CN220498056U - 一种用于激光焊接的视觉定位测距结构 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种用于激光焊接的视觉定位测距结构，包括机架；三轴移动平台，其包括一组X轴驱动机构、Y轴驱动机构和Z轴驱动机构；视觉定位机构，其包括安装架、工业相机、工业光源和测距仪组件，安装架设置在Z轴驱动机构上，工业相机、工业光源和测距仪组件从上至下依次设置在安装架上；激光焊接头部组件，其设置在安装架上，且测距仪组件位于激光焊接头部组件下方，工业光源与工业光源平行设置，本申请可通过三轴移动平台、安装架、工业相机、工业光源和测距仪组件可以对激光焊接头进行X轴、Y轴和Z轴方向达到三维立体的精确定位效果，提高焊接的精确性，同时避免人工操作带来的操作失误，提高产品的合格率。

Description

一种用于激光焊接的视觉定位测距结构

技术领域

本申请涉及激光焊接技术领域，特别涉及一种用于激光焊接的视觉定位测距结构。

背景技术

随着数码产品如手机、笔记本电脑等产品的广泛使用，锂离子电池以优异的性能在这类产品中得到广泛应用，并在逐步向其他产品应用领域发展，并且，随着科学技术的发展，锂电池已经成为主流。

现有技术中，锂电池生产过程中，需要利用激光焊接设备对锂电池的极柱进行铝钯焊接工序。

目前，利用激光焊接机对锂电池的极柱焊接已经得到广泛运用，但是，现有的激光焊接机在对锂电池进行焊接作业时，由于缺少定位设备利用人工手动控制，或是利用单摄像机校正和标识点辅助定位技术，造成锂电池极柱的焊接精度不高，影响加工效果。

针对上述问题，现在设计一种用于激光焊接的视觉定位测距结构。

实用新型内容

本申请实施例提供一种用于激光焊接的视觉定位测距结构，以解决相关技术中由于缺少定位设备利用人工手动控制，或是利用单摄像机校正和标识点辅助定位技术，造成锂电池极柱的焊接精度不高，影响加工效果问题。

第一方面，提供了一种用于激光焊接的视觉定位测距结构，包括：

机架；

三轴移动平台，其包括一组X轴驱动机构、Y轴驱动机构和Z轴驱动机构，一组X轴驱动机构相对水平设置在机架上，Y轴驱动机构水平设置在一组X轴驱动机构顶部之间，Z轴驱动机构竖直设置在Y轴驱动机构上；

视觉定位机构，其包括安装架、工业相机、工业光源和测距仪组件，安装架设置在Z轴驱动机构上，工业相机、工业光源和测距仪组件从上至下依次设置在安装架上，其中，工业光源位于工业相机正下方；

激光焊接头部组件，其设置在安装架上，且测距仪组件位于激光焊接头部组件下方，工业光源与工业光源平行设置；

下压机构，其设置在安装架上，且下压机构位于测距仪组件下方。

一些实施例中，所述测距仪组件包括第一气缸、移动板和测距仪，第一气缸设置在安装架上，测距仪设置在移动板上，第一气缸与移动板连接，并用于驱动移动板沿安装架长度向移动。

一些实施例中，所述下压机构包括第二气缸、连接板和下压板，所述第二气缸设置在安装架上，下压板设置在连接板底部，第二气缸与连接板连接，并用于驱动连接板升降。

一些实施例中，还包括放料台，放料台设置在机架内部，放料台位于下压机构下方，且放料台两端延伸至机架外侧。

一些实施例中，X轴驱动机构、Y轴驱动机构和Z轴驱动机构均包括外壳、丝杆、驱动电机、传动片、滑板和支撑板，丝杆转动设置在外壳内部，驱动电机设置在外壳上，驱动电机输出轴与丝杆连接，传动片螺纹连接在丝杆外侧，滑板设置在外壳上，支撑板滑动套接在滑板外侧，外壳上设有滑孔，传动片远离丝杆一端贯穿滑孔并与支撑板连接。

一些实施例中，所述工业光源为环形工业光源。

本申请实施例提供了一种用于激光焊接的视觉定位测距结构，通过三轴移动平台的X轴驱动机构和Y轴驱动机构控制视觉定位机构移动至初始位置，使得工业相机能拍摄到待焊接的锂电池图像，随后，通过工业相机的镜头对待焊接的锂电池极柱进行多次拍摄，并对图像进行分析确定待焊接位置的中点，通过工业光源进行补光，通过三轴移动平台的X轴驱动机构和Y轴驱动机构控制激光焊接头部组件进行X轴和Y轴方向的微调，对激光焊接头部组件进行X轴和Y轴方向上的定位，随后，通过下压机构对锂电池极柱进行固定，对其位置进行锁定，再通过测距仪组件对待焊接的锂电池极柱进行测距定位，通过Z轴驱动机构对激光焊接头部组件进行Z轴方向的微调，让激光焊接头部组件Z轴上精确定位，从而可以对激光焊接头进行X轴、Y轴和Z轴方向达到三维立体的精确定位效果，提高焊接的精确性，同时避免人工操作带来的操作失误，提高产品的合格率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的三维结构示意图；

