[发明专利]一种具有焊缝跟踪功能的一体化激光焊枪

说明书

本发明公开一种具有焊缝跟踪功能的一体化激光焊枪，它主要是解决现有激光焊时焊缝跟踪的实时性不强，结构复杂的问题。其结构特点是：由一体化激光焊枪、点环CCD图像处理器、信息处理器、位姿控制器等组成。一体化激光焊枪主要由激光光纤，分光镜，可旋动反光镜，点环形传感器等组成。一体化激光焊枪的跟踪检测焊接工作原理是：一体化激光焊枪控制激光在坡口处扫描，由一体化激光焊枪发出的信号被点环形传感器采集信号，处理后反馈于点环CCD图像处理器、信息处理器中，由位姿控制器实现激光焊的自适应控制及焊接跟踪。本发明结构紧凑，响应速度快，焊接稳定性强，实时性好。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，具体的说是一种具有激光焊接和焊缝跟踪传感器功能的一体化焊接装置。

背景技术

随着现代工业的大型化和高参数化，激光焊接技术也得到了充分体现。由于与传统的电弧焊接相比较，激光焊接技术可将能量高度集中，热影响区较小，同时焊接速度高、焊接变形小。所以国内众多学者将窄间隙焊接技术与激光焊接技术结合起来，获得了窄间隙激光焊接技术。

但由于激光焊接过程相对复杂，坡口的加工、工件的装配精度要求很高，以及在焊接过程中受热产生的变形等多重因素的影响，使得实际焊缝轨迹与焊接接缝的轨迹之间产生一定偏差，使得焊接质量并不能得到保证。

本一体化激光焊枪为了保证实际焊缝轨迹与焊接接缝的轨迹之间吻合，使得焊接质量得到保证。它主要是解决现有的窄间隙激光焊时焊缝跟踪的实时性差的问题。对焊接过程的稳定性及焊接质量产生了直接的影响，并且其对激光焊接焊缝轨迹实现自动修正与补偿，降低激光焊接件的预加工成本，提高焊接过程的工艺适应能力。

经文献检索，目前国内外对激光焊接焊缝跟踪公开号为105382410A的“具有自动跟踪功能的激光焊接设备”专利中，实现了一种激光焊接头在工件表面自动对焦的激光焊接设备。

发明内容

本发明的目的在于解决现有的激光焊时焊缝跟踪的实时性差的问题,并且对激光焊接焊缝轨迹实现自动修正与补偿。

为实现上述目的，本发明提供一种具有激光焊接和焊缝跟踪传感器功能的一体化激光焊枪。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

当一种具有焊缝跟踪功能的一体化激光焊枪，在焊接过程中同时扫描焊缝坡口信息，点环传感器接收到激光反射的焊缝坡口扫描信号，对原始信号进行滤波处理；其特征在于包括以下：

①一种具有焊缝跟踪功能的一体化激光焊枪，其结构是，激光发射器发出激光束，通过激光光纤送到一体化激光焊枪内，其激光束依次通过透镜，分光镜，透镜，并照射在工件上；其中，一部分激光束在通过分光镜时，被分光镜反射在具有激光焊接和焊缝跟踪的一体化激光焊枪内壁上，被内壁上的镜片反射，充当辅助光源，进行焊缝跟踪检测。

其中一体化激光焊枪底端的点环传感器中，其环状部分是由两个光学镜头拼接成环状，其目的是获取焊缝宽度及及焊缝离焊枪高度特征信息。其信号输出给点环CCD图像处理器，其中点状部分为点阵CCD，获取焊缝高度图像。

②一种具有焊缝跟踪功能的一体化激光焊枪的跟踪方法包括如下步骤：

步骤1，在激光焊接的同时获取焊缝的中心位置以及焊缝尺寸。面阵CCD传感器将其采集的光信号转换成按时序串行输出的图像数据，以获取焊缝路径图像，并且将该焊缝路径图像传输至点环CCD图像处理器；

步骤2，点环CCD图像处理器对焊缝路径图像进行预处理，利用面阵CCD传感器获取焊缝路径，计算出实际的焊缝路径宽度和跟踪方向，之后按照该焊缝路径连续焊接。结合检测红外传感器得到的工件高度，将焊接轨迹数据输出至信息处理器；

步骤3，信息处理器对实际焊接轨迹数据进行处理，并且根据处理结果发出控制指令至位姿控制器；