一種焊縫跟蹤傳感器結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種焊縫跟蹤傳感器結(jié)構(gòu)，包括：可發(fā)射出條形紅激光的激光器；可調(diào)整角度的手動轉(zhuǎn)臺；通過支架固定在手動轉(zhuǎn)臺上的激光反射鏡；帶鏡頭的工業(yè)相機；固定在底板上由電機驅(qū)動、且可由外部信號控制的絲桿滑臺；固定在絲桿滑臺上的濾鏡；能夠透光又能擋住焊接時的飛濺以保護相機和激光器的有機玻璃板，將其安裝在下板上的滑槽內(nèi)以方便在其被飛濺和煙霧污染后進行更換；安裝在傳感器外殼與焊槍之間的角位臺，通過它可以手動調(diào)整傳感器整體相對于焊槍的角度。本實用新型所提供的焊縫跟蹤傳感器，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，可調(diào)節(jié)性強，可適用于機器人自動焊接的場合。
【專利說明】
一種焊縫跟蹤傳感器結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及機器人焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種焊縫跟蹤傳感器結(jié)構(gòu)，是一種焊縫跟蹤主動視覺傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著生產(chǎn)的發(fā)展，對產(chǎn)品的焊接質(zhì)量的要求越來越高，同時又要求改善工人的勞動強度。自動化焊接是發(fā)展方向。而在自動化焊接中，檢測和引導(dǎo)是焊接質(zhì)量的保證。因此，焊縫跟蹤傳感器技術(shù)是實現(xiàn)機器人焊接自動化的前提。
[0003]目前，應(yīng)用于焊接機器人的上的傳感方式多種多樣，其中視覺傳感方式具有采集信息量大、非接觸、快速、高精度及檢測范圍大等優(yōu)點，成為機器人焊接傳感器方面的研究熱點。在各種視覺傳感器中，又以主動視覺傳感器結(jié)構(gòu)簡單，更易于實現(xiàn)。主動視覺傳感器利用激光作為成像光源，使用CCD攝像機來采集激光照射在連接處時的圖像信息。由于激光是單波長，相干性好，不易受外部的干擾。因此，可以克服焊接過程中強烈的電弧光、電弧熱、煙霧及飛濺等的影響。
[0004]目前，大多數(shù)激光傳感器都是設(shè)計成固定地安裝在焊槍上，且激光束與攝像機視線之間的夾角也是固定不可調(diào)的。這樣就不能針對不同的焊接狀況來調(diào)整傳感器的角度。另外，這些傳感器的濾光系統(tǒng)的移進移出，通過氣動裝置或直流電機加齒條實現(xiàn)。這種設(shè)計提高了傳感器的自動化的程度，然而其操作的便利性和可靠性并不強。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]針對以上問題，本實用新型提供一種焊縫跟蹤傳感器結(jié)構(gòu):傳感器整體與焊槍之間的角度可以調(diào)整，激光束與攝像機視線之間的角度亦可調(diào)整。本實用新型的濾光系統(tǒng)由步進電機驅(qū)動，可以被準確地定位并得到有效的控制，且并不依賴某些特殊的設(shè)備。
[0006]本實用新型的技術(shù)方案通過以下措施實現(xiàn):
[0007]—種焊縫跟蹤傳感器結(jié)構(gòu)，包括:支撐和固定內(nèi)部各元件的底板;連接底板和角位臺的右側(cè)板;對內(nèi)部元件起保護作用的側(cè)彎板；用來支撐激光器套座并為其定位的激光器支架，其上開有一矩形槽來安裝激光器套座，其下方則安裝于底板上所開的兩個矩形槽中；用于反射激光的反射鏡片，安裝在反射鏡支架上所開的圓形槽中；反射鏡支架，固定在其下方的手動轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)臺臺面上，可隨轉(zhuǎn)臺臺面一起轉(zhuǎn)動;手動轉(zhuǎn)臺，安裝在底板上為其開的矩形槽中；帶散熱片的工業(yè)相機;用以安裝固定工業(yè)相機的相機支架，其下部有一個圓形大孔以套住工業(yè)相機下部的圓柱段，其上部通過后固定板來壓緊工業(yè)相機，工業(yè)相機的兩側(cè)固定在相機支架的左右兩側(cè)板上;絲桿滑臺，其安裝在底板上的矩形槽內(nèi)；濾鏡，安裝在濾鏡支架上;濾鏡支架，其與濾鏡相接的部分開有圓形口以透光，其與絲桿滑臺相連接的部分開有一個條形槽，其使得濾鏡支架和濾鏡整體可以沿相機的光軸方向移動以調(diào)整位置;絲桿滑臺，其滑臺上有兩個平行于相機光軸方向分布的螺釘，通過濾鏡支架上的條形窄槽固定濾鏡支架;有機玻璃板，其呈矩形長條形，左右兩端各設(shè)有一小段伸出部，其中左端伸出部上鉆有一孔;下板，其右端安裝有一有機玻璃固定塊壓住有機玻璃板的右端伸出部，下板左端的伸出部分上鉆有一孔固定有機玻璃板的左端伸出部，其中間部分開有兩個矩形口以通過光線；用于連接焊槍的焊槍連接裝置，連接設(shè)置在右側(cè)板右下側(cè)。
[0008]進一步地，所述激光器、工業(yè)相機、手動轉(zhuǎn)臺的底座、絲桿滑臺的底座以及焊槍的相對位置固定，都通過底板上的矩形槽來定位。
[0009]進一步地，激光器的中心軸線、工業(yè)相機的光軸、反射鏡片的中心線、濾鏡的中心線以及焊槍的中心線在一個平面內(nèi)。
[0010]進一步地，激光器采用傾斜式的安裝，并通過下方的反射鏡片來反射激光，使得激光可以照射到右邊工業(yè)相機的下方視野內(nèi)。
[0011]進一步地，濾鏡通過濾鏡支架與絲桿滑臺的滑臺固定，通過控制絲桿滑臺的微型步進電機來驅(qū)動絲桿轉(zhuǎn)動，以完成濾鏡的移入和移出。
[0012]進一步地，所述下板的內(nèi)側(cè)有矩形滑槽以安放有機玻璃板。
[0013]進一步地，所述的焊槍連接裝置包括角位臺、左夾持塊以及右夾持塊，所述角位臺包括連接右側(cè)板的角位臺臺面和角位臺底座，所述左夾持塊的右面和右夾持塊的左面均設(shè)置有用于安裝焊槍的半圓槽，所述角位臺底座固定在左夾持塊上部左側(cè)的矩形凹槽內(nèi)。
[0014]進一步地，右側(cè)板與角位臺之間裝有硬質(zhì)耐熱的絕緣塑料墊片，包括位于右側(cè)板下部左右兩側(cè)的矩形槽內(nèi)的內(nèi)絕緣墊片和外絕緣墊片，角位臺臺面嵌入安裝在外絕緣墊片上的矩形槽內(nèi)。它們將傳感器與焊槍隔開，以避免焊接時的高電壓、電流破壞傳感器內(nèi)部的元件。
[0015]進一步地，所述左夾持塊的上部沿靠近右側(cè)板的方向傾斜設(shè)置。且其左側(cè)面上有矩形槽以安裝底座，角位采用傾斜安裝以避免在調(diào)整傳感器角度時，角位臺的偏轉(zhuǎn)太大。
[0016]進一步地，右側(cè)板右側(cè)下方安裝有用以阻擋焊接時的飛濺和煙霧的下?lián)醢?，所述的下檔板伸向下方的長度可盡量大，以擋住焊接時的飛濺和煙霧，但不能擋住工業(yè)相機的視線。
[0017]相比現(xiàn)有的主動視覺焊縫跟蹤傳感器相比，本實用新型的優(yōu)點有:
[0018]采用步進電機驅(qū)動的絲桿滑臺來加載和移除濾鏡，相比采用直流電機加齒條的設(shè)計，本設(shè)計可以準確地控制濾鏡的運動，并在到達目標位置后及時讓電機斷電停轉(zhuǎn)。從而可避免在濾鏡到達目標位置后電機仍處在通電狀態(tài)而燒壞電機的情況的發(fā)生。
[0019]采用反射激光的方式將激光射入相機視場，將激光器傾斜安裝，激光器的頭部遠離相機中心線，尾部則靠近相機中心線。這樣可以使得傳感器的尺寸更小、結(jié)構(gòu)更緊湊。同時在激光器下方設(shè)置反射鏡，可以方便地調(diào)節(jié)激光的射入角度，而不用去移動激光器。
[0020]在傳感器與焊槍的連接處加入可調(diào)角度的角位臺，可以方便地調(diào)節(jié)傳感器整體的角度。角位臺由絲桿驅(qū)動，自鎖性好，一旦調(diào)整到目標位置后只要不動旋鈕，其與傳感器相連接的臺面就不會移動。
【附圖說明】
[0021]圖1是本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2是本實用新型的右視不意圖。
[0023]圖中:I側(cè)板;2激光器套座;3激光器支架;4激光器;5反射鏡片;6反射鏡支架;7轉(zhuǎn)臺臺面;8手動轉(zhuǎn)臺；9有機玻璃板；10下板；11微型步進電機；12絲桿滑臺；13絲桿；14濾鏡；15濾鏡支架；16滑臺；17有機玻璃固定塊;18下?lián)醢?19右夾持塊;20左夾持塊;21焊槍;22角位臺臺面;23角位臺；24外絕緣墊片;25內(nèi)絕緣墊片;26角位臺底座;27相機支架;28散熱片；29后固定板;30工業(yè)相機;31右側(cè)板;32底板。
