[发明专利]焊缝跟踪传感器及其焊缝跟踪方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种焊缝检测装置，尤其涉及一种焊缝跟踪传感器，此外本发明还涉及一种焊缝跟踪方法。

背景技术

现有基于工件表面形貌特征的激光焊缝视觉传感器，在检测不开坡口的对接焊缝时，如果没有预留的对接间隙，则检测的依据仅仅是焊缝两侧工件偏离理想位置而产生的错边尺寸，那么就会出现错边尺寸太小而识别率低或无法识别的问题。

有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的焊缝跟踪传感器及其焊缝跟踪方法，以提高焊缝的识别率。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种焊缝识别率高的焊缝跟踪传感器，此外本发明还提供该焊缝跟踪传感器的焊缝跟踪方法。

本发明的焊缝跟踪传感器，包括连接臂，所述连接臂上设置有激光发射器、与所述激光发射器配合的第一图像采集传感器和用于采集灰度图像的第二图像采集传感器，所述激光发射器的主轴与第一图像采集传感器成像系统的主轴之间具有一定的夹角，所述连接臂的顶端设置有焊枪，所述激光发射器、第一图像采集传感器和第二图像采集传感器分别与上位机连接。

进一步的，本发明的焊缝跟踪传感器，所述第二图像采集传感器位于第一图像采集传感器和激光发射器之间。

进一步的，本发明的焊缝跟踪传感器，所述激光发射器能够在扫描机构的驱动下摆动并投射出扇形的激光束。

进一步的，本发明的焊缝跟踪传感器，所述第一图像采集传感器和第二图像采集传感器为同一图像传感器，并且所述第一图像采集传感器或第二图像采集传感器的光路中设置有可调滤光器。

进一步的，本发明的焊缝跟踪传感器，所述可调滤光器为电控可调滤光器。

进一步的，本发明的焊缝跟踪传感器，所述可调滤光器包括设置在连接臂上的电机及与电机的输出轴连接且由多个滤光片组成的滤光盘。

进一步的，本发明的焊缝跟踪传感器，包括为所述第二图像采集传感器提供照明的光源。

进一步的，本发明的焊缝跟踪传感器，所述光源为单色光源。

借由上述方案，本发明的焊缝跟踪传感器至少具有以下优点：本发明的焊缝跟踪传感器在三角测量原理的激光焊缝传感器的基础上，增加一个2D的第二图像采集传感器，以便实现传感信息融合，提高焊缝跟踪传感器工作的适应范围和焊缝的识别率。其中，激光发射器与第一图像采集传感器配合，组成激光视觉，得到焊缝垂直位置的深度信息，或者同时得到焊缝的深度与焊缝水平位置信息；第二图像采集传感器，则通过灰度图像处理的方式实现对焊缝在水平方向上的位置进行检测判断。某些环境下，第二图像采集传感器需要增加照射焊缝的光源，以便提高焊缝边缘对比度变化。第二图像采集传感器还可以作为监控手段，为操作工人提供监控焊接跟踪过程的辅助条件。

本发明的焊缝跟踪方法，包括以下步骤：

S1：激光发射器发射激光束至工件表面；

S2：切换可调滤光器，并通过第一图像采集传感器和第二图像采集传感器间隔采集反射激光和工件表面的灰度图像，并将反射激光数据和灰度图像数据上传至上位机；

所述上位机，是相对于第一图像采集传感器和第二图像采集传感器构成的相对独立系统而言，不单指传感器之外的计算设备，也可以是集成到传感器内部的计算设备；

S3：在采集到的反射激光数据的基础上，上位机通过三角测量原理计算得到焊缝的深度和位置数据；

S4：在采集到的灰度图像数据的基础上，上位机计算得到焊缝的位置数据；

S5：上位机将步骤S3中得到的位置数据和S4中得到的位置数据进行加权和计算，得到焊缝的准确的位置数据；

S6：上位机通过步骤S4和步骤S5中得到的焊缝的数度和位置数据，通过驱动装置调整焊枪的位置。

借由上述方案，本发明的焊缝跟踪方法至少具有以下优点：本发明的焊缝跟踪方法通过对两组位置数据的融合，从而提高了对焊缝的识别率。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是实施例一的焊缝跟踪传感器的结构示意图；

图2是实施例二的焊缝跟踪传感器的立体结构图；

图3是实施例三的焊缝跟踪传感器的结构示意图；

图4是实施例五中一种焊缝跟踪传感器的结构示意图；

图5是实施例五中另一种焊缝跟踪传感器的结构示意图。

具体实施方式