[實(shí)用新型]一種焊縫跟蹤系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720511104.8
• 申請日: 2017-05-03
• 公開（公告）號: CN206732416U
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉源泂;周同聚;王興東;劉釗;曾鏞;楊雅倫;黃志久
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢科技大學(xué)
• 主分類號: B23K37/02
• 分類號: B23K37/02;B23K37/00;G06T7/73;G06T7/246;G06T1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及焊接自動控制技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種焊縫跟蹤系統(tǒng)，本實(shí)用新型還涉及一種焊縫跟蹤方法。

背景技術(shù)

近年來，工業(yè)對工件的焊接需求不斷擴(kuò)大，人工焊接已經(jīng)無法滿足供應(yīng)。焊接自動化得到迅速發(fā)展及廣泛應(yīng)用，焊接跟蹤系統(tǒng)的研究也越來越受到人們關(guān)注。它對于減輕工人勞動強(qiáng)度，提高焊接質(zhì)量有重要意義。但在焊接鋼板時(shí)，鋼板會因?yàn)榧訜釙r(shí)間過長、焊接電流過大或其他情況下造成向下塌陷，形成坑狀的現(xiàn)象。這將導(dǎo)致工件連接成型差和未焊透等缺陷。因此，需要實(shí)時(shí)識別工件與焊槍相對位置。

目前，業(yè)界存在一些對工件、焊縫的識別方法，例如CN104668738A公開了“交叉式雙線激光視覺傳感焊槍高度實(shí)時(shí)識別系統(tǒng)及識別方法”，該系統(tǒng)包括：交叉式雙線激光視覺傳感器、焊槍、計(jì)算機(jī)等；傳感器由分布于攝像機(jī)兩側(cè)的左線激光器、右線激光器及前端濾光器組成；識別方法：對系統(tǒng)參數(shù)標(biāo)定后，兩激光器以交叉方式將激光線投射至工件，焊槍處于檢測位置P_i時(shí)，由攝像機(jī)采集圖像送至計(jì)算機(jī)處理，獲得圖像中兩激光線間的距離X_i；焊槍高度h_i為：

hi＝h₀/(1-X_itan(θ/2)/(N_p tan(α/2)))-ΔH，重復(fù)上述步驟，可實(shí)時(shí)識別焊槍高度。該實(shí)用新型中采用了兩線激光式傳感裝置，此類裝置采用兩條激光線作為跟蹤、識別、計(jì)算的依據(jù)，此種裝置及其方法，適合于部分特點(diǎn)的理想環(huán)境下使用，而在一些實(shí)際環(huán)境下，則無法使用。例如，當(dāng)工件表面凹凸不平，則在工件上可能呈現(xiàn)的兩條線為曲線，其不同部位的間距則無法準(zhǔn)確測定；另外，當(dāng)工件為角焊縫時(shí)，該裝置在工件上出現(xiàn)兩條彎折線，且兩條彎折線不在同一平面，在此情形下，無法實(shí)現(xiàn)焊縫的跟蹤、識別、計(jì)算。

另有裝置依據(jù)單條激光線進(jìn)行焊縫跟蹤，但單條激光易受振動影響，致使焊槍走向不準(zhǔn)確。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種焊縫跟蹤系統(tǒng)及其方法，該系統(tǒng)及其方法能夠適應(yīng)多種焊縫工藝及不同環(huán)境，并對環(huán)境具備更好的適應(yīng)調(diào)節(jié)能力。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型焊縫跟蹤系統(tǒng)及方法，通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種焊縫跟蹤系統(tǒng)，其特征在于包括視覺傳感裝置、支架、焊槍、運(yùn)動機(jī)構(gòu)、計(jì)算機(jī)及擋板；

所述視覺傳感裝置，包括點(diǎn)狀激光器、線狀激光器、面陣相機(jī)、濾鏡；所述點(diǎn)狀激光器用于向工件投射點(diǎn)狀激光，所述線狀激光器用于向工件投射線狀激光，所述濾鏡設(shè)在面陣相機(jī)鏡頭前端；

所述支架包括柱狀的主架、第一調(diào)節(jié)架及第二調(diào)節(jié)架，所述面陣相機(jī)、第一調(diào)節(jié)架、第二調(diào)節(jié)架、焊槍、擋板均安裝在主架上；所述擋板置于焊槍與視覺傳感裝置之間，所述第一調(diào)節(jié)架垂直于主架，所述點(diǎn)狀激光器安裝在第一調(diào)節(jié)架上，且可沿第一調(diào)節(jié)架滑動；所述線狀激光器可拆卸、可轉(zhuǎn)動地安裝于第二調(diào)節(jié)架上；

所述運(yùn)動機(jī)構(gòu)與主架相連，用于驅(qū)動支架及其上的裝置向三維方向移動，該運(yùn)動機(jī)構(gòu)與計(jì)算機(jī)相連；

所述面陣相機(jī)采集工件表面圖像，并傳入計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)發(fā)出指令，控制運(yùn)動機(jī)構(gòu)在三維方向移動。

進(jìn)一步地，所述點(diǎn)狀激光器發(fā)射的點(diǎn)激光、線狀激光器點(diǎn)發(fā)射的線激光的光譜與濾鏡帶通范圍一致。

進(jìn)一步地，所述擋板活動安裝于主架上，并可轉(zhuǎn)動。

進(jìn)一步地，本焊縫跟蹤系統(tǒng)還可設(shè)有反光鏡，所述線狀激光器發(fā)射的激光經(jīng)反光鏡反射后投射于工件上。

一種焊縫跟蹤方法，其特征在于：基于上面所述設(shè)備實(shí)現(xiàn)跟蹤過程，包括以下步驟：

步驟1：設(shè)備準(zhǔn)備及調(diào)節(jié)，將工件置于于視覺傳感裝置的正下方，使點(diǎn)狀激光器豎直向下照射于工件表面，激光點(diǎn)位于焊縫一側(cè)，調(diào)節(jié)線狀激光器線激光入射角度β，使線狀激光器軸線與豎直方向夾角為20°～70°，所述第一調(diào)節(jié)架與面陣相機(jī)的間距小于30mm，點(diǎn)狀激光器發(fā)出的激光點(diǎn)投射在焊縫側(cè)邊5～20mm范圍內(nèi)，保證工件上點(diǎn)狀激光器投射的激光點(diǎn)與線狀激光器激光線重合，且位于面陣相機(jī)視場的中央；

步驟2：對焊縫跟蹤相關(guān)參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定：面陣相機(jī)視場角α，線狀激光器軸線與豎直方向夾角β；點(diǎn)線激光重合時(shí)，工件表面焊縫與相機(jī)焦點(diǎn)f之間距離為h₀，此時(shí)焊槍所在的位置為正常焊接位置b₀；X_i為激光點(diǎn)與激光線之間距離的像素個(gè)數(shù)，圖像分辨率為X_r(pixel/mm)；