图2为本申请实施例提供的三维结构示意图；

图3为本申请实施例提供的视觉定位机构三维示意图；

图4为本申请实施例提供的视觉定位机构三维示意图；

图5为本申请实施例提供的三轴移动平台三维示意图；

图6为本申请实施例提供的测距仪组件三维示意图；

图7为本申请实施例提供的Y轴驱动机构俯视剖视图。

图中：1、机架；2、三轴移动平台；21、X轴驱动机构；22、Y轴驱动机构；221、外壳；222、丝杆；223、驱动电机；224、传动片；225、滑板；226、支撑板；23、Z轴驱动机构；3、视觉定位机构；31、安装架；32、工业相机；33、工业光源；34、测距仪组件；341、第一气缸；342、移动板；343、测距仪；4、激光焊接头部组件；5、下压机构；51、气缸；52、连接板；53、下压板；6、放料台。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种用于激光焊接的视觉定位测距结构，其能解决相关技术中由于缺少定位设备利用人工手动控制，或是利用单摄像机校正和标识点辅助定位技术，造成锂电池极柱的焊接精度不高，影响加工效果问题。

请参阅图1-图3，一种用于激光焊接的视觉定位测距结构包括；机架1、三轴移动平台2、视觉定位机构3、激光焊接头部组件4和下压机构5，三轴移动平台2包括一组X轴驱动机构21、Y轴驱动机构22和Z轴驱动机构23，一组X轴驱动机构21相对水平设置在机架1上，Y轴驱动机构22水平设置在一组X轴驱动机构21顶部之间，Z轴驱动机构23竖直设置在Y轴驱动机构22上；视觉定位机构3包括安装架31、工业相机32、工业光源33和测距仪组件34，安装架31设置在Z轴驱动机构23上，工业相机32、工业光源33和测距仪组件34从上至下依次设置在安装架31上，其中，工业光源33位于工业相机32正下方；激光焊接头部组件4设置在安装架31上，且测距仪组件34位于激光焊接头部组件4下方，工业光源33与工业光源33平行设置；下压机构5设置在安装架31上，且下压机构5位于测距仪组件34下方。

可以理解的是，还包括放料台6，放料台6设置在机架1内部，放料台6位于下压机构5下方，且放料台6两端延伸至机架1外侧。

在实际的焊接过程中，将待焊接的锂电池放置在放料台6上，启动三轴移动平台2，通过X轴驱动机构21、Y轴驱动机构22和Z轴驱动机构23带动视觉定位机构3移动至初始位置，启动工业相机32，工业相机32对待焊接的锂电池图像进行拍摄，开启工业光源33，对锂电池进行照明，提高拍摄图像的清晰度，通过工业相机32的镜头对待焊接的锂电池极柱进行多次拍摄，并对图像进行分析确定待焊接位置的中点，随后，通过测得数据的反馈信号，控制X轴驱动机构21和Y轴驱动机构22，通过X轴驱动机构21和Y轴驱动机构22带动激光焊接头部组件4进行X轴和Y轴方向的微调，使得激光焊接头部组件4对锂电池极柱进行X轴和Y轴方向上的定位，随后，启动下压机构5，下压机构5对锂电池极柱进行固定，对锂电池位置进行锁定，再开启测距仪组件34对待焊接的锂电池极柱进行测距定位，通过测得的反馈信号，控制Z轴驱动机构23，通过Z轴驱动机构23对激光焊接头部组件4进行Z轴方向的微调，让激光焊接头部组件4对锂电池极柱在Z轴方向上进行精确定位，可以对激光焊接头进行X轴、Y轴和Z轴方向达到三维立体的精确定位效果，提高焊接的精确性。

具体的，如图1、图3和图5所示，本实施方案中的X轴驱动机构21、Y轴驱动机构22和Z轴驱动机构23均包括外壳221、丝杆222、驱动电机223、传动片224、滑板225和支撑板226，丝杆222转动设置在外壳221内部，驱动电机223设置在外壳221上，驱动电机223输出轴与丝杆222连接，传动片224螺纹连接在丝杆222外侧，滑板225设置在外壳221上，支撑板226滑动套接在滑板225外侧，外壳221上设有滑孔，传动片224远离丝杆222一端贯穿滑孔并与支撑板226连接，其中，两个X轴驱动机构21的外壳221相对水平设置在机架1顶部，Y轴驱动机构22的外壳221水平设置在两个X轴驱动机构21的支撑板226顶部之间，Z轴驱动机构23的外壳221设置在Y轴驱动机构22的支撑板226上方，另外，安装架31设置在Y轴驱动机构22的支撑板226上。

