CN211014125U - 一种带视觉定位的超声波检测焊点终端装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带视觉定位的超声波检测焊点终端装置，包括外壳、超声波探头组件、相机、激光位移传感器和亮度可调节的可变光源组，外壳可拆卸固定于机器人手臂的前端，超声波探头组件贯穿外壳的前侧壁并且其后端可拆卸固定于外壳内，相机和激光位移传感器均固定设于外壳内，并且相机的摄像头和激光位移传感器的检测面均设于外壳的前侧壁上，可变光源组设于外壳的前侧壁上并且位于相机的摄像头的周围，超声波探头组件、相机和激光位移传感器分别与工控机连接，工控机还与用于控制机器人手臂的控制器连接。本实用新型的一种带视觉定位的超声波检测焊点终端装置，装置小型化，集成度高，具备抗光污染能力，对外界光照环境的兼容性大大提高。

Description

一种带视觉定位的超声波检测焊点终端装置

技术领域

本实用新型涉及一种焊点检测装置，特别是涉及一种带视觉定位的超声波检测焊点终端装置。

背景技术

超声波检测焊点设备一般有手工夹持的人工检测方式和机器人手臂夹持的自动化检测方式两种。自动化检测方式一般由超声波检测系统硬件、视觉系统硬件等构成终端，并由特殊夹具固定安装于机器人法兰盘，其可通过视觉定位引导机器人夹持超声波探头移动到目标焊点。现有的终端装置存在的主要缺陷为：

1、体积较大，一体性较差，无法满足小型化的工业需要；

2、光源多为工业环形光源，亮度固定且体积较大，无法解决环境光污染问题；

3、超声波探头固定方向最多只具备平面180°可调。

发明内容

本实用新型是为了解决现有技术中的不足而完成的，本实用新型的目的是提供一种带视觉定位的超声波检测焊点终端装置，装置小型化，集成度高，现场调试方便，具备一定环境条件下的抗光污染能力，视觉与检测系统对外界光照环境的兼容性大大提高，并扩大超声波自动检测的车身焊点范围。

本实用新型的一种带视觉定位的超声波检测焊点终端装置，包括外壳、用于对待检体上的焊点进行超声波检测的超声波探头组件、用于检测焊点在平面方向的偏差值的相机、用于检测焊点在深度方向的偏差值的激光位移传感器和亮度可调节的可变光源组，所述外壳可拆卸固定于机器人手臂的前端，所述超声波探头组件的后半部贯穿所述外壳的前侧壁并且其后端部位置旋转可调式可拆卸固定连接于所述外壳内，所述相机和所述激光位移传感器均固定设于所述外壳内，并且所述相机的摄像头和所述激光位移传感器的检测面均位于所述外壳的前侧壁上，所述可变光源组设于所述外壳的前侧壁上并且位于所述相机的摄像头的周围，所述超声波探头组件、所述相机和所述激光位移传感器分别与工控机连接，所述工控机还与用于控制所述机器人手臂的控制器连接。

本实用新型的一种带视觉定位的超声波检测焊点终端装置还可以是：

所述超声波探头组件包括探头本体和探头夹具，所述外壳的上侧壁设有向内向下延伸设置的探头安装板，所述探头夹具贯穿所述外壳的前侧壁并且其后端与所述探头安装板的前侧面可拆卸固定连接，所述探头本体可拆卸固定于所述探头夹具的前端。