【具體實施方式】
[0024]下面對本實用新型的實施例作詳細說明，本實施例以本實用新型為技術(shù)方案進行實施，有詳細的實施方式及具體操作過程。本實用新型保護范圍不限于下述實施例。
[0025]如圖1和圖2所示，一種焊縫跟蹤傳感器結(jié)構(gòu)，包括:支撐和固定內(nèi)
[0026]部各元件的底板32;連接底板32和角位臺23的右側(cè)板31;對內(nèi)部元件起保護作用的側(cè)彎板I;用來支撐激光器套座2并為其定位的激光器支架3，其上開有一矩形槽來安裝激光器套座2，其下方則安裝于底板32上所開的兩個矩形槽中；用于反射激光的反射鏡片5，安裝在反射鏡支架6上所開的圓形槽中；反射鏡支架6，固定在其下方的手動轉(zhuǎn)臺8的轉(zhuǎn)臺臺面7上，可隨轉(zhuǎn)臺臺面7—起轉(zhuǎn)動;手動轉(zhuǎn)臺8，安裝在底板32上為其開的矩形槽中；帶散熱片(28)的工業(yè)相機30;用以安裝固定工業(yè)相機30的相機支架27，其下部有一個圓形大孔以套住工業(yè)相機30下部的圓柱段，其上部通過后固定板29來壓緊工業(yè)相機30，工業(yè)相機30的兩側(cè)固定在相機支架27的左右兩側(cè)板上;絲桿滑臺12，其安裝在底板32上的矩形槽內(nèi)；濾鏡14，安裝在濾鏡支架15上;濾鏡支架15，其與濾鏡14相接的部分開有圓形口以透光，其與絲桿滑臺12相連接的部分開有一個條形槽，其使得濾鏡支架15和濾鏡14整體可以沿相機的光軸方向移動以調(diào)整位置;絲桿滑臺12，其滑臺上有兩個平行于相機光軸方向分布的螺釘，通過濾鏡支架15上的條形窄槽固定濾鏡支架15;有機玻璃板9，其呈矩形長條形，左右兩端各設(shè)有一小段伸出部，其中左端伸出部上鉆有一孔;下板10，其右端安裝有一有機玻璃固定塊17壓住有機玻璃板9的右端伸出部，下板10左端的伸出部分上鉆有一孔固定有機玻璃板9的左端伸出部，其中間部分開有兩個矩形口以通過光線；用于連接焊槍的焊槍連接裝置，連接設(shè)置在右側(cè)板31右下側(cè)。
[0027]所述激光器4、工業(yè)相機30、手動轉(zhuǎn)臺8的底座、絲桿滑臺12的底座以及焊槍21的相對位置固定，都通過底板32上的矩形槽來定位。
[0028]激光器4的中心軸線、工業(yè)相機30的光軸、反射鏡片5的中心線、濾鏡14的中心線以及焊槍21的中心線在一個平面內(nèi)。
[0029]激光器4采用傾斜式的安裝，與工業(yè)相機30的中心線呈25度夾角，激光束向下遠離工業(yè)相機射出，并通過下方的可調(diào)節(jié)角度的反射鏡片5反射到工業(yè)相機30下方視野內(nèi)，反射鏡片5處在初始位置時，反射出的光線與相機的光軸成25°角。通過調(diào)節(jié)手動轉(zhuǎn)臺8的旋鈕，可以調(diào)節(jié)反射鏡片5的角度，進而可調(diào)節(jié)激光射入工業(yè)相機30視野時的角度。
[0030]所述濾鏡14通過濾鏡支架15與絲桿滑臺12的滑臺16固定，通過控制絲桿滑臺12的微型步進電機11來驅(qū)動絲桿13轉(zhuǎn)動，以完成濾鏡14的移入和移出，微型步進電機則由一單片機來驅(qū)動，單片機會根據(jù)外部所給的控制信號來選擇驅(qū)動步進電機轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)向。
[0031]所述下板10的內(nèi)側(cè)有矩形滑槽以安放有機玻璃板9，所述的有機玻璃板9安裝在下板10的滑槽內(nèi)，下板10右端安裝有一有機玻璃固定塊17，該固定塊安裝在下板10上后，與下板10的滑槽底面形成一個間隙，有機玻璃板9從下板10左端插入滑槽內(nèi)后，其右端伸出卡入上述間隙中，有機玻璃板9左端的通孔與下板10上的螺紋孔正對，用一螺釘即可完全固定有機玻璃板9。
[0032]所述的焊槍連接裝置包括角位臺23、左夾持塊20以及右夾持塊19，所述角位臺23包括連接右側(cè)板31的角位臺臺面22和角位臺底座26，所述左夾持塊20的右面和右夾持塊19的左面均設(shè)置有用于安裝焊槍21的半圓槽，所述角位臺底座26固定在左夾持塊20上部左側(cè)的矩形凹槽內(nèi)，通過角位臺23可以手動調(diào)整傳感器整體相對于焊槍的角度。
