CN219245377U - 一种焊缝熔池缺陷检测和位置测量机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种焊缝熔池缺陷检测和位置测量机构，所属焊缝智能化检测设备技术领域，包括检测台，所述的检测台上设有零件基体，所述的检测台侧边设有六轴工业机械臂，所述的六轴工业机械臂上端设有安装架，所述的安装架上部设有与安装架相螺钉固定连接的3D激光轮廓仪，所述的安装架下部设有与安装架相螺钉固定连接的工业CCD相机。具有高速、高灵敏和高精度的特点。将检测系统安装在机器人上，由机器人按照焊缝轨迹运动，实现自动化检测。检测数据和运动轨迹由工业计算机汇总处理，及时准确的标记出焊缝缺陷的位置，状态机相关数据，做到智能化、可视化。

Description

一种焊缝熔池缺陷检测和位置测量机构

技术领域

本实用新型涉及焊缝智能化检测设备技术领域，具体涉及一种焊缝熔池缺陷检测和位置测量机构。

背景技术

激光技术不断发展，高功率激光焊接技术因其具有焊接效率高、焊接质量高、焊接深度大等特点得到了飞速发展，应用于金属厚板，大型零件焊接。激光焊接焊缝是指利用激光高亮度、方向性、单色性的特点，将两种相同金属或者不同金属拼接或者搭接瞬间产生高温熔化连接而成的缝，在焊接的过程中，由于焊接零件制造的复杂程度和焊接环境等不确定因素，容易产生含有气孔、飞溅和焊缝位置偏差等缺陷的焊缝。需要对焊缝进行检测，并且分析缺陷产生的原因。现有技术方案有人工检测和机器视觉检测两种，其中人工检测工作强度大，效率低等因素。传统机器视觉检测主要采用图像识别的方式，但在实际的现场工作环境中，图像质量极其容易受到光照、腐蚀产物、焊缝色差、形状等外界因素的影响，从而造成图像识别的可靠性大大下降，局限性大。

目前在需要对大型复杂零件焊缝熔池进行检测时，存在如下缺陷：

1、通常由人工控制焊缝检测仪器检测焊缝熔池。

2、焊缝的检测结果仅以文字、表格等书面形式记录，不能直观体现缺陷焊缝熔池的位置、长度、缺陷种类等信息。

3、不能通过数据分析缺陷焊缝的焊接形式、缺陷种类、缺陷长度等信息。

4、大型零件或者多维零件检测时需要人工操作，检测劳动强度大，危险系数高、耗费人力和时间，处理效率低下，准确性也难以保障。

5、焊接参数和焊接形状的变化，焊缝的状态也随之变化，在利用机器视觉检测焊缝方法中，机器视觉实现焊缝追踪，通常由于无法提取合适的特征区域，导致检测的精确度较低。

发明内容

本实用新型主要解决现有技术中存在的不足，提供了一种焊缝熔池缺陷检测和位置测量机构，其具有高速、高灵敏和高精度的特点。将检测系统安装在机器人上，由机器人按照焊缝轨迹运动，实现自动化检测。检测数据和运动轨迹由工业计算机汇总处理，及时准确的标记出焊缝缺陷的位置，状态机相关数据，做到智能化、可视化。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种焊缝熔池缺陷检测和位置测量机构，包括检测台，所述的检测台上设有零件基体，所述的检测台侧边设有六轴工业机械臂，所述的六轴工业机械臂上端设有安装架，所述的安装架上部设有与安装架相螺钉固定连接的3D激光轮廓仪，所述的安装架下部设有与安装架相螺钉固定连接的工业CCD相机。

作为优选，所述的工业CCD相机前端两侧均设有与安装架相螺钉固定连接的光源。

作为优选，所述的工业CCD相机前端设有与工业CCD相机相螺纹式套接固定的镜头。

作为优选，所述的六轴工业机械臂下端设有机械臂基座。

作为优选，所述的机械臂基座与六轴工业机械臂间设有与机械臂基座相活动式导轨连接固定的机械臂横移底座。

作为优选，所述的六轴工业机械臂包括上下摆臂Ⅰ，所述的上下摆臂Ⅰ与安装架间设有与上下摆臂Ⅰ相连接固定的安装法兰盘，所述的上下摆臂Ⅰ与机械臂基座间设有与上下摆臂Ⅰ、机械臂基座相活动式铰接固定连接的左右摆臂。

作为优选，所述的上下摆臂Ⅰ与左右摆臂间设有与上下摆臂Ⅰ、左右摆臂相活动式铰接固定连接的上下摆臂Ⅱ。

本实用新型能够达到如下效果：

本实用新型提供了一种焊缝熔池缺陷检测和位置测量机构，与现有技术相比较，具有高速、高灵敏和高精度的特点。将检测系统安装在机器人上，由机器人按照焊缝轨迹运动，实现自动化检测。检测数据和运动轨迹由工业计算机汇总处理，及时准确的标记出焊缝缺陷的位置，状态机相关数据，做到智能化、可视化。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型中的六轴工业机械臂的结构示意图。

