CN221087617U - 一种自适应焊缝识别跟踪激光-电弧复合焊接装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种自适应焊缝识别跟踪激光‑电弧复合焊接装置，属于焊接加工技术领域。解决了传统的激光‑电弧复合焊接无法对熔池进行有效监控的问题。它包括焊缝跟踪机构、激光枪头和弧焊枪头，所述激光枪头竖直设置，所述焊缝跟踪机构和弧焊枪头分别设置在激光枪头的两侧，所述焊缝跟踪机构中的识别光路与激光枪头之间的夹角为36.5°，所述弧焊枪头中的焊丝与激光枪头之间的夹角为36.5°。它主要用于自适应焊缝识别跟踪。
Description
技术领域
本实用新型属于焊接加工技术领域，特别是涉及一种自适应焊缝识别跟踪激光-电弧复合焊接装置。
背景技术
激光-电弧复合焊接技术是一种优质、高效的多热源复合焊接技术。传统弧焊具有设备成本低、液态金属搭桥能力强、应用范围广、设备操作简单等优点，但是弧焊也同时存在焊接速度慢、效率低、焊后变形大等诸多不足；激光焊则具有焊接速度快、焊后变形和残余应力小、深熔焊焊缝的深宽比大、焊接热影响区狭窄、易于实现自动化等诸多优点。但是，激光焊也存在对工件坡口装配要求高、焊接铝和铜的能量损失大等缺点。因此，传统弧焊和激光焊的这些缺点都制约着他们的大规模推广和应用。
激光-电弧复合焊是将激光焊和弧焊两种热源的能量通过复合的方式共同作用于工件产生同一个焊接熔池，并通过二者的耦合作用来实现材料的优质高效连接的一种焊接方法。激光-电弧复合焊同时兼具激光焊和弧焊的优点，而又相互弥补双方的缺点，以获得高速稳定的焊接过程，是一种极具应用前景的先进焊接工艺方法。
传统的激光-电弧复合焊接设备主要应用在易于实现熔池监控和观察的工作场景，而需要高空作业的位置或者密闭空间位置的一些特殊焊接结构则往往无法实现熔池的有效监控，从而无法保证焊接接头质量。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型旨在提出一种自适应焊缝识别跟踪激光-电弧复合焊接装置，以解决传统的激光-电弧复合焊接无法对熔池进行有效监控的问题。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种自适应焊缝识别跟踪激光-电弧复合焊接装置，所述复合焊接装置包括焊缝跟踪机构、激光枪头和弧焊枪头，所述激光枪头竖直设置，所述焊缝跟踪机构和弧焊枪头分别设置在激光枪头的两侧，所述焊缝跟踪机构中的识别光路与激光枪头之间的夹角为36.5°，所述弧焊枪头中的焊丝与激光枪头之间的夹角为36.5°。
更进一步的，所述焊缝跟踪机构包括激光发射器和图像识别机构，所述激光发射器和图像识别机构分别设置在焊缝的两侧。
更进一步的，所述图像识别机构前端设置有透镜。
更进一步的，所述图像识别机构为CCD相机或CMOS传感器。
更进一步的，所述复合焊接装置设置在焊接机器人上。
更进一步的，所述焊接机器人包括机器人本体和机器人底座，所述复合焊接装置设置在机器人本体上，所述机器人本体下端与机器人底座相连。
更进一步的，所述机器人底座与移动平台相连。
更进一步的，所述移动平台上设置有焊接翻转台。
更进一步的，所述复合焊接装置与机器人本体之间设置有防碰撞器。
更进一步的，所述焊接机器人为8轴机器人。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型是一种可以自适应焊缝识别跟踪激光-电弧复合装置，可以进一步扩大激光-电弧复合焊接技术的应用领域及范围。通过合理的空间位置设置既可以避免相互发生物理干涉，也可以有效保证焊缝识别、熔池跟踪反馈、激光与电弧的共熔池、熔池与焊丝容易实现液桥过渡模式，从而保证焊接效率与质量。
附图说明
构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为本实用新型所述的一种自适应焊缝识别跟踪激光-电弧复合焊接装置立体结构示意图；
图2为本实用新型所述的一种自适应焊缝识别跟踪激光-电弧复合焊接装置平面布置结构示意图；
图3为本实用新型所述的一种自适应焊缝识别跟踪激光-电弧复合焊接装置与焊接机器人连接结构示意图；
图4为本实用新型所述的焊缝跟踪机构工作原理示意图。
1-焊缝跟踪机构，2-激光枪头，3-弧焊枪头，4-防碰撞器，5-焊丝，6-机器人本体，7-机器人底座，8-焊接翻转台，9-移动平台，10-激光发射器，11-图像识别机构，12-透镜，13-焊缝。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
