[發明專利]焊接機器人焊接過程的實時監測裝置

有效

• 申請號: 201310512102.7
• 申請日: 2013-10-25
• 公開（公告）號: CN103600155A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 曹曉蓮;馬丁;王臻杰;蔣天穎;徐培全
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學
• 主分類號: B23K9/095
• 分類號: B23K9/095
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 吳瑾瑜

技術領域

本發明涉及焊接機器人鄰域，更具體地說是涉及一種焊接機器人焊接過程的實時監測裝置。

背景技術

機器人與傳感技術的融合是一門快速發展中的應用技術，其自身的發展與其在各領域內的應用是密不可分的，它自身的發展必將拓展其應用的深度，同時各應用領域內提出的需求也必將大大促進機器人與傳感技術的發展，而對于不同傳感技術的融合將成為未來發展的方向。由于焊接機器人具有通用性強、工作可靠的優點，但是無法自主獲取工件定位信息、焊縫空間位置信息、焊縫熔透信息等，當焊接對象改變時需要重新示教而造成工作效率低下，因而在焊接過程中，實現焊接的自動化、智能化，實現焊縫信息識別、定位與跟蹤，是焊接機器人的發展趨勢。而焊接的智能化就是使機器人對外界具有一定的感知能力，從而使其可以自主適應環境，并根據環境變化，對自身下一步操作自主調整，而機器人與相應的傳感技術的融合就可以實現這些功能。基于視覺傳感的機器人，可以獲取焊接過程的三維路徑信息，實現焊接過程的自動化、智能化。基于機器人的溫度采集系統的建立，可以實現焊縫溫度的采集與監控，進而實現對焊接溫度場溫度變化的研究控制，研究溫度對于熔池周圍微觀組織的的生長與變化的影響情況。總之，基于視覺傳感與溫度傳感的數據融合技術，在保證焊接質量的前提下，可以提高焊接生產自動化水平和自動焊接的靈活性，達到為科學的組織、跟蹤、監督、控制生產過程提供信息平臺。

目前在焊接工業生產應用的控制方法中，一般是人工控制或是機器人離線編程的，基于焊接自動化智能化發展方向的需求，就要求我們了解并清楚地知道焊接實時在線的一些具體情況。高精度高靈活性的視覺傳感裝置進行圖像的采集、傳輸與處理，高靈敏高性能的溫度采集系統實現對溫度的采集與處理。較之前的專利相比，主動視覺傳感裝置具有更大的靈活性與適用性，對于需要調整攝像機位置的多層多道焊或者焊槍位置變化較多的復雜焊件的焊接有較大的適用空間。將視覺傳感與溫度采集系統進行數據融合，這是之前所不曾出現過的，也是未來焊接領域自動化智能化發展所必不可少的。

發明內容

針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的是提供一種焊接機器人焊接過程的實時監測裝置。

為達到上述目的，本發明采用如下的技術方案：

一種焊接機器人焊接過程的實時監測裝置，包括焊槍，還包括圖像采集機構、激光發射機構以及溫度采集機構，所述圖像采集機構以及激光發射機構均固設于焊槍上，

所述圖像采集機構包括U形架以及CCD攝像機，所述U形架的一端通過連接桿與焊槍固定連接，U形架的另一端通過方位調節機構與CCD攝像機相連，所述CCD攝像機的鏡頭對焦與焊槍的噴嘴上；所述CCD攝像機的機身外設有鋁套筒，所述鋁套筒的內側壁上涂有銅箔；所述CCD攝像機的鏡頭外設有銅制套筒，所述鏡頭與銅制套筒之間設有塑料填充物；

所述激光發射機構包括鋁柱與端蓋，所述鋁柱內開設有與激光二極管的直徑相匹配的管孔，鋁柱的外側面與管孔之間開設有透光孔，所述透光孔的直徑小于管孔的直徑；所述鋁柱的內側面與端蓋活動相連，所述端蓋上設有與管孔位置相對應的蓋孔，蓋孔的直徑小于管孔的直徑；所述激光二極管發出的激光束射在焊件之間的焊縫上；

所述溫度采集機構包括若干個間隔排列的熱電偶以及數據采集模塊，所述熱電偶的前端與焊件相連，熱電偶的后端分別與數據采集模塊的輸入端口相連；

所述數據采集模塊以及所述CCD攝像機分別通過各自的USB傳輸線共同接到一臺工控機上。

還包括透光玻璃，所述透光玻璃設于CCD攝像機的鏡頭上。

還包括濾光片，所述濾光片設于透光玻璃以及鏡頭之間。

與現有技術相比，采用本發明的一種焊接機器人焊接過程的實時監測裝置，通過激光二極管發出的激光束以及CCD攝像機，可以實現主動視覺傳感；通過熱電偶以及數據采集模塊進行溫度采集，并且CCD攝像機的傳輸線與數據采集模塊的傳輸線共同接到一臺工控機上，用該工控機來完成二者采集數據的融合處理與監控。整個設備裝置在實現焊接過程高質量（實現攝像機的角度和位置調整，來滿足不同方位、不同高度以及不同距離的焊接，以實現焊接過程中的焊縫定位、焊件形狀測量與焊縫跟蹤等，設備簡單，使用方便）圖像采集的基礎上，同時可以獲取焊接過程中的溫度信息，對焊接溫度進行有效的分析與控制。