[实用新型]薄钢板搭接焊缝小特征点四机头串行视觉检测跟踪装置

说明书

技术领域

本实用新型的技术方案涉及视觉焊接领域，具体地说是用于相机代替人眼在焊接过程中识别出焊接特征点并控制焊枪移动完成焊接的装置。

背景技术

为了满足日益复杂的焊接生产的需求，把视觉引入到焊接领域中是一个重要的应用，在焊接过程中，视觉可以代替人眼识别焊接特征，并把特征信息传递给可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，简称PLC)，进而依据偏差信息控制焊枪进行移动焊接。但其应用仍然受到很多因素的制约，工作的协调性、实时性和鲁棒性还远远没有达到像人那样手眼如一的程度。如何准确得到焊接特征点一直是棘手的问题，也是决定视觉焊接装置质量的关键。

视觉检测方法具有非接触、大视场和系统柔性好等优点，近年在工业环境尤其是焊接领域得到广泛的应用。视觉检测借助于一字型线激光器实现，一字型线激光器与相机封装在视觉保护盒内，相机采集到的图像传送到工业电脑，工业电脑应用视觉提取程序实现视觉特征提取并与将特征点位置通信给PLC，PLC控制焊枪对中焊缝，完成实时焊接过程。

在焊接技术领域，传统的焊接方法是依靠人力实现的，通过人眼确定焊接特征点控制焊枪进行焊接或者通过示教过程控制焊枪移动轨迹，但是这种方法效率较低，不具有灵活性，需要依据不同薄钢板特征分别示教进行焊接。将视觉引入焊接，可以实现特征点实时检测，从而控制焊枪实时跟踪，节省了示教时间，提高了生产效率，也减少了人力投入，具有社会效益与经济效益。

CN102139487A公开了“焊接机器人远距离示教用视觉传感器”，传感器可以实现精确现场示教，引导机械臂实现精确跟踪。这种方法只适合于小批量，模块化生产，不适合大批量生产，对焊接中焊板等形变偏移不能实时监控。

CN103480991A披露了“一种薄钢板窄焊缝在线视觉检测与控制装置”，通过并行四路八个视觉传感器进行薄钢板焊接，这种系统为并行机构，适用于多生产线同时开工，对于如较长焊板焊接效率相对不高，且不适用于搭接焊接工艺。

CN101973032A报道了“一种焊接机器人线结构光视觉传感器离线编程系统和方法”，需要编写大量离线信息库进行焊接，对焊接轨迹进行路径规划与运动编程，焊接过程只是执行预先计算好的轨迹，对于焊接过程中出现的现场误差不能及时实时进行处理，对现场稳定性要求较高。

本实用新型针对以上不足，提出了实时焊接视觉监控系统，能够适应不同高度的搭接焊板，能够完全代替人工进行焊接，灵活度高，适应现场出现的误差，实时性好，可靠性高。系统安装有四套传感焊接装置，能够同时进行焊接，提高了焊接效率。

实用新型内容

针对以上问题，本实用新型所要解决的技术问题是：采用串行四路视觉传感器和焊机，四套视觉传感器独立进行特征检测，每套系统装有限位开关，协同完成焊接过程。关键的装置为视觉传感器，内部封装有分离式激光器和USB工业相机。能够同时对较长搭接焊板进行焊接，四路串行焊接协同工作，完成长搭接焊板焊接任务，比单传感器系统节省时间。实现在焊接过程中实时提取焊接特征点，将偏差数据传送给PLC进而进一步控制焊枪移动实现实时焊接，不受现场环境改变及焊接工件形变等影响，实现智能化焊接。

本实用新型的技术方案为：

一种薄钢板搭接焊缝小特征点四机头串行视觉检测跟踪装置，该装置的组成包括龙门架构、工业电脑、PLC电气控制柜，

其中，龙门架构的横梁上承载四个焊枪，每个焊枪的一侧分别刚性连接有一个视觉传感器，焊枪另一侧分别刚性连接有一个焊接控制器，四个焊枪中，龙门构架横梁的左右两端各有一个焊枪，另外两个焊枪分别位于龙门架构横梁的左侧起1/4和1/2位置处，视觉传感器固定在焊枪行进方向的前端，与焊枪一同行进移动，焊接过程中，左侧的三个焊枪行进方向一致，为自左至右行进，右侧焊枪的焊接方向与左侧三个焊枪焊接方向相反，从右到左行进；工业电脑位于横梁的一端；PLC电气控制柜位于龙门架构侧部；

所述的视觉传感器内部封装有工业相机和激光器，安装在视觉传感器内壁的顶部，激光器安装视觉传感器内部的侧壁上，与工业相机呈角度安装，角度调节范围20°～70°，激光器中心与工业相机光轴中心在同一平面上，视觉传感器背部有U形槽；

每个视觉传感器内部的相机信号线与激光器电源线均由顶部引出并穿过各自的铰链内部分别与工业电脑相连接，四个铰链位于龙门架构一侧凸台上，横梁下方；搭接待焊接钢板位于龙门架构平台表面上，上面压有压脚；