[0033]右側(cè)板31與角位臺23之間裝有由POM聚甲醛板加工成的硬質(zhì)耐熱的絕緣塑料墊片，包括位于右側(cè)板31下部左右兩側(cè)的矩形槽內(nèi)的內(nèi)絕緣墊片25和外絕緣墊片24，且在它們與矩形槽底面相接觸的面上有數(shù)個突出的圓筒形結(jié)構(gòu)，這些圓筒形結(jié)構(gòu)可以插入到右側(cè)板31上矩形槽底面上的圓孔中；而這些圓筒形結(jié)構(gòu)的內(nèi)圓孔則可以通過螺釘。其中右側(cè)的絕緣墊片即外絕緣墊片24右側(cè)面上又開有矩形槽，以安裝角位臺臺面22。角位臺底座26安裝在左夾持塊20左面上的矩形槽內(nèi)。內(nèi)絕緣墊片25和外絕緣墊片24將傳感器與焊槍隔開，以避免焊接時的高電壓、電流破壞傳感器內(nèi)部的元件。
[0034]所述左夾持塊20的上部沿靠近右側(cè)板31的方向傾斜設(shè)置，與豎直方向成7°角，故在安裝好傳感器后，將角位臺臺面22向下調(diào)7°角，并以此為初始位置，此時傳感器的右側(cè)板31與豎直方向平行。由于傳感器整體與角位臺臺面22固定，角位臺底座26則與右夾持塊固定，因此調(diào)整角位臺23的角度，則可調(diào)整傳感器整體與焊槍之間的角度，采用傾斜安裝可以避免在調(diào)整傳感器角度時，角位臺23的偏轉(zhuǎn)太大。
[0035]右側(cè)板31右側(cè)下方安裝有用以阻擋焊接時的飛濺和煙霧的下?lián)醢?8，所述的下檔板18伸向下方的長度可盡量大，以擋住焊接時的飛濺和煙霧，但不能擋住工業(yè)相機的視線。
[0036]本實施例結(jié)構(gòu)緊湊，可調(diào)節(jié)性強，適用范圍更廣，安裝和拆卸也較方便;可以滿足焊接起始位置的尋找、焊縫跟蹤及焊接過程中的糾偏，可為焊接的自動化和焊接質(zhì)量的優(yōu)化提供幫助。
[0037]本實用新型的上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例，而并非是對本實用新型的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種焊縫跟蹤傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括:支撐和固定內(nèi)部各元件的底板(32);連接底板(32)和角位臺(23)的右側(cè)板(31);對內(nèi)部元件起保護作用的側(cè)彎板(I);用來支撐激光器套座(2)并為其定位的激光器支架(3)，其上開有一矩形槽來安裝激光器套座(2)，其下方則安裝于底板(32)上所開的兩個矩形槽中；用于反射激光的反射鏡片(5)，安裝在反射鏡支架(6)上所開的圓形槽中；反射鏡支架(6)，固定在其下方的手動轉(zhuǎn)臺(8)的轉(zhuǎn)臺臺面(7)上，可隨轉(zhuǎn)臺臺面(7)—起轉(zhuǎn)動;手動轉(zhuǎn)臺(8)，安裝在底板(32)上為其開的矩形槽中；帶散熱片(28)的工業(yè)相機(30);用以安裝固定工業(yè)相機(30)的相機支架(27)，其下部有一個圓形大孔以套住工業(yè)相機(30)下部的圓柱段，其上部通過后固定板(29)來壓緊工業(yè)相機(30)，工業(yè)相機(30)的兩側(cè)固定在相機支架(27)的左右兩側(cè)板上;絲桿滑臺(12)，其安裝在底板(32)上的矩形槽內(nèi)；濾鏡(14)，安裝在濾鏡支架(15)上;濾鏡支架(15)，其與濾鏡(14)相接的部分開有圓形口以透光，其與絲桿滑臺(12)相連接的部分開有一個條形槽，其使得濾鏡支架(15)和濾鏡(14)整體可以沿相機的光軸方向移動以調(diào)整位置;絲桿滑臺(12)，其滑臺上有兩個平行于相機光軸方向分布的螺釘，通過濾鏡支架(15)上的條形窄槽固定濾鏡支架(15);有機玻璃板(9)，其呈矩形長條形，左右兩端各設(shè)有一小段伸出部，其中左端伸出部上鉆有一孔;下板(10)，其右端安裝有一有機玻璃固定塊(17)壓住有機玻璃板(9)的右端伸出部，下板(1 )左端的伸出部分上鉆有一孔固定有機玻璃板(9 )的左端伸出部，其中間部分開有兩個矩形口以通過光線；用于連接焊槍的焊槍連接裝置，連接設(shè)置在右側(cè)板(31)右下側(cè)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊縫跟蹤傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述激光器(4)、工業(yè)相機(30 )、手動轉(zhuǎn)臺(8 )的底座、絲桿滑臺(12 )的底座以及焊槍(21)的相對位置固定，都通過底板(32)上的矩形槽來定位。