[实用新型]适用于高热焊接环境的焊缝识别与跟踪传感器装置

说明书

技术领域

本发明涉及机器人智能焊接技术领域，特别是一种适用于高热焊接环境的焊缝识别与跟踪传感器装置。

背景技术

机器人焊接自动化是焊接技术发展的一个趋势。随着生产的发展，对产品的焊接质量要求越来越高，同时又需要改善工人的劳动强度，目前，国内外大量应用的焊接机器人总的来说是第一代或准二代的“示教-再现”型机器人。这种类型的机器人对于焊接环境的一致性要求异常严格，其焊接路径和相关工艺参数都是需要预先设置的。但是在实际的焊接中常常因为存在变形、变散热、变间隙、变错边、工件加工误差和装配误差等因素造成焊缝位置和尺寸的变化，导致焊缝和示教轨迹有偏差，由于“示教-再现”型机器人对示教轨迹偏差没有适应性，不具备焊缝实时跟踪控制功能，从而最终影响焊缝成形的质量，难以满足企业对焊接制造高质量、高效率的要求，因此限制了它在很多领域的应用。为了克服焊接过程中这些不确定性因素对焊接件质量的影响，迫切需要设计一款焊缝识别与跟踪传感器，采用焊缝跟踪技术提高现行焊接机器人的适应性和智能化水平，实现机器人焊接过程的智能化控制。

国内有一部分人针对焊缝识别与跟踪传感器进行了研究并取得了一定的成果，但绝大多数仍处于实验室阶段，没有实际用于焊接现场，其主要存在问题总结如下：其设计的传感器体积大，重量沉，置于焊枪前端时影响机器人运动范围并增大机器人负载；无吹屑及散热设计，难以长时间工作在焊接高温及恶劣环境中；图像采集及处理算法简单，无法适应多种类型坡口及反光材质。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于高热焊接环境的焊缝识别与跟踪传感器装置，在机器人焊接行业中提升智能化程度，并提高生产效率及焊接质量。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种适用于高热焊接环境的焊缝识别与跟踪传感器装置，包括夹持机构、外壳吹屑及散热机构、光学器件及固定支架、减光滤光机构、防护器件及机构，其中，所述夹持机构包括握枪装置、角度调节装置、滑块；所述外壳吹屑及散热机构包括带有吹屑气路槽及散热气路槽的外壳机构、散热进气接头、吹屑进气接头、散热出气接头、航空插头；所述光学器件及固定支架包括线激光器、可调节该线激光器角度的锁紧机构、工业CCD相机的固定支架、工业CCD相机、镜头；所述减光滤光机构包括减光滤光片的放置机构、镜头防护玻璃、减光片固定圈、减光片、滤光片固定圈、滤光片；所述防护器件及机构包括线激光器的防护玻璃、用于更换防护玻璃板的滑台机构、能够透光又能挡住外界灰尘的有机防护玻璃板、能够遮挡焊接时飞溅及弧光的挡板。

进一步地，所述夹持机构中，握枪装置由两个半圆形夹持块通过螺丝连接而成，该两个半圆形夹持块内部均设有绝缘防滑胶皮；所述握枪装置与角度调节装置采用一端螺丝固定、另一端螺丝在弧形滑槽固定的方式连接，以调节传感器安装角度；夹持机构角度调节装置与滑块通过燕尾槽固定的方式进行连接，以调节传感器上下安装位置。

进一步地，所述外壳吹屑及散热机构中，带有吹屑气路槽及散热气路槽的外壳机构分别与散热进气接头、吹屑进气接头、散热出气接头螺纹连接，且外壳机构与航空插头螺丝连接；在高温焊接环境中，一路压缩气体通过吹屑进气接头进入外壳机构，经过吹屑气路槽由外壳机构底部流出，吹走焊接过程中产生的飞溅，使工业CCD相机采集的图像不受飞溅干扰；另一路压缩气体通过散热进气接头进入外壳机构，经过散热气路槽由散热出气接头流出，将焊接过程中产生的热量带走。

进一步地，所述夹持机构通过滑块与带有吹屑气路槽及散热气路槽的外壳机构通过螺丝连接在一起。

进一步地，所述光学器件及固定支架中，工业CCD相机的固定支架、可调节线激光器角度的锁紧机构通过螺丝固定在外壳机构上，工业CCD相机通过螺丝安装于固定支架上，工业CCD相机与镜头配套连接，线激光器通过锁紧螺丝固定于锁紧机构，线激光器在锁紧机构中能够进行角度调整。

进一步地，所述镜头防护玻璃、减光片固定圈、减光片、滤光片固定圈、滤光片顺次设置于放置机构中，放置机构通过螺丝固定于外壳机构的底部。

进一步地，所述有机防护玻璃板置于滑台机构中，滑台机构通过外壳机构底部的滑槽滑入，挡板通过螺丝固定在滑台机构上。

一种适用于高热焊接环境的焊缝识别与跟踪传感器装置的工作方法，步骤如下：

步骤1，根据焊接要求进行工业CCD相机及镜头、线激光器、减光片及滤光片的选型；

步骤2，对装置中各机构零件进行布局及安装，工业CCD相机垂直安装，线激光器倾斜安装；

步骤3，采用工业CCD相机进行图像采集，对采集到的图像进行处理，获取焊缝特征与信息。