[发明专利]一种自动寻道的平面焊接机械手

说明书

技术领域

本发明涉及一种自动寻道的平面焊接机械手，具体是一种能够实现根据待焊接板材的形 状特征自动确定焊接路线和进给速度的装置。

背景技术

电弧焊是一种使用大电流来熔化和熔合可消耗金属到基体金属上的接合工艺。弧焊及其 他的相关工艺广泛用于交通运输、建筑和工业设备制造领域。随着工业自动化的发展，传统 的手工电弧焊已逐渐被自动焊接机械手代替。然而，自动焊接机械手根据已有的程序自动焊 接，并不能像人工焊接一样根据每一块板材的实际情况做出适当调整，导致焊缝质量参差不 齐。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种自动寻道的平面焊接机械手，它可以在待焊接的 两块平面板材之间计算出最佳的焊接路径及焊接路径上各点处的进给速度。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种自动寻道的平面焊接机械手，包括自动焊接机械手、十字线激光发射器、摄像头以 及数据处理模块，十字线激光发射器安装在自动焊接机械手上设置焊接头的位置处，十字线 激光发射器的激光线发射方向与焊接头的方向一致，摄像头安装在十字线激光发射器一旁， 用于接收反射的激光线图像信号，摄像头通过图像数据传输线与数据处理模块连接，自动焊 接机械手通过控制数据传输线与数据处理模块连接。与现有技术相比较，本发明具备的有益 效果：

本发明在焊接前对两块待焊接的板材连接处的轨迹和缝隙宽度进行探测，并将探测结果 用于指导焊接。通过该装置的自动寻道功能，根据板材的形状特征以确定焊接的路径和进给 速度等参数，可以提高焊缝质量，减少焊接处的气孔、虚焊等现象。

附图说明

图1为本发明所述的一种自动寻道的平面焊接机械手的工作示意图。

图2为十字线激光投射在焊接板材A和焊接板材B上的示意图。

图中，1、自动焊接机械手；2、焊接头或者十字线激光发射器；3、摄像头；4、十字激 光线；5、焊接板材A；6、焊接板材B；7、焊缝。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明的技术方案作进一步阐述。

实施例1

一种自动寻道的平面焊接机械手，包括自动焊接机械手1、十字线激光发射器2、摄像头 3以及数据处理模块，十字线激光发射器2安装在自动焊接机械手1上设置焊接头2的位置 处，十字线激光发射器2的激光线发射方向与焊接头2的方向一致，摄像头3安装在十字线 激光发射器2一旁，用于接收反射的激光线图像信号，摄像头3通过图像数据传输线与数据 处理模块连接，自动焊接机械手1通过控制数据传输线与数据处理模块连接。

工作原理

在焊接前，将自动焊接机械手1的焊接头2卸下，将十字线激光发射器2安装在自动焊 接机械手1上设置焊接头2的位置处，十字线激光发射器2的激光线发射方向与焊接头2的 方向一致。十字线激光发射器2发射出的激光为两条正交的线段。

将十字线激光发射器2发射出的十字激光线4的交点移动到焊缝7的起点位置，并使焊 缝7的切线方向与十字激光线4的一条边重合，十字激光线4经过板材反射后，激光线图像 信号被摄像头3接收。摄像头3将图像信号经过图像数据传输线传递给数据处理模块进行分 析处理。

由于投射在两块板材之间焊缝7处的激光不能被垂直反射到摄像头3上，因此，只有投 射在两块板材上的激光线发生反射，并且投射在两块板材上的激光线被焊缝7分割成两条直 线段，这两条直线段共线且垂直于焊缝7方向。数据处理模块根据反射回来的激光线计算这 两条直线段中间断开处的长度，即可得到在该点处焊缝7的宽度，再依据焊缝7的宽度计算 该点处的焊接头2的最佳前进速度。对于焊缝7宽的地方，焊接头2的前进速度适当调低， 以保证焊缝7质量；对于焊缝7窄的地方，焊接头2的前进速度适当提高。同时，数据处理 模块控制自动焊接机械手1沿着焊缝7向前移动，当图像上出现三条直线段时，说明焊接路 线的前方出现转弯，自动焊接机械手1的移动方向准备做相应调整。当图像上仅仅剩下出现 两条互相垂直的直线段时，说明到达转向点，自动焊接机械手1应该朝向刚刚消失的一条直 线段所在方向移动。当十字激光线4完全没有反射图像时，说明已经离开所焊接板材，到达 焊缝7终点，停止寻道。按照上述原理，数据处理模块获取焊缝7的路径以及焊缝7路径上 各个位置的宽度，并计算出路径各点处的最佳前进速度。

最后，将自动焊接机械手1上的十字线激光发射器2和摄像头3卸下，换上焊接头2， 数据处理模块按照寻道获取的最佳路径和速度控制焊接头2开始焊接作业。