CN106001915B - 一种用于焊接机器人的焊缝跟踪扫描仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于焊接机器人的焊缝跟踪扫描仪包括前端盖、基座、后端盖、冷却进气嘴、除尘进气嘴、前后调节钮、前后调节平台、左右调节钮、左右调节平台、连接板、第一成像设备、除尘进气管、冷却管、镜头、第二成像设备、激光发生器、支架、冷却出气嘴、除尘出气孔、支撑板和外壳。本发明所述的装置具有结构紧凑、体积小、重量轻、跟踪精度高、抗干扰能力强、冷却和除尘效果好等优点，可广泛用于机器人或自动化焊接设备等。

Description

一种用于焊接机器人的焊缝跟踪扫描仪

技术领域

本发明属于焊接机器人视觉传感技术领域，尤其是涉及一种用于焊接机器人上的焊缝跟踪扫描仪。

背景技术

在现代化的焊接领域中，自动化和智能化焊接已经成为发展趋势，而基于焊接机器人的视觉跟踪装置已经是现代焊接的重要研究方向。应用于焊接机器人上的视觉跟踪装置具有提供信息量丰富，灵敏度和测量精度高，抗电磁场干扰能力强，可以远离电弧强光、强热区，与工件无接触及检测区域大等优点。视觉传感技术在焊接机器人领域主要应用于进行宏观环境识别、初始焊接位置的导引、焊接接头形式的识别、焊缝跟踪及熔透控制等方面。

此外，焊缝跟踪装置用于机器人进行工件焊接过程中，工作现场环境温度比较高，同时带有粉尘，因此焊缝跟踪装置本身需要具备冷却和除尘结构，对装置内部的CCD相机、激光器等元件进行降温，延长元件的使用寿命。目前，焊缝跟踪装置所采用的冷却措施通常是水冷，水冷结构紧凑性差，使整个装置重量增加，降低了焊接过程中设备使用的柔性和灵活性。在安装调试过程中，基座的位置安装都会有一定的偏差，而目前的安装方式比较繁琐，并且要求操作人员的能力比较高。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种用于焊接机器人的焊缝跟踪扫描仪，该装置具有结构紧凑、体积小、重量轻、跟踪精度高、抗干扰能力强、冷却和除尘效果好等优点，可广泛用于机器人或自动化焊接设备等。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于焊接机器人的焊缝跟踪扫描仪，包括前端盖、基座、后端盖、冷却进气嘴、除尘进气嘴、前后调节钮、前后调节平台、左右调节钮、左右调节平台、连接板、第一成像设备、除尘进气管、冷却管、镜头、第二成像设备、激光发生器、支架、冷却出气嘴、除尘出气孔、支撑板和外壳，所述基座一端设有后端盖，基座另一端设有前端盖，所述后端盖右侧设有前后调节钮和左右调节钮，所述前后调节钮与前后调节平台连接，所述左右调节钮与左右调节平台连接，所述前后调节平台嵌入左右调节平台上面的凹槽内，所述左右调节平台嵌入支撑板上的凹槽内，所述支撑板与基座固定连接，所述前后调节平台的上表面固定连接连接板的一端，所述连接板下表面固定连接第一成像设备的上端，所述第一成像设备下端通过支架的斜面固定在基座上，所述第一成像设备与基座呈θ角度，所述第一成像设备右侧设有镜头，所述镜头与基座平行，所述镜头下方设有激光发生器，所述激光发生器与基座呈α角度，所述激光发生器侧面设有第二成像设备，所述第二成像设备固定在基座上，所述外壳中空设有冷却管和除尘进气管，所述后端盖外侧设有除尘进气嘴、冷却进气嘴和冷却出气嘴，所述除尘进气嘴贯通后端盖内侧连接除尘进气管的一端，所述除尘进气管的另一端对准前端盖的玻璃窗上，所述冷却进气嘴和冷却出气嘴贯通后端盖内侧分别连接冷却管的两端，所述前端盖内侧四周边沿分别设有除尘出气孔，所述前端盖和后端盖之间设有外壳，所述外壳可拆卸。

所述基座的另一端设有防护罩，防护罩与基座垂直，所述的第二成像设备与基座的垂直面呈β角度。

本发明采用风冷的冷却方式，冷却结构的设计可以避免长时间工作发热以及焊接条件下的高温对CCD摄像头造成的损害，这样便可以提高焊缝跟踪装置的使用寿命，一定的耐高温性也使得其具有更广的使用范围，可以更好的满足长时间自动化焊接的高温操作需求，并确保监控效果，提高实际工作效率和效益。