所述探头夹具的后端设有向后凸起的安装凸台，对应的所述探头安装板的前侧面上开设有安装凹槽，所述安装凸台位置旋转可调式嵌设于所述安装凹槽内。

所述安装凸台的纵向截面为正方形或其他正多边形。

所述安装凸台过盈式嵌设于所述安装凹槽内。

所述可变光源组包括至少两个亮度可调的LED光源，所述LED光源围绕所述相机的摄像头等夹度均匀排列设置于所述外壳的前侧壁上。

所述外壳通过连接法兰可拆卸固定于机器人手臂的前端，所述连接法兰可拆卸固定于机器人手臂的前端，所述外壳的后端与所述连接法兰的前侧面可拆卸固定连接。

所述超声波探头组件、所述相机和所述激光位移传感器分别通过线束与所述工控机连接，所述外壳上开设有线束通道，所述线束穿过所述线束通道与所述工控机连接。

所述外壳上开设有冷却通风孔。

所述相机设于所述超声波探头组件的下方并且所述相机的壳体与所述外壳的下侧壁可拆卸固定连接，所述激光位移传感器设于所述超声波探头组件的右侧并且与所述激光位移传感器的壳体与所述外壳的右侧壁可拆卸固定连接。

本实用新型的一种带视觉定位的超声波检测焊点终端装置，包括外壳、用于对待检体上的焊点进行超声波检测的超声波探头组件、用于检测焊点在平面方向的偏差值的相机、用于检测焊点在深度方向的偏差值的激光位移传感器和亮度可调节的可变光源组，所述外壳可拆卸固定于机器人手臂的前端，所述超声波探头组件的后半部贯穿所述外壳的前侧壁并且其后端部位置旋转可调式可拆卸固定连接于所述外壳内，所述相机和所述激光位移传感器均固定设于所述外壳内，并且所述相机的摄像头和所述激光位移传感器的检测面均位于所述外壳的前侧壁上，所述可变光源组设于所述外壳的前侧壁上并且位于所述相机的摄像头的周围，所述超声波探头组件、所述相机和所述激光位移传感器分别与工控机连接，所述工控机还与用于控制所述机器人手臂的控制器连接。这样，机器人手臂动作将该装置移动到试教点，可变光源组根据不同位置的焊点的需求调整亮度，相机拍照后将数据传输至工控机分析，工控机根据图像数据识别焊点中心并进行分析计算，得出焊点中心在平面方向的偏差值后确定平面位置补偿量，再结合激光位移传感器检测到的法向距离(深度方向的偏差值)确定空间位置补偿量，工控机将数据传送至控制器，然后通过控制器控制机器人手臂带动超声波探头组件到待检焊点位置处进行检测，并将检测结果上传工控机。与现有技术相比，本装置中光源系统(可变光源组)、视觉系统(相机和激光位移传感器)与超声波检测系统(超声波探头组件)终端一体化集成于外壳上后安装于机器人终端，并与机器人手臂、工控机、控制器等通讯，设备集成度高，设备组件小型化，具体的可通过降低硬件的识别精度和光源需求改良并小型化设备组件，并且通过优化软件从算法上提升视觉定位精度，以达到小型化装置的同时保证设备性能维持不变或进一步提升。同时，采用亮度可调的可变光源组，使其亮度可以自动或手动调节以匹配指定焊点周边环境亮度，具备一定环境条件下的抗光污染能力，视觉与检测系统对外界光照环境的兼容性大大提高，并扩大超声波自动检测的车身焊点范围。相对于现有技术而言，本实用新型的一种带视觉定位的超声波检测焊点终端装置具有以下优点：装置小型化，集成度高，具备一定环境条件下的抗光污染能力，视觉与检测系统对外界光照环境的兼容性大大提高，并扩大超声波自动检测的车身焊点范围。

附图说明

图1为本实用新型一种带视觉定位的超声波检测焊点终端装置的结构示意图。

图2为本实用新型一种带视觉定位的超声波检测焊点终端装置的激光位移传感器安装示意图。

图3为本实用新型一种带视觉定位的超声波检测焊点终端装置的超声波探头组件示意图。

图4为本实用新型一种带视觉定位的超声波检测焊点终端装置的探头安装板结构示意图。

图号说明

1…外壳 2…相机 3…激光位移传感器

4…探头本体 5…探头夹具 6…探头安装板

7…安装凸台 8…安装凹槽 9…LED光源

10…连接法兰 11…线束 12…冷却通风孔

具体实施方式

本实用新型中如果有描述到方向(上、下、左、右、内及外)时，是以图1中所示的结构为参考描述，但本实用新型的实际使用方向并不局限于此。其中，超声波探头组件在上方，相机在下方；激光位移传感器3在右侧，超声波组件在左侧。

