所述夹紧机构（400）为两个，两个所述夹紧机构（400）沿所述翻转轴（403）长度方向设置，所述夹紧机构（400）包括均套设于所述翻转轴（403）上的主动夹紧块（401）和被动夹紧块（402），所述翻转轴（403）侧壁上带有切口平面，所述主动夹紧块（401）带有和所述切口平面相配合的中心孔，所述被动夹紧块（402）和所述翻转轴（403）转动连接，所述被动夹紧块（402）可绕所述翻转轴（403）轴线旋转；所述主动夹紧块（401）和被动夹紧块（402）侧面能相对转动；所述主动夹紧块（401）的端部带有扇形缺口，所述被动夹紧块（402）靠近所述主动夹紧块（401）的侧面带有扇形凸块，所述扇形凸块伸入所述扇形缺口中，所述扇形凸块侧面和所述扇形缺口侧面之间留有夹持间隙。

10.根据权利要求9所述的一种流水线式焊缝三维成像缺陷自动检测装置，其特征在于，所述夹持间隙的截面呈矩形。

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