在使用过程中，通过启动驱动电机223，驱动电机223带动丝杆222进行旋转，通过丝杆222的螺旋旋转推力，带动传动片沿丝杆222长度向移动，从而带动支撑板226沿滑板225长度向进行调节，通过上述远离，可以控制X轴驱动机构21上的支撑板226沿机架1宽度箱移动，控制Y轴驱动机构22上的支撑板226沿机架1长度箱移动，控制Z轴驱动机构23上的支撑板226沿机架1高度箱移动，从而对激光焊接头部组件4进行三维立体的调节工作。

进一步的，如图6，本实施方案中的所述测距仪组件34包括第一气缸341、移动板342和测距仪343，第一气缸341设置在安装架31上，测距仪343位于激光焊接头部组件4正下方，测距仪343设置在移动板342上，第一气缸341与移动板342连接，并用于驱动移动板342沿安装架31长度向移动。

在实际使用所持中，为了对Y轴方向进行精确定位，测距仪343测距点和激光焊接头部组件4的激光点位于同一直线上，为此，在三轴定位完成后，通过启动第一气缸341，第一气缸341带动移动板342沿安装架31长度向移动，从而可以将测距仪343从激光焊接头部组件4下方移开，让激光焊接头部组件4对锂电池进行焊接工作。

具体的，如图3，本实施方案中所述下压机构5包括第二气缸51、连接板52和下压板53，所述第二气缸51设置在安装架31上，下压板53设置在连接板52底部，第二气缸51与连接板52连接，并用于驱动连接板52升降，下压板53位于测距仪343正下方。

在实际使用时，将待焊接的锂电池放置在放料台6上，启动第二气缸51，第二气缸51带动连接板52进行升降移动，通过下压板53下降对锂电池的极柱进行按压。

需要说明的是，本实施方案中的所述工业光源33为环形工业光源。

可以理解的是，本实施方案中的机架1的顶部设置有防护罩。

在实际使用时，通过避免焊接的产生的烟尘四处飘散，降低对环境的污染。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种用于激光焊接的视觉定位测距结构，其特征在于，包括：

机架(1)；

三轴移动平台(2)，其包括一组X轴驱动机构(21)、Y轴驱动机构(22)和Z轴驱动机构(23)，一组X轴驱动机构(21)相对水平设置在机架(1)上，Y轴驱动机构(22)水平设置在一组X轴驱动机构(21)顶部之间，Z轴驱动机构(23)竖直设置在Y轴驱动机构(22)上；

视觉定位机构(3)，其包括安装架(31)、工业相机(32)、工业光源(33)和测距仪组件(34)，安装架(31)设置在Z轴驱动机构(23)上，工业相机(32)、工业光源(33)和测距仪组件(34)从上至下依次设置在安装架(31)上，其中，工业光源(33)位于工业相机(32)正下方；

激光焊接头部组件(4)，其设置在安装架(31)上，且测距仪组件(34)位于激光焊接头部组件(4)下方，工业光源(33)与工业光源(33)平行设置；

下压机构(5)，其设置在安装架(31)上，且下压机构(5)位于测距仪组件(34)下方。

2.如权利要求1所述的一种用于激光焊接的视觉定位测距结构，其特征在于：

所述测距仪组件(34)包括第一气缸(341)、移动板(342)和测距仪(343)，第一气缸(341)设置在安装架(31)上，测距仪(343)设置在移动板(342)上，第一气缸(341)与移动板(342)连接，并用于驱动移动板(342)沿安装架(31)长度向移动。

3.如权利要求1所述的一种用于激光焊接的视觉定位测距结构，其特征在于：

所述下压机构(5)包括第二气缸(51)、连接板(52)和下压板(53)，所述第二气缸(51)设置在安装架(31)上，下压板(53)设置在连接板(52)底部，第二气缸(51)与连接板(52)连接，并用于驱动连接板(52)升降。

4.如权利要求1所述的一种用于激光焊接的视觉定位测距结构，其特征在于：

还包括放料台(6)，放料台(6)设置在机架(1)内部，放料台(6)位于下压机构(5)下方，且放料台(6)两端延伸至机架(1)外侧。

5.如权利要求1所述的一种用于激光焊接的视觉定位测距结构，其特征在于：

X轴驱动机构(21)、Y轴驱动机构(22)和Z轴驱动机构(23)均包括外壳(221)、丝杆(222)、驱动电机(223)、传动片(224)、滑板(225)和支撑板(226)，丝杆(222)转动设置在外壳(221)内部，驱动电机(223)设置在外壳(221)上，驱动电机(223)输出轴与丝杆(222)连接，传动片(224)螺纹连接在丝杆(222)外侧，滑板(225)设置在外壳(221)上，支撑板(226)滑动套接在滑板(225)外侧，外壳(221)上设有滑孔，传动片(224)远离丝杆(222)一端贯穿滑孔并与支撑板(226)连接。

6.如权利要求5所述的一种用于激光焊接的视觉定位测距结构，其特征在于：

所述工业光源(33)为环形工业光源。