下面结合图1至图4，对本实用新型的一种带视觉定位的超声波检测焊点终端装置作进一步详细说明。

本实用新型的一种带视觉定位的超声波检测焊点终端装置，请参考图1至图4，包括外壳1、用于对待检体上的焊点进行超声波检测的超声波探头组件、用于检测焊点在平面方向的偏差值的相机2、用于检测焊点在深度方向的偏差值的激光位移传感器3和亮度可调节的可变光源组，所述外壳1可拆卸固定于机器人手臂的前端，所述超声波探头组件的后半部贯穿所述外壳1的前侧壁并且其后端部位置旋转可调式可拆卸固定连接于所述外壳1内，所述相机2和所述激光位移传感器3均固定位于所述外壳1内，并且所述相机2的摄像头和所述激光位移传感器3的检测面均设于所述外壳1的前侧壁上，所述可变光源组设于所述外壳1的前侧壁上并且位于所述相机2的摄像头的周围，所述超声波探头组件、所述相机2和所述激光位移传感器3分别与工控机连接，所述工控机还与用于控制所述机器人手臂的控制器连接。这样，机器人手臂动作将该装置移动到试教点，可变光源组根据不同位置的焊点的需求调整亮度，相机2拍照后将数据传输至工控机分析，工控机根据图像数据识别焊点中心并进行分析计算，得出焊点中心在平面方向的偏差值后确定平面位置补偿量，再结合激光位移传感器3检测到的法向距离(深度方向的偏差值)确定空间位置补偿量，工控机将数据传送至控制器，然后通过控制器控制机器人手臂带动超声波探头组件到待检焊点位置处进行检测，并将检测结果上传工控机。与现有技术相比，本装置中光源系统(可变光源组)、视觉系统(相机2和激光位移传感器3)与超声波检测系统(超声波探头组件)终端一体化集成于外壳1上后安装于机器人终端，并与机器人手臂、工控机、控制器等通讯，设备集成度高，设备组件小型化，具体的可通过降低硬件的识别精度和光源需求改良并小型化设备组件，并且通过优化软件从算法上提升视觉定位精度，以达到小型化装置的同时保证设备性能维持不变或进一步提升。同时，采用亮度可调的可变光源组，使其亮度可以自动或手动调节以匹配指定焊点周边环境亮度，具备一定环境条件下的抗光污染能力，视觉与检测系统对外界光照环境的兼容性大大提高，并扩大超声波自动检测的车身焊点范围。另外，超声波探头组件的安装位置旋转可调，提高了其安装方向的灵活性，便于现场调试。相对于现有技术而言，本实用新型的一种带视觉定位的超声波检测焊点终端装置具有以下优点：装置小型化，集成度高，现场调试方便，具备一定环境条件下的抗光污染能力，视觉与检测系统对外界光照环境的兼容性大大提高，并扩大超声波自动检测的车身焊点范围。

