CN116532800A - 一种汽车节气门阀片组件激光焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光焊接技术领域，具体为一种汽车节气门阀片组件激光焊接装置，包括焊接底座和位于焊接底座的一侧安装有显示平台，所述焊接底座的顶部安装有移动组件，移动组件上下移动的移动端安装有激光焊接头，激光焊接头的一侧安装有视觉相机，焊接底座的顶部安装有多组移动模组，移动模组的移动端安装有阀片组件工装。该汽车节气门阀片组件激光焊接装置，通过阀片组件工装能够自动对阀片和阀杆进行定位，同时能够将阀片与阀杆自动贴合在一起便于焊接，同时伺服电机能够带动旋转夹具组件转动，在配合移动组件带动视觉相机和激光焊接头移动，从而能够在焊前和焊后对产品进行检测，因此提高产品的质量和联动性，因此也能够提高生产的效率。

Description

一种汽车节气门阀片组件激光焊接装置

技术领域

本发明涉及激光焊接技术领域，具体为一种汽车节气门阀片组件激光焊接装置。

背景技术

节气门是燃油汽车关键部件之一，车辆外界的空气需要通过节气门进入发动机内部，从而与汽油混合，完成汽油正常燃烧，精准的控制节气门的进气量，使发动机的动力达到最佳状态，因此精准的控制节气门进气量是影响发动机动力及使用寿命的关键，节气门阀片组件规格和质量是实现精准控制的基础，其阀片组件焊接要求较高。

激光焊接是将激光器输出的高功率密度的激光束经过聚焦，使其光斑小，能量集中，密度高，加热效率快，因此阀片组件焊接变形小，目前现有阀片组件焊接都是一个工位对接一个组件进行焊接，当一组阀片焊接完成后，需要将其卸下重新装上一组阀片组件，因此降低了生产的联动性，从而降低了生产的效率，并且传统方式的激光焊接不具备在焊前和焊后对产品进行检测，从而会降低产品焊接的质量。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种汽车节气门阀片组件激光焊接装置，包括焊接底座，所述焊接底座的顶部安装有移动组件，移动组件上下移动的移动端安装有激光焊接头，激光焊接头的一侧安装有视觉相机，焊接底座的顶部安装有多组移动模组，移动模组的移动端安装有阀片组件工装。

进一步，所述阀片组件工装包括安装在移动模组移动端上的U型夹具底座，U型夹具底座的顶部开口内转动连接有旋转夹具组件，U型夹具底座的一侧安装有与旋转夹具组件一端连接的伺服电机,所述U型夹具底座的内底壁安装有定位气缸，定位气缸的顶出端连接有定位块。

进一步，所述旋转夹具组件包括U型夹具底座内侧转动连接的旋转底座，旋转底座的顶部左右安装有两个阀杆压料气缸，阀杆压料气缸的顶出端铰接有阀杆压料组件，阀杆压料组件下方有凸块和短杆，所述短杆两端分别铰接至阀杆压料组件中段以及凸块，所述旋转底座的顶部固定有位于阀杆压料组件下方的阀杆定位块。

进一步，所述旋转底座的顶部前后安装有两个相对设置的阀片移动气缸，阀片移动气缸的移动端安装有阀片定位组件。

进一步，所述阀片定位组件包括阀片移动气缸的移动端安装的阀片定位气缸，阀片定位气缸的夹持端固定有定位夹爪。

进一步，所述阀杆定位块的顶部开设有圆弧定位槽，且阀杆定位块靠近圆弧定位槽的一侧连接有弹簧柱塞。

进一步，所述定位夹爪的夹持部向内倾斜形成夹紧卡槽，定位夹爪的夹持部向下倾斜形成角度定位槽。

与现有技术相比，本申请的技术方案具备以下有益效果：

该汽车节气门阀片组件激光焊接装置，通过阀片组件工装能够自动对阀片和阀杆进行定位，同时能够将阀片与阀杆自动贴合在一起便于焊接，同时伺服电机能够带动旋转夹具组件转动，在配合移动组件带动视觉相机和激光焊接头移动，从而能够在焊前和焊后对产品进行检测，因此提高产品的质量和联动性，因此也能够提高生产的效率。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明结构中移动组件的正视图；