图3是本实用新型中的工作原理示意图。

图4是本实用新型中的零件基体的立面结构剖视图。

图5是本实用新型中的零件基体的俯视结构示意图。

图中：检测台1，零件基体2，3D激光轮廓仪3，安装架4，工业CCD相机5，镜头6，光源7，六轴工业机械臂8，机械臂横移底座9，机械臂基座10，安装法兰盘11，上下摆臂Ⅰ12，上下摆臂Ⅱ13，左右摆臂14。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：如图1和图2所示，一种焊缝熔池缺陷检测和位置测量机构，包括检测台1，检测台1上设有零件基体2，检测台1侧边设有六轴工业机械臂8，六轴工业机械臂8包括上下摆臂Ⅰ12，上下摆臂Ⅰ12与安装架4间设有与上下摆臂Ⅰ12相连接固定的安装法兰盘11，上下摆臂Ⅰ12与机械臂基座10间设有与上下摆臂Ⅰ12、机械臂基座10相活动式铰接固定连接的左右摆臂14，上下摆臂Ⅰ12与左右摆臂14间设有与上下摆臂Ⅰ12、左右摆臂14相活动式铰接固定连接的上下摆臂Ⅱ13。六轴工业机械臂8下端设有机械臂基座10，机械臂基座10与六轴工业机械臂8间设有与机械臂基座10相活动式导轨连接固定的机械臂横移底座9。六轴工业机械臂8上端设有安装架4，安装架4上部设有与安装架4相螺钉固定连接的3D激光轮廓仪3，安装架4下部设有与安装架4相螺钉固定连接的工业CCD相机5，工业CCD相机5前端设有与工业CCD相机5相螺纹式套接固定的镜头6。工业CCD相机5前端两侧均设有与安装架4相螺钉固定连接的光源7。

如图3、图4和图5所示，工作原理：

焊缝表面缺陷检测采用3D激光轮廓仪3和六轴工业机械臂8相结合的方法，六轴工业机械臂8按照零件图纸预设的程序沿焊缝轨迹进行多维度运动，3D激光轮廓仪3与工业计算机组成焊缝缺陷检测模块，3D激光轮廓仪3发射线激光扫描零件表面焊缝进行采样，采样数据通过软件处理形成点云图，结合六轴工业机械臂8运动轨迹，获得焊缝的三维立体图形，与零件表面基体进行对比，判断焊缝表面缺陷。

焊缝的检测，采用的是机器视觉检测法。通过在六轴工业机械臂8上安装工业CCD相机5、镜头6和光源7，按照设定长度L，采样点n对零件表面焊缝拍摄，在机器视觉位置检测系统中，通过计算机软件对图片中熔池和非熔池区域进行对比，确定出整个熔池的l左边缘和l右边缘，l左边缘1+l左边缘2+...l左边缘n/n=l左边缘平均值，l右边缘1+l右边缘2+...l右边缘n/n=l右边缘平均值与l极限值进行对比，l左边缘平均值>l极限值且l右边缘平均值<l极限值则焊缝偏左，l左边缘平均值≦l极限值l、右边缘平均值≦l极限值焊缝标准，l右边缘平均值>l极限值且l左边缘平均值<l极限值则焊缝偏右。由于焊缝熔池的形状受焊接机焊接参数、焊接工艺与外界因素影响，会出现各种不规则形状，机器视觉位置检测系统采用人工智能技术对焊缝熔池形状进行深度学习，提高检测的准确性和可靠性。

综上所述，该焊缝熔池缺陷检测和位置测量机构，具有高速、高灵敏和高精度的特点。将检测系统安装在机器人上，由机器人按照焊缝轨迹运动，实现自动化检测。检测数据和运动轨迹由工业计算机汇总处理，及时准确的标记出焊缝缺陷的位置，状态机相关数据，做到智能化、可视化。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范实施例的细节，而且在不背离实用新型的基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

总之，以上所述仅为本实用新型的具体实施例，但本实用新型的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本实用新型的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本实用新型的专利范围之中。

Claims (7)

1.一种焊缝熔池缺陷检测和位置测量机构，其特征在于：包括检测台（1），所述的检测台（1）上设有零件基体（2），所述的检测台（1）侧边设有六轴工业机械臂（8），所述的六轴工业机械臂（8）上端设有安装架（4），所述的安装架（4）上部设有与安装架（4）相螺钉固定连接的3D激光轮廓仪（3），所述的安装架（4）下部设有与安装架（4）相螺钉固定连接的工业CCD相机（5）。

2.根据权利要求1所述的一种焊缝熔池缺陷检测和位置测量机构，其特征在于：所述的工业CCD相机（5）前端两侧均设有与安装架（4）相螺钉固定连接的光源（7）。

3.根据权利要求1所述的一种焊缝熔池缺陷检测和位置测量机构，其特征在于：所述的工业CCD相机（5）前端设有与工业CCD相机（5）相螺纹式套接固定的镜头（6）。

4.根据权利要求1所述的一种焊缝熔池缺陷检测和位置测量机构，其特征在于：所述的六轴工业机械臂（8）下端设有机械臂基座（10）。

5.根据权利要求4所述的一种焊缝熔池缺陷检测和位置测量机构，其特征在于：所述的机械臂基座（10）与六轴工业机械臂（8）间设有与机械臂基座（10）相活动式导轨连接固定的机械臂横移底座（9）。

6.根据权利要求4所述的一种焊缝熔池缺陷检测和位置测量机构，其特征在于：所述的六轴工业机械臂（8）包括上下摆臂Ⅰ（12），所述的上下摆臂Ⅰ（12）与安装架（4）间设有与上下摆臂Ⅰ（12）相连接固定的安装法兰盘（11），所述的上下摆臂Ⅰ（12）与机械臂基座（10）间设有与上下摆臂Ⅰ（12）、机械臂基座（10）相活动式铰接固定连接的左右摆臂（14）。

7.根据权利要求6所述的一种焊缝熔池缺陷检测和位置测量机构，其特征在于：所述的上下摆臂Ⅰ（12）与左右摆臂（14）间设有与上下摆臂Ⅰ（12）、左右摆臂（14）相活动式铰接固定连接的上下摆臂Ⅱ（13）。

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