本实用新型的一种带视觉定位的超声波检测焊点终端装置，在前面描述的技术方案的基础上，请参考图1至图4，还可以是：所述超声波探头组件包括探头本体4和探头夹具5，所述外壳1的上侧壁设有向内向下延伸设置的探头安装板6，所述探头夹具的后半部5贯穿所述外壳1的前侧壁并且其后端部位置旋转可调式可拆卸固定连接于所述探头安装板6的前侧面，所述探头本体4可拆卸固定于所述探头夹具5的前端。这样，探头本体4通过探头夹具5安装在外壳1内的探头安装板6上，具体的探头夹具5的后端部可通过螺栓实现与探头安装板6的的连接，两者通过螺栓连接不仅拆卸方便还具备一定的可调功能(探头本体4的检测方向)。在前面描述的技术方案的基础上，进一步优选的是，所述探头夹具5的后端设有向后凸起的安装凸台7，对应的所述探头安装板6的前侧面上开设有安装凹槽8，所述安装凸台7位置旋转可调式嵌设于所述安装凹槽8内。这样，通过安装凸台7与安装凹槽8配合的安装方式，实现了超声波探头组件与探头安装板6的定位安装，超声波组件的安装位置准确，并且通过旋转位置可调，提高了超声波探头组件安装方向的灵活性，便于现场调试。在前面描述的技术方案的基础上，进一步优选的是，所述安装凸台7的纵向截面为正多边形。这样，安装凸台7的纵向截面设为正多边形，提高了探头夹具5的安装方向的可调范围，安装凸台7的纵向截面设为正方形时，探头夹具5的安装方向具有90度可调的四个方向功能，同样的，安装凸台7的纵向截面设为其他正多边形时，探头夹具5的安装方向具有360/N度可调的N个方向，其中N为正多边形的边数。在前面描述的技术方案的基础上，进一步优选的是，所述安装凸台7过盈式嵌设于所述安装凹槽8内。这样，采用过盈式的安装方式安装结构更加稳固。

本实用新型的一种带视觉定位的超声波检测焊点终端装置，在前面描述的技术方案的基础上，请参考图1至图4，还可以是：所述可变光源组包括至少两个亮度可调的LED光源9，所述LED光源9围绕所述相机2的摄像头等夹度均匀排列设置于所述外壳1的前侧壁上。这样，LED光源9体积小、效率高，有利于装置的小型化，LED光源9呈环形分布围绕位于中心的相机2，可直接照射在待检体上，亮度均匀，同时LED光源9可实现亮度连续可调，具体的设计可远端编程的电流可调LED灯组电路并通过控制器控制，使LED光源9的亮度可以自动或手动调节以匹配指定焊点周边环境亮度，并同时具备关闭部分LED光源9的功能，以达到最优的视觉识别工作照明环境，视觉与检测系统对外界光照环境的兼容性大大提高，并扩大超声波自动检测的车身焊点范围。

本实用新型的一种带视觉定位的超声波检测焊点终端装置，在前面描述的技术方案的基础上，请参考图1至图4，还可以是：所述外壳1通过连接法兰10可拆卸固定于机器人手臂的前端，所述连接法兰10的后侧面与可拆卸固定于机器人手臂的前端可拆卸固定连接，所述外壳1的后端与所述连接法兰10的前侧面可拆卸固定连接。这样，通过连接法兰10将外壳1安装于机器人手臂的前端。

本实用新型的一种带视觉定位的超声波检测焊点终端装置，在前面描述的技术方案的基础上，请参考图1至图4，还可以是：所述超声波探头组件、所述相机2和所述激光位移传感器3分别通过线束11与所述工控机连接，所述外壳1上开设有线束通道，所述线束11穿过所述线束11通道与所述工控机连接。这样，外壳1上开设线束通道，使线束11穿出外壳1与工控机连接。

本实用新型的一种带视觉定位的超声波检测焊点终端装置，在前面描述的技术方案的基础上，请参考图1至图4，还可以是：所述外壳1上开设有冷却通风孔12。这样，外壳1上开设冷却通风孔12用于装置的散热。

本实用新型的一种带视觉定位的超声波检测焊点终端装置，在前面描述的技术方案的基础上，请参考图1至图4，还可以是：所述相机2设于所述超声波探头组件的下方并且所述相机2的壳体与所述外壳1的下侧壁可拆卸固定连接，所述激光位移传感器3设于所述超声波探头组件的右侧并且与所述激光位移传感器3的壳体与所述外壳1的右侧壁可拆卸固定连接。这样，该布置方式充分利用了外壳1内的空间，结构紧凑，有利于装备的小型化。