图3为本发明图2中旋转夹具组件的三维图；

图4为本发明图2的右视图；

图5为本发明结构中阀片定位组件的三维图；

图6为本发明图5中定位夹爪的俯视图；

图7为本发明图5中定位夹爪的正视图；

图8为本发明的产品示意图；

图9是本发明的阀杆直角点示意图。

图中：1、焊接底座；2、移动组件；3、视觉相机；4、激光焊接头；5、显示平台；6、阀片组件工装；7、移动模组；10、U型夹具底座；11、伺服电机；12、旋转夹具组件；13、定位块；14、定位气缸；15、旋转底座；16、阀杆压料气缸；17、弹簧柱塞；18、阀杆定位块；19、阀杆压料组件；20、阀片定位组件；22、阀片移动气缸；28、阀片定位气缸；29、定位夹爪；30、夹紧卡槽;31、角度定位槽。

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本实施例中的一种汽车节气门阀片组件激光焊接装置，包括焊接底座1和位于焊接底座1的一侧安装有显示平台5，所述焊接底座1的顶部安装有移动组件2，移动组件2中运用了丝杆原理实现横向及纵向移动，移动组件2上下移动的移动端安装有激光焊接头4，激光焊接头4的一侧安装有视觉相机3，焊接底座1的顶部安装有不少于两组的移动模组7，移动模组7同样也运用了丝杆原理，移动模组7的移动端安装有阀片组件工装6。

本发明结构中，通过阀片组件工装能够实现对阀片和阀杆进行定位及贴合，同时移动模组会带动产品依次移动到激光焊接头处进行焊接，因此能够使焊接加工紧凑联动性高，提高加工效率，同时阀片组件工装也能带动产品转动，在通过移动组件带动视觉相机和激光焊接头移动，从而能够实现在焊前和焊后通过视觉相机对产品检测提高产品质量。

如图2，所述阀片组件工装6包括安装在移动模组7移动端上的固定有U型夹具底座10，U型夹具底座10的顶部开口内转动连接有旋转夹具组件12，旋转夹具组件12的两侧通过轴件与U型夹具底座10连接，U型夹具底座10的左侧安装有与旋转夹具组件12一端连接的伺服电机11,所述U型夹具底座10的内底壁安装有定位气缸14，定位气缸14的顶出端连接有定位块13。通过定位气缸和定位块的配合，能够起到对阀片进行支撑，在通过旋转夹具组件对阀片夹持定位和贴合，在通过伺服电机带动旋转夹具组件转动，从而能够实现带动产品转动。

如图3和4，所述旋转夹具组件12包括U型夹具底座10内侧转动连接的旋转底座15，旋转底座15的顶部安装有两个阀杆压料气缸16，阀杆压料气缸16的顶出端铰接有阀杆压料组件19，阀杆压料组件19下方有凸块和短杆，所述短杆两端分别铰接至阀杆压料组件19中段以及凸块，所述旋转底座15的顶部固定有位于阀杆压料组件19下方的阀杆定位块18，阀杆定位块18的顶部开设有圆弧定位槽，且阀杆定位块18靠近圆弧定位槽的一侧连接有弹簧柱塞17。通过阀杆定位块上的圆弧定位槽和弹簧柱塞能够对阀杆进行限位，同时在配合阀杆压料气缸带动阀杆压料组件抬起和放下，从而能够起到对阀杆下压定位。

