[發明專利]一種用于焊縫跟蹤的環形激光傳感器

有效

• 申請號: 201711030017.1
• 申請日: 2017-10-27
• 公開（公告）號: CN107900562B
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發明（設計）人: 李毅;鄧耀文;洪波;周煜
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: H04N1/031
• 分類號: H04N1/031
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種用于焊縫跟蹤的環形激光傳感器，應用于焊接自動化、焊縫跟蹤領域。本發明的技術要點是：它由激光距離傳感器、反光鏡、驅動電機、支架、圓筒反光鏡、同心軸套筒、箱體、蓋板組成。其特征在于激光距離傳感器的發射端發射出點激光，經反光鏡與圓筒反光鏡反射后,通過驅動電機帶動反光鏡旋轉改變激光的出射方向，經圓筒反光鏡反射后投射至焊縫上形成環形激光，對焊縫坡口進行掃描，通過激光距離傳感器接收端的面陣CCD對環形激光掃描的焊縫坡口信息進行存儲，經外部數據處理器模塊處理得到坡口距離被測值，利用此坡口信息進行焊縫跟蹤，本發明解決了傳統視覺傳感器坡口距離無法確定的問題，實現焊縫三維跟蹤。

技術領域

本發明涉及焊接技術領域，具體的說，一種用于焊縫跟蹤的環形激光傳感器。

背景技術

目前，在焊接自動控制技術領域，焊縫的自動化已經成為焊接技術的發展主流，同時焊縫的自動化與智能化一直以來都是一個難點，影響自動化焊接焊后質量有很多因素，不僅包括焊接的厚度、表面處理、焊接材料等焊接的內在因素，同時還包括焊接方法、焊接速度、工件位置檢測等重要信息。尤其是被焊工件特征點的三維位置檢測，是焊接自動化技術中急切需要解決的問題，隨著焊接技術的發展，目前視覺傳感也得到相應的發展，但卻還不能實現定位準，高效且反應迅速的傳感器，因此要達到焊接自動化的目標就很難實現.

為了達到焊接自動化，實現實時的自動獲取焊縫的定位信息，已經研發出許多傳感技術，如視覺傳感器因其非接觸，抗干擾力強等受到大家的廣泛關注，主動視覺傳感技術利用結構光后者光學掃描的方法產生一定形狀的激光軌跡作為焊縫的檢測手段。目前在基于激光傳感器的自動焊接技術和方法中，大多采用激光視覺系統和激光視覺算法，以圖像處理的方法從激光視覺圖像中識別焊縫；如專利“200510030453.X”的“基于環形激光視覺傳感的焊縫自動定位方法”是經圖像處理跟算法計算得到焊縫點的三維坐標，如專利號“201611078254.0”的“一種基于激光距離傳感器的角焊縫自動焊接控制方法及裝置”利用自動焊接控制器對激光距離傳感器輸出信號進行數據采樣；對采樣數據采用三諧波解耦算法檢測角焊縫橫向偏差，采用形態濾波閥值法檢測角焊縫縱向偏差，采用雙諧波解耦算法識別角焊縫坡口角度；根據焊縫偏差驅動十字滑架調整焊槍位置，根據坡口角度自動調整數字化焊接電源的工作參數。

本文涉及的一種用于焊縫跟蹤的環形激光傳感器，通過環形激光進行對焊縫坡口進行掃描，激光距離傳感器接收端的面陣CCD對環形激光掃描的焊縫坡口信息進行存儲，即為焊縫坡口的二維信息，同時經外部數據處理器模塊處理后輸出坡口距離被測值，根據所得的坡口距離被測值調節焊槍與焊縫坡口的距離，從而實現焊縫跟蹤。

發明內容

本發明為了克服現有方法或技術存在的不足，推動焊接自動化的發展，提供一種用于焊縫跟蹤的環形激光傳感器，解決了傳統視覺傳感器焊縫坡口距離信息無法確定的的問題,從而實現焊縫跟蹤。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案：它由蓋板、激光距離傳感器、反光鏡、驅動電機、支架、圓筒反光鏡、同心軸套筒、箱體、蓋板組成。

其中，所述的箱體分為箱體上腔、箱體左下腔、箱體右下腔，激光距離傳感器安裝于箱體上腔，通過蓋板壓緊，蓋板與箱體通過螺釘連接，蓋板中部開有電纜孔，同心軸套筒安裝于箱體左下腔。驅動電機通過支架固定于同心軸套筒中央，反光鏡安裝在驅動電機軸上，通過驅動電機帶動反光鏡旋轉，反光鏡與驅動電機軸的夾角可調，且反光鏡中心距驅動電機距離為圓筒反光鏡半徑R。

其中，所述的圓筒反光鏡，激光距離傳感器激光發射端、反光鏡，驅動電機始終保持同心，通過調節反光鏡與電機軸的角度α,來改變激光經反光鏡的出射角β來改變圓筒反光鏡入射角。從而改變環形激光的半徑R1，(α與θ互余)。經N次反射后從圓筒反光鏡射出，投射置焊縫進行掃描.其中N的值如下表達式：

其中M：