上述仅对本实用新型中的具体实施例加以说明，但并不能作为本实用新型的保护范围，凡是依据本实用新型中的设计精神所作出的等效变化或修饰，均应认为落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种带视觉定位的超声波检测焊点终端装置，其特征在于：包括外壳、用于对待检体上的焊点进行超声波检测的超声波探头组件、用于检测焊点在平面方向的偏差值的相机、用于检测焊点在深度方向的偏差值的激光位移传感器和亮度可调节的可变光源组，所述外壳可拆卸固定于机器人手臂的前端，所述超声波探头组件的后半部贯穿所述外壳的前侧壁并且其后端部位置旋转可调式可拆卸固定连接于所述外壳内，所述相机和所述激光位移传感器均固定设于所述外壳内，并且所述相机的摄像头和所述激光位移传感器的检测面均位于所述外壳的前侧壁上，所述可变光源组设于所述外壳的前侧壁上并且位于所述相机的摄像头的周围，所述超声波探头组件、所述相机和所述激光位移传感器分别与工控机连接，所述工控机还与用于控制所述机器人手臂的控制器连接。

2.根据权利要求1所述的一种带视觉定位的超声波检测焊点终端装置，其特征在于：所述超声波探头组件包括探头本体和探头夹具，所述外壳的上侧壁设有向内向下延伸设置的探头安装板，所述探头夹具的后半部贯穿所述外壳的前侧壁并且其后端部位置旋转可调式可拆卸固定连接于所述探头安装板的前侧面，所述探头本体可拆卸固定于所述探头夹具的前端。

3.根据权利要求2所述的一种带视觉定位的超声波检测焊点终端装置，其特征在于：所述探头夹具的后端设有向后凸起的安装凸台，对应的所述探头安装板的前侧面上开设有安装凹槽，所述安装凸台位置旋转可调式嵌设于所述安装凹槽内。

4.根据权利要求3所述的一种带视觉定位的超声波检测焊点终端装置，其特征在于：所述安装凸台的纵向截面为正多边形。

5.根据权利要求3所述的一种带视觉定位的超声波检测焊点终端装置，其特征在于：所述安装凸台过盈式嵌设于所述安装凹槽内。

6.根据权利要求1-5任意一项权利要求所述的一种带视觉定位的超声波检测焊点终端装置，其特征在于：所述可变光源组包括至少两个亮度可调的LED光源，所述LED光源围绕所述相机的摄像头等夹度均匀排列设置于所述外壳的前侧壁上。

7.根据权利要求1-5任意一项权利要求所述的一种带视觉定位的超声波检测焊点终端装置，其特征在于：所述外壳通过连接法兰可拆卸固定于机器人手臂的前端，所述连接法兰的后侧面与机器人手臂的前端可拆卸固定连接，所述外壳的后端与所述连接法兰的前侧面可拆卸固定连接。

8.根据权利要求1-5任意一项权利要求所述的一种带视觉定位的超声波检测焊点终端装置，其特征在于：所述超声波探头组件、所述相机和所述激光位移传感器分别通过线束与所述工控机连接，所述外壳上开设有线束通道，所述线束穿过所述线束通道与所述工控机连接。

9.根据权利要求1-5任意一项权利要求所述的一种带视觉定位的超声波检测焊点终端装置，其特征在于：所述外壳上开设有冷却通风孔。

10.根据权利要求1-5任意一项权利要求所述的一种带视觉定位的超声波检测焊点终端装置，其特征在于：所述相机设于所述超声波探头组件的下方并且所述相机的壳体与所述外壳的下侧壁可拆卸固定连接，所述激光位移传感器设于所述超声波探头组件的右侧并且与所述激光位移传感器的壳体与所述外壳的右侧壁可拆卸固定连接。

Images