[發明專利]焊縫跟蹤檢測設備及方法

有效

• 申請號: 201010238686.X
• 申請日: 2010-07-26
• 公開（公告）號: CN101927395A
• 公開（公告）日: 2010-12-29
• 發明（設計）人: 鄭軍;潘際鑾
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B23K9/127
• 分類號: B23K9/127;G01B11/02;G01B11/26;G01B11/24;G01B11/30
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 宋合成

技術領域

本發明涉及檢測技術領域，尤其是涉及一種焊縫跟蹤檢測設備。

背景技術

在自動化焊接領域，由于操作者不宜進入焊接工作區域，從而不能近距離實時監視焊接過程并作必要的調節控制，所以當實際的焊接條件發生變化時，例如焊接過程中的工件在加工、裝配過程中的尺寸誤差和位置偏差以及工件加熱變形等因素的變化會使接頭位置偏移預定路徑，這樣會導致焊接質量下降甚至失敗。因此，精確的焊縫跟蹤是保證焊接質量的關鍵。

現有技術中線結構光焊縫跟蹤和檢測技術得到了廣泛的應用，但是線結構光焊縫跟蹤和檢測只適合常規類型的寬度較大的焊縫跟蹤。對于對接焊縫或寬度較小的焊縫，例如寬度小于1mm的焊縫，由于線結構光的寬度限制，很難實現焊縫位置的跟蹤和檢測。因此，存在對對接焊縫或寬度較小的焊縫進行跟蹤和檢測的技術的需求。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出一種焊縫跟蹤檢測設備，該焊縫跟蹤檢測設備利用面結構光能夠對對接焊縫或寬度較小的焊縫進行跟蹤和檢測。

根據本發明實施例的焊縫跟蹤檢測設備，包括：用于產生結構光的結構光發生器；擴束透鏡組，所述擴束透鏡組位于所述結構光發生器的下游，用于將所述結構光發生器發射出的結構光擴束；光束整形器件，所述光束整形器件位于所述擴束透鏡組的下游，用于將所述擴束后的光束整形成具有預定形狀的面結構光以在焊縫上形成預定形狀的光斑；及用于對焊縫上的預定形狀的光斑成像的成像器件。

根據本發明的焊縫跟蹤檢測設備，采用面結構光束成像的光斑來實現對接焊縫的檢測和跟蹤，并可對焊縫寬度小于1mm的窄小焊縫實現跟蹤。

另外，根據本發明上述實施例的焊縫跟蹤檢測設備還可以具有如下附加的技術特征：

所述光束整形器件將擴束后的光束整形為具有預定形狀的面結構光束。

所述擴束透鏡組包括凹透鏡和設置在凹透鏡下游的凸透鏡。

所述成像器件為CCD攝像機。

所述結構光發生器為激光發生器。

根據本發明的焊縫跟蹤檢測設備，焊縫檢測跟蹤準確，并且，結構簡單，操作方便，成本低。

本發明的另一目的在于提供一種簡單方便且準確的焊縫跟蹤檢測方法。

根據本發明另一實施例的焊縫跟蹤檢測方法，采用上述的焊縫跟蹤檢測設備通過檢測焊縫上的光斑來對焊縫進行檢測。

所述焊縫檢測包括通過檢測光斑的位置來檢測的焊縫高度。

所述焊縫檢測包括通過檢測光斑的變形情況來檢測焊接面的角度和曲率。

所述焊縫檢測包括通過檢測光斑內的焊縫陰影來檢測焊縫橫行偏差。

所述焊縫檢測包括通過檢測焊接表面的激光散斑來檢測焊接面的表面特征。

在本發明的一個實施例中，在所述成像器件前安裝以激光波長為中心的窄帶濾光片。這樣，可有效地抵消焊接時弧光的干擾，以提高檢測的信噪比。

根據本發明實施例的焊縫跟蹤檢測方法，通過對焊縫的光斑成像來實現對對接焊縫及窄小焊縫質量的檢測，方便準確，效率高。

本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明

本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據本發明實施例的焊縫跟蹤檢測設備的原理示意圖；

圖2是圖1中所示的焊縫跟蹤檢測設備的成像器件上對焊縫上光斑成像的實際效果圖；以及

圖3是圖1中所示的焊縫跟蹤檢測設備的成像器件對焊縫成像的不同表面的激光散斑圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。

在本發明的描述中，術語“上”、“下”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明而不是要求本發明必須以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。在本發明的描述中，“下游”指的方向是沿光線的照射方向。

下面參考圖1-圖3描述根據本發明實施例的一種焊縫跟蹤檢測設備。

如圖1所示，根據本發明實施例的焊縫跟蹤檢測設備，包括用于產生結構光的結構光發生器1、擴束透鏡組2、光束整形器件3和用于對焊縫上的預定形狀的光斑成像的成像器件4。其中，可選地，結構光發生器1為激光發生器，成像器件4為CCD攝像機。