进一步的，所述前后调节钮与前后调节平台通过螺母丝杠连接。

进一步的，所述左右调节钮与左右调节平台通过螺母丝杠连接。

进一步的，所述前后调节平台相对于左右调节平台位置可调节。

进一步的，所述左右调节平台相对于支撑板位置可调节。

进一步的，所述左右调节平台上面的凹槽和支撑板上的凹槽呈燕尾状。

进一步的，所述除尘出气孔截面呈长方形，所述除尘出气孔贯通前端盖且除尘出气孔呈阶梯状，前端盖内侧除尘出气孔的尺寸大于前端盖外侧除尘出气孔的尺寸。

本发明所述的除尘结构是采用压缩空气对采集镜头滤光片进行吹气保护，隔离焊接过程环境高温并抵抗焊接烟尘飞溅对焊接跟踪装置造成的损伤，除尘出气孔贯通前端盖呈两级阶梯状，逐步减小排气量，对排出的空气起到缓冲的作用。

进一步的，所述冷却管呈U型。

相对于现有技术，本发明所述的一种用于焊接机器人的焊缝跟踪扫描仪具有以下优势：本装置采用激光发射器作为光源，提高了焊缝跟踪***的抗干扰性，在此装置中设有两个视觉成像设备，第一成像设备用于引导焊枪的运动轨迹，第二成像设备用于对焊缝的焊接进行实时监测，能够有效的消除传统结构光视觉***跟踪产生误差的问题，本装置将两个成像设备集成到一个扫描头内，结构紧凑，体积小，重量轻，并且跟踪精度高；此外，第一成像设备的位置可进行微调，在生产投入使用之前，可通过微调调整第一成像设备的位置，提高了扫描头的精确度和生产的灵活性；内部采用风冷的方式对焊缝跟踪装置的内部元件进行降温保护，***内部设有专门的气体循环流通结构，并有低温气源输入输出接口，实现低温气体在***内部循环，从而将高温热量排出，提高元件的使用寿命，一定的耐高温性也使得其具有更广的使用范围，可以更好地满足长时间自动化焊接的高温操作要求，提高了实际工作效率及效益；此外，还设有除尘结构，采用压缩空气气流喷嘴及挡板对***内图像采集镜头滤光片进行吹气保护，隔离焊接过程环境高温并抵抗焊接烟尘飞溅对焊接跟踪装置造成的损伤；此装置的所有零部件都集成到一个基板上，方便设备的组装和维修，实现了设备集成化，外壳可拆卸，方便设备的维修。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的整体结构示意图；

图2为图1的俯视结构示意图；

图3为A-A剖视图；

图4为本发明实施例所述的安装外壳的结构示意图。

附图标记说明：

1-前端盖，2-基座，3-后端盖，4-冷却进气嘴，5-除尘进气嘴，6-前后调节钮，7-前后调节平台，8-左右调节钮，9-左右调节平台，10-连接板，11-第一成像设备，12-除尘进气管，13-冷却管，14-镜头，15-第二成像设备，16-激光发生器，17-支架，18-冷却出气嘴，19-除尘出气孔，20-支撑板，21-外壳。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

另外，在本发明的实施例中所提到的一种用于焊接机器人的焊缝跟踪扫描仪，包括前端盖1、基座2、后端盖3、冷却进气嘴4、除尘进气嘴5、前后调节钮6、前后调节平台7、左右调节钮8、左右调节平台9、连接板10、第一成像设备11、除尘进气管12、冷却管13、镜头14、第二成像设备15、激光发生器16、支架17、冷却出气嘴18、除尘出气孔19、支撑板20和外壳21，所述外壳21中空设有冷却管13和除尘进气管12，所述基座2一端设有后端盖3，基座2另一端设有前端盖1，所述后端盖3右侧设有前后调节钮6和左右调节钮8，所述前后调节钮6与前后调节平台7连接，所述左右调节钮8与左右调节平台9连接，所述前后调节平台7嵌入左右调节平台9上面的凹槽内，所述左右调节平台9嵌入支撑板20上的凹槽内，所述支撑板20与基座2固定连接，所述前后调节平台7的上表面固定连接连接板10的一端，所述连接板10下表面固定连接第一成像设备11的上端，所述第一成像设备11下端通过支架17的斜面固定在基座2上，所述第一成像设备11与基座2呈θ角度，所述第一成像设备11右侧设有镜头14，所述镜头14与基座2平行，所述镜头14下方设有激光发生器16，所述激光发生器16与基座2呈α角度，所述激光发生器16侧面设有第二成像设备15，所述第二成像设备15固定在基座2上，所述后端盖3外侧设有除尘进气嘴5、冷却进气嘴4和冷却出气嘴18，所述除尘进气嘴5贯通后端盖3内侧连接除尘进气管12的一端，所述除尘进气管12的另一端对准前端盖1的玻璃窗上，所述冷却进气嘴4和冷却出气嘴18贯通后端盖3内侧分别连接冷却管13的两端，所述前端盖1内侧四周边沿分别设有除尘出气孔19，所述前端盖1和后端盖3之间设有外壳21，所述外壳21可拆卸。