如图3-8，所述旋转底座15的顶部安装有两个阀片移动气缸22，阀片移动气缸22的移动端安装有阀片定位组件20，所述阀片定位组件20包括阀片移动气缸22的移动端安装有阀片定位气缸28，阀片定位气缸28的夹持端固定有定位夹爪29，定位夹爪29的夹持部向内倾斜形成夹紧卡槽30，定位夹爪29的夹持部向下倾斜形成角度定位槽31。通过阀片定位气缸和定位夹爪能够对阀片夹持固定，然后在阀片移动气缸的顶出作用下，能够使阀片与阀杆相贴便于焊接。为了保证贴合度，阀杆中部的左右两侧向下开有槽口，槽口的内壁为平面，槽口的宽度与阀片的宽度相匹配。此槽口的结构设计，一是方便阀片与槽口对齐保证阀片与阀杆的焊接对齐位置，以及焊接面的贴合；二是，左右槽口的四个直角点便于后续视觉检测中阀片和阀杆的定位和位置识别。图8中，A、B为一侧槽口的两个直角位置，另一侧槽口对称也有两个直角点。

上述实施例的工作原理为：

两组阀片组件工装初始状态均处于上料位置的位置，定位气缸带动定位块向上顶起，然后将两个阀片放置在阀片定位组件中，阀片底部与定位块相贴，因此定位块起到支撑的作用，再将阀杆放置在阀杆定位块的圆弧定位槽上，在通过弹簧柱塞调节阀杆放置的轴向位置，使阀杆位于两个阀片之间，然后启动阀杆压料气缸带动阀杆压料组件将阀杆下压固定，避免发生位置偏移，在通过阀片定位气缸带动定位夹爪将两个阀片夹持定位，同时定位气缸带动定位块收回，然后启动阀片移动气缸带动阀片定位组件移动，使两个阀片与阀杆相贴，然后通过移动模组带动阀片组件工装移动到激光钢接头的下方。两块阀片与阀杆之间形成焊缝一和焊缝二，两块阀片之间形成焊缝三。视觉相机在移动组件驱动下实现对焊缝一和焊缝二处焊前的视觉检测，判断接触缝隙以及阀片、阀杆尺寸规格是否符合焊接要求，如果符合，伺服电机驱动旋转夹具组件旋转180°，随后视觉相机对焊缝三进行焊前状态评估，如果焊缝有一条不符合焊接条件，对应工位移动模组自动将夹具及物料移动至上下料位置，同时显示器显示焊前检查不合格，需要重新装夹；如果3道焊缝焊前检查均符合焊接条件，随后激光焊接头在移动组件驱动下实现对焊缝三的焊接，焊接完成后，伺服电机驱动旋转夹具组件旋转180°开始对焊缝一和焊缝二进行焊接，待所有焊缝完成焊接，视觉相机对3道焊缝进行复检，复检完成后对应工位移动模组自动将夹具及物料移动至上下料位置，检验合格与不合格将在显示器上显示对应红色和绿色图标，人工可根据相机检测结果将焊后工件分拣至合格与不合格区。如上所述，双工位循环上料焊接，大大提高生产效率，同时能够提高焊接的质量和联动性。

对于上述焊缝一和焊缝二的视觉检测，过程如下：

视觉相机正对阀杆中间位置，视觉相机获取图像，通过图像识别得到阀杆的四个直角点形成阀杆内矩形以及内矩形的中轴线O，如图9所示，即矩形AA’B’B,在阀杆内矩形的两条宽边方向寻找槽口端点，如图示槽口端点M，AM为图像槽口深度，微调旋转夹具组件角度，直至图像中四条槽口深度一致，此时为初始状态；

获取初始状态下的图像，从内矩形中轴线向外两侧进行轮廓识别，获取两阀片的外侧边轮廓，如果存在连续多个像素距离内矩形中轴线的距离大于设定值，判断当前阀片与阀杆的焊缝不合格，否则判断合格。这样可以过滤噪声像素，如果焊缝存在贴合不紧的情况，必然会出现多个像素偏离的情况。

另外，正常情况下视觉相机的高度是固定的，该设定值针对同一规格的阀杆和阀片是固定的。如果进一步考虑视觉相机的高度的偏差，对图像中像素距离的影响，该设定值需要与槽口的宽度相关，用固定宽度的槽口进行参照。