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊縫跟蹤傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于:激光器(4)的中心軸線、工業(yè)相機(30)的光軸、反射鏡片(5)的中心線、濾鏡(14)的中心線以及焊槍(21)的中心線在一個平面內(nèi)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊縫跟蹤傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于:激光器(4)采用傾斜式的安裝，并通過下方的反射鏡片(5)來反射激光，使得激光可以照射到右邊工業(yè)相機(30)的下方視野內(nèi)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊縫跟蹤傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于:濾鏡(14)通過濾鏡支架(15)與絲桿滑臺(12)的滑臺(16)固定，通過控制絲桿滑臺(12)的微型步進電機(11)來驅(qū)動絲桿(13)轉(zhuǎn)動，以完成濾鏡(14)的移入和移出。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊縫跟蹤傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述下板(10)的內(nèi)側(cè)有矩形滑槽以安放有機玻璃板(9 )。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊縫跟蹤傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于: 所述的焊槍連接裝置包括角位臺(23)、左夾持塊(20)以及右夾持塊(19)，所述角位臺(23)包括連接右側(cè)板(31)的角位臺臺面(22)和角位臺底座(26)，所述左夾持塊(20)的右面和右夾持塊(19)的左面均設(shè)置有用于安裝焊槍(21)的半圓槽，所述角位臺底座(26)固定在左夾持塊(20)上部左側(cè)的矩形凹槽內(nèi)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的焊縫跟蹤傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于:右側(cè)板(31)與角位臺(23)之間裝有硬質(zhì)耐熱的絕緣塑料墊片，包括位于右側(cè)板(31)下部左右兩側(cè)的矩形槽內(nèi)的內(nèi)絕緣墊片(25)和外絕緣墊片(24)，角位臺臺面(22)嵌入安裝在外絕緣墊片(24)上的矩形槽內(nèi)。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的焊縫跟蹤傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述左夾持塊(20)的上部沿靠近右側(cè)板(31)的方向傾斜設(shè)置。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊縫跟蹤傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于:右側(cè)板(31)右側(cè)下方安裝有用以阻擋焊接時的飛濺和煙霧的下?lián)醢?18)。
【文檔編號】B23K37/00GK205414745SQ201521077980
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年12月20日
【發(fā)明人】王念峰, 劉景輝, 張志飛, 張憲民, 鄭永忠, 周升勇
【申請人】華南理工大學, 佛山市三技精密機械有限公司