[发明专利]一种搅拌摩擦焊具姿态和位置校准装置及校准方法

权利要求书

1.一种搅拌摩擦焊具姿态和位置校准装置，其特征在于：包括摄像头、四个棱镜体和凸透镜，所述摄像头位于主体支架中心，摄像头通过摄像头固定板固定在主体支架上，摄像头与实时显示画面的显示器连接，所述凸透镜中心设有通孔，凸透镜套在摄像头固定板上，凸透镜的内壁与摄像头固定板之间有间隙，凸透镜通过透镜固定板与主体支架连接，凸透镜通过底座安装在主体支架上，所述底座设有阶通孔，通孔设有截面为圆弧状的台阶，台阶的圆弧曲率与凸透镜的曲率相同，所述主体支架上安装有盖板，底座、主体支架和盖板通过螺栓连接，所述四个棱镜体绕摄像头的中心轴圆周均布，在盖板上放置有与棱镜体对应的激光头；激光头发射的激光进入棱镜体，在棱镜体中分两路，一路竖直穿透棱镜体进入凸透镜中，在凸透镜中折射后进入待焊工件表面，另一路在四个棱镜体内反射后从凸透镜的间隙中竖直射入到待焊工件表面。

2.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊具姿态和位置校准装置，其特征在于：所述棱镜体包含三个三棱镜，三棱镜为等腰直角三棱镜，等腰直角三棱镜的斜边所在的面上涂有反射层，三个等腰直角三棱镜组成的棱镜体的截面为直角梯形。

3.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊具姿态和位置校准装置，其特征在于：所述盖板中心设有螺纹孔。

4.一种如权利要求1至3任一项的搅拌摩擦焊具姿态和位置校准装置的校准方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)调整校准装置与焊接区域间隔1个焦距，使外侧4路激光汇聚至待焊区域中同一点，记为O点，内侧4路激光在待焊工件表面形成光点，分别依次记为A、B、C、D点；

(2)调整校准装置沿焊具轴向上提0.5倍焦距距离，外侧4路激光在待焊工件表面形成光点，对应同源内侧激光，分别记为a、b、c、d，通过特征图案比较Aa、Bb、Cc、Dd距离；

(3)调节焊具姿态，确保焊具轴线经过焊接区域，并使Aa、Bb、Cc、Dd距离相等，保持焊具轴向不变，移动焊具，使外侧4路激光汇聚至O点，记录此时焊具在机器人系统中坐标位置和轴向角度；

(4)将待焊工件表面区域多次取点，重复步骤(1)至(3)，通过分析焊具在每个点坐标位置和轴向角度，拟合成搅拌摩擦焊接机器人焊接路径。