[发明专利]一种复杂焊缝跟踪装置及方法

说明书

本发明涉及一种复杂焊缝跟踪装置及方法，包括与焊枪轴线平行的步进电机，步进电机朝向远离焊枪的一侧连接激光三维视觉传感器，焊枪固定连接有齿圈，齿圈与齿轮啮合，步进电机的输出轴连接齿轮，通过步进电机带动齿轮旋转，将旋转运动经齿轮和齿圈的啮合传递，使激光三维视觉传感器绕焊枪的轴线旋转完成焊缝跟踪过程。在激光三维视觉传感器围绕焊枪旋转时，由步进电机转轴上的齿轮带动步进电机和激光三维视觉传感器围绕焊枪旋转，而焊枪本身保持不动，克服了机器人曲线焊缝跟踪同时调节焊枪和激光三维视觉传感器的不足，提高了焊枪本身的稳定性，可以应用在双丝焊和高效焊等焊接方法中。

技术领域

本发明涉及焊接工程领域，具体为一种复杂焊缝跟踪装置及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

焊接是制造业常用的制造手段，自动焊接过程通常存在焊缝跟踪视觉检测系统，用于在焊接过程中实时追踪检测焊缝轨迹确保产品质量。传统的焊缝跟踪视觉检测系统一般将视觉传感器和焊枪固定在焊缝上方，视觉传感器相对于焊枪的角度和位置是固定的，大部分用于直线焊缝的跟踪过程，而这种焊枪与视觉传感器位置相对固定的组合装置无法实现视觉传感器角度的可控调整，这就使得在曲线焊缝跟踪过程中，视觉传感器拍摄的图像容易丢失焊缝，使得视觉采集装置无法实时观测到焊缝的形状及位置状态，也就无法通过控制系统对焊枪的位置进行纠偏和调整。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种复杂焊缝跟踪装置及方法，利用焊枪末端固定的电机带动视觉传感器沿焊枪轴线旋转，确保焊缝处于视觉传感器拍摄范围，应对曲线焊缝图像丢失的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面提供一种复杂焊缝跟踪装置，包括与焊枪轴线平行的步进电机，步进电机朝向远离焊枪的一侧连接激光三维视觉传感器，焊枪固定连接有齿圈，齿圈与齿轮啮合，步进电机的输出轴连接齿轮，通过步进电机带动齿轮旋转，将旋转运动经齿轮和齿圈的啮合传递，使步进电机和激光三维视觉传感器绕焊枪的轴线旋转，确保焊缝处于激光三维视觉传感器拍摄范围。

焊枪位于焊缝上方空间。

焊枪、步进电机和激光三维视觉传感器的轴线均垂直于焊缝所在平面且互相平行。

激光三维视觉传感器取景面的几何中心点，在激光三维视觉传感器围绕焊枪轴线转动时，落在以焊枪为圆心的圆上。

焊枪通过旋转轴与步进电机连接，旋转轴的两端分别与焊枪和步进电机转动连接。

本发明的第二个方面提供基于上述装置实现焊缝跟踪的方法，包括以下步骤：

步骤1：获取焊缝图像；

步骤2：处理图像，获取焊缝边缘信息和激光三维视觉传感器中心点坐标信息；

步骤3：根据激光三维视觉传感器视野内的焊缝偏离激光三维视觉传感器中心的距离，计算出激光三维视觉传感器中心调节至焊缝位置需要旋转的角度；

步骤4：将角度信息转化为电信号，传递给步进电机从而控制步进电机的旋转方向和转速，使步进电机围绕焊枪旋转，带动激光三维视觉传感器围绕焊枪旋转，完成焊缝跟踪过程。

步骤1之前，还具有坐标系转换过程，具体为：先将像素坐标转化为激光三维视觉传感器坐标，再由激光三维视觉传感器坐标转化为焊枪坐标。

与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

1、由齿轮，齿圈和步进电机组成的旋转装置，组件购买方便，操作简单，成本较低，可以广泛用于工业生产当中。