所述前后调节钮6与前后调节平台7通过螺母丝杠连接。

所述左右调节钮8与左右调节平台9通过螺母丝杠连接。

所述前后调节平台7相对于左右调节平台9位置可调节。

所述左右调节平台9相对于支撑板20位置可调节。

所述左右调节平台9上面的凹槽和支撑板20上的凹槽呈燕尾状。

所述除尘出气孔19截面呈长方形，所述除尘出气19孔贯通前端盖1且除尘出气孔19呈阶梯状，前端盖1内侧除尘出气孔19的尺寸大于前端盖1外侧除尘出气孔19的尺寸。

所述冷却管13呈U型。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

在本发明中，设有两个成像设备，成像设备是工业用CCD摄像头，第一成像设备11的CCD摄像头用于引导焊枪的运动，第二成像设备15的CCD摄像头用于对焊缝焊接进行实时监测，第一成像设备11的CCD摄像头可通过前后调节钮6和左右调节钮8进行位置的微调，旋转前后调节钮6，其螺母丝杠结构带动前后调节平台7相对于左右调节平台9前后移动，以此带动第一成像设备11前后移动，旋转左右调节钮8，其螺母丝杠结构带动左右调节平台9相对于支撑板20移动，并且带动前后调节平台7移动，以此实现第一成像设备11左右位置的变动，第二成像设备15设在激光发生器16的一侧，与基座2右端防护罩的垂直面呈β角度，实现了实时监测的功能，本装置所有的元件都安装在一个基座2上，设有的外壳21可拆卸，方便安装和维修；

此外，独有的风冷循环***可确保焊缝跟踪装置的长期安全使用，低温度的空气经过冷却进气嘴4进入到冷却管13中，冷却管13呈U型，冷却管13的另一端连接冷却出气嘴18，低温度的空气在焊缝跟踪装置内循环一周后经过冷却出气嘴18排出；除尘结构设有除尘进气嘴5、除尘进气管12和除尘出气孔19，压缩空气经过除尘进气嘴5进入到除尘进气管12中，除尘进气管12的另一端对准镜头滤光片进行吹气，吹出的空气经过除尘出气孔19排出，形成空气循环效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于焊接机器人的焊缝跟踪扫描仪，其特征在于：包括前端盖、基座、后端盖、冷却进气嘴、除尘进气嘴、前后调节钮、前后调节平台、左右调节钮、左右调节平台、连接板、第一成像设备、除尘进气管、冷却管、镜头、第二成像设备、激光发生器、支架、冷却出气嘴、除尘出气孔、支撑板和外壳，所述基座一端设有后端盖，基座另一端设有前端盖，所述后端盖右侧设有前后调节钮和左右调节钮，所述前后调节钮与前后调节平台连接，所述左右调节钮与左右调节平台连接，所述前后调节平台嵌入左右调节平台上面的凹槽内，所述左右调节平台嵌入支撑板上的凹槽内，所述支撑板与基座固定连接，所述前后调节平台的上表面固定连接连接板的一端，所述连接板下表面固定连接第一成像设备的上端，所述第一成像设备下端通过支架的斜面固定在基座上，所述第一成像设备与基座呈θ角度，所述第一成像设备右侧设有镜头，所述镜头与基座平行，所述镜头下方设有激光发生器，所述激光发生器与基座呈α角度，所述激光发生器侧面设有第二成像设备，所述第二成像设备固定在基座上，所述外壳中空设有冷却管和除尘进气管，所述后端盖外侧设有除尘进气嘴、冷却进气嘴和冷却出气嘴，所述除尘进气嘴贯通后端盖内侧连接除尘进气管的一端，所述除尘进气管的另一端对准前端盖的玻璃窗上，所述冷却进气嘴和冷却出气嘴贯通后端盖内侧分别连接冷却管的两端，所述前端盖内侧四周边沿分别设有除尘出气孔，所述前端盖和后端盖之间设有外壳，所述外壳可拆卸；

所述除尘出气孔截面呈长方形，所述除尘出气孔贯通前端盖且除尘出气孔呈阶梯状，前端盖内侧除尘出气孔的尺寸大于前端盖外侧除尘出气孔的尺寸。

2.根据权利要求1所述的一种用于焊接机器人的焊缝跟踪扫描仪，其特征在于：所述前后调节钮与前后调节平台通过螺母丝杠连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于焊接机器人的焊缝跟踪扫描仪，其特征在于：所述左右调节钮与左右调节平台通过螺母丝杠连接。

4.根据权利要求2所述的一种用于焊接机器人的焊缝跟踪扫描仪，其特征在于：所述前后调节平台相对于左右调节平台位置可调节。

5.根据权利要求3所述的一种用于焊接机器人的焊缝跟踪扫描仪，其特征在于：所述左右调节平台相对于支撑板位置可调节。

6.根据权利要求1所述的一种用于焊接机器人的焊缝跟踪扫描仪，其特征在于：所述左右调节平台上面的凹槽和支撑板上的凹槽呈燕尾状。

7.根据权利要求1所述的一种用于焊接机器人的焊缝跟踪扫描仪，其特征在于：所述冷却管呈U型。