对于上述焊缝三的视觉检测，过程如下：

在初始状态下，旋转夹具组件旋转180°，视觉相机获取图像直接获取两块阀片接触端口的外侧边像素，得到焊缝框，根据焊缝框的面积与焊缝框长度的比值判断焊缝三是否合格。当小于阈值时，判断合格。

一般来讲，对于焊缝是否存在检测，是否复合焊接要求，通过视觉判断焊缝是否漏光即可。然而对于阀杆和阀片之间，以及两块阀片之间的焊缝是否存在间隙，由于阀片是倾斜设置，且从上向下，即便是有间隙，下方结构部分也会遮挡住间隙也不会有漏光，因此常规视觉判断方式不可行。再者，如果直接对焊缝位置进行图像识别，通过学习方式学习是否合格，也存在样本量大，模型复杂，针对每种规格的阀杆阀片都需要重新训练模型。而且阀片阀杆的颜色相近，在焊缝的形状很难准确识别，也造成了模型误判率高的问题。本实施例利用槽口的特殊结构特点定位阀杆，在焊缝一焊缝二识别时，直接根据阀片的边界像素距离内矩形中轴线的偏移距离来判断两条焊缝是否合格；在焊缝三识别时，由于阀杆的直角点被遮挡，直接根据两阀片末端端面形成的面积来判断。无需使用学习模型，也无需对焊缝进行准确识别，方法简单高效。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种汽车节气门阀片组件激光焊接装置，包括焊接底座（1），其特征在于：所述焊接底座（1）的顶部安装有移动组件（2），移动组件（2）上下移动的移动端安装有激光焊接头（4），激光焊接头（4）的一侧安装有视觉相机（3），焊接底座（1）的顶部安装有多组移动模组（7），移动模组（7）的移动端安装有阀片组件工装（6）。

2.根据权利要求1所述的一种汽车节气门阀片组件激光焊接装置，其特征在于：所述阀片组件工装（6）包括安装在移动模组（7）移动端上的U型夹具底座（10），U型夹具底座（10）的顶部开口内转动连接有旋转夹具组件（12），U型夹具底座（10）的一侧安装有与旋转夹具组件（12）一端连接的伺服电机（11）,所述U型夹具底座（10）的内底壁安装有定位气缸（14），定位气缸（14）的顶出端连接有定位块（13）。

3.根据权利要求2所述的一种汽车节气门阀片组件激光焊接装置，其特征在于：所述旋转夹具组件（12）包括U型夹具底座（10）内侧转动连接的旋转底座（15），旋转底座（15）的顶部左右安装有两个阀杆压料气缸（16），阀杆压料气缸（16）的顶出端铰接有阀杆压料组件（19），阀杆压料组件（19）下方有凸块和短杆，所述短杆两端分别铰接至阀杆压料组件（19）中段以及凸块，所述旋转底座（15）的顶部固定有位于阀杆压料组件（19）下方的阀杆定位块（18）。

4.根据权利要求3所述的一种汽车节气门阀片组件激光焊接装置，其特征在于：所述旋转底座（15）的顶部前后安装有两个相对设置的阀片移动气缸（22），阀片移动气缸（22）的移动端安装有阀片定位组件（20）。

5.根据权利要求4所述的一种汽车节气门阀片组件激光焊接装置，其特征在于：所述阀片定位组件（20）包括阀片移动气缸（22）的移动端安装的阀片定位气缸（28），阀片定位气缸（28）的夹持端固定有定位夹爪（29）。

6.根据权利要求3所述的一种汽车节气门阀片组件激光焊接装置，其特征在于：所述阀杆定位块（18）的顶部开设有圆弧定位槽，且阀杆定位块（18）靠近圆弧定位槽的一侧连接有弹簧柱塞（17）。

7.根据权利要求5所述的一种汽车节气门阀片组件激光焊接装置，其特征在于：所述定位夹爪（29）的夹持部向内倾斜形成夹紧卡槽（30），定位夹爪（29）的夹持部向下倾斜形成角度定位槽（31）。