参见图1-4说明本实施方式，一种自适应焊缝识别跟踪激光-电弧复合焊接装置，所述复合焊接装置包括焊缝跟踪机构1、激光枪头2和弧焊枪头3，所述激光枪头2竖直设置，所述焊缝跟踪机构1和弧焊枪头3分别设置在激光枪头2的两侧，所述焊缝跟踪机构1中的识别光路与激光枪头2之间的夹角为36.5°，所述弧焊枪头3中的焊丝5与激光枪头2之间的夹角为36.5°。这样的空间位置设置既可以避免相互发生物理干涉，也可以有效保证焊缝识别、熔池跟踪反馈、激光与电弧的共熔池、熔池与焊丝的容易实现液桥过渡模式，从而保证焊接效率与质量。
焊缝跟踪机构1的基本原理基于激光三角形测量法，原理示意如图4所示。所述焊缝跟踪机构1包括激光发射器10和图像识别机构11，所述激光发射器10和图像识别机构11分别设置在焊缝13的两侧，所述图像识别机构11前端设置有透镜12，所述图像识别机构11为CCD相机或CMOS传感器。焊缝跟踪机构1中的激光发射器10发射激光照射到焊缝区域，经过漫反射后，激光轮廓在CCD相机或CMOS传感器上成像。然后对采集到的图像进行处理分析，从而获取到焊缝在坡口区域的精准相对位置，用于修正激光束的运动轨迹或者引导焊接。
以图像识别机构11为CCD相机为例，CCD相机在焊缝跟踪机构1中的主要功能就是读取图像。用CCD相机拍摄景物时，景物反射的光线通过CCD相机的镜头透射到CCD相机上。当CCD相机曝光后，光电二极管受到光线的激发释放出电荷，感光元件的电信号便由此产生。CCD控制芯片利用感光元件中的控制信号线路对光电二极管产生的电流进行控制，由电流传输电路输出，CCD相机会将一次成像产生的电信号收集起来，统一输出到放大器。经过放大和滤波后的电信号被送到A/D，由A/D将电信号转换为数字信号，数值的大小和电信号的强度即电压的高低成正比。
上述实施例中所述复合焊接装置设置在焊接机器人上。如图3所示，所述焊接机器人包括机器人本体6和机器人底座7，所述复合焊接装置设置在机器人本体6上，所述机器人本体6下端与机器人底座7相连，所述机器人底座7与移动平台9相连，所述移动平台9上设置有焊接翻转台8，所述复合焊接装置与机器人本体6之间设置有防碰撞器4，优选的，所述焊接机器人为8轴机器人。
以上公开的本实用新型实施例只是用于帮助阐述本实用新型。实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。
Claims (10)
1.一种自适应焊缝识别跟踪激光-电弧复合焊接装置，其特征在于：所述复合焊接装置包括焊缝跟踪机构(1)、激光枪头(2)和弧焊枪头(3)，所述激光枪头(2)竖直设置，所述焊缝跟踪机构(1)和弧焊枪头(3)分别设置在激光枪头(2)的两侧，所述焊缝跟踪机构(1)中的识别光路与激光枪头(2)之间的夹角为36.5°，所述弧焊枪头(3)中的焊丝(5)与激光枪头(2)之间的夹角为36.5°。
2.根据权利要求1所述的一种自适应焊缝识别跟踪激光-电弧复合焊接装置，其特征在于：所述焊缝跟踪机构(1)包括激光发射器(10)和图像识别机构(11)，所述激光发射器(10)和图像识别机构(11)分别设置在焊缝(13)的两侧。
3.根据权利要求2所述的一种自适应焊缝识别跟踪激光-电弧复合焊接装置，其特征在于：所述图像识别机构(11)前端设置有透镜(12)。
4.根据权利要求2所述的一种自适应焊缝识别跟踪激光-电弧复合焊接装置，其特征在于：所述图像识别机构(11)为CCD相机或CMOS传感器。
5.根据权利要求1所述的一种自适应焊缝识别跟踪激光-电弧复合焊接装置，其特征在于：所述复合焊接装置设置在焊接机器人上。
6.根据权利要求5所述的一种自适应焊缝识别跟踪激光-电弧复合焊接装置，其特征在于：所述焊接机器人包括机器人本体(6)和机器人底座(7)，所述复合焊接装置设置在机器人本体(6)上，所述机器人本体(6)下端与机器人底座(7)相连。
7.根据权利要求6所述的一种自适应焊缝识别跟踪激光-电弧复合焊接装置，其特征在于：所述机器人底座(7)与移动平台(9)相连。
8.根据权利要求7所述的一种自适应焊缝识别跟踪激光-电弧复合焊接装置，其特征在于：所述移动平台(9)上设置有焊接翻转台(8)。
9.根据权利要求6所述的一种自适应焊缝识别跟踪激光-电弧复合焊接装置，其特征在于：所述复合焊接装置与机器人本体(6)之间设置有防碰撞器(4)。
10.根据权利要求6所述的一种自适应焊缝识别跟踪激光-电弧复合焊接装置，其特征在于：所述焊接机器人为8轴机器人。
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