一种焊缝识别跟踪装置及自动化焊接加工设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种焊缝识别跟踪装置及自动化焊接加工设备，包括焊接工作平台及空间三维伺服组件，空间三维伺服组件上连接有结构光视觉传感检测组件及磁光传感检测组件，还包括图像处理模块，用于将结构光视觉传感检测组件和磁光传感检测组件各自获得的图像信息综合处理，并计算得到焊缝的形状与位置信息。结构光视觉传感组件发射激光条纹横跨于焊缝表面，通过图像处理算法提取焊缝的形状与位置信息，磁光传感检测组件获得包含焊缝处的磁场信息的光线，经处理后提取焊缝位置信息，通过两类不同传感技术的协同作用准确地实时地确定焊接工作过程中焊缝位置信息，通过三维伺服组件控制进行相应的运动，即可实现焊缝的精确跟踪。

A welding seam recognition and tracking device and automatic welding processing equipment

The invention discloses a welding seam recognition and tracking device and an automatic welding processing equipment, including a welding working platform and a three-dimensional servo component. The three-dimensional servo component of the space is connected with a structured light vision sensing detection component and a magneto-optical sensing detection component, and an image processing module, which is used to detect the optical visual sensing of the structure. The image information of the measuring module and the magneto optic sensor detection module is processed synthetically, and the shape and position information of the weld are calculated. The structure light vision sensing component launches the laser stripe across the weld surface, and extracts the shape and position information of the weld through the image processing algorithm. The magneto-optical sensing detection component obtains the light of the magnetic field information containing the weld, and then extracts the weld position information after processing, and is accurate by the synergy of the two different sensing techniques. In real time, the position information of welding seam is determined in the welding process, and the corresponding movement can be controlled by three-dimensional servo module, so that the accurate seam tracking can be realized.

【技术实现步骤摘要】
一种焊缝识别跟踪装置及自动化焊接加工设备
本专利技术涉及焊接加工
，更具体地说，涉及一种焊缝识别跟踪装置，还涉及一种自动化焊接加工设备。
技术介绍
由于在焊接过程中，精确检测焊缝位置是实现焊接自动化的前提与关键。焊接是一种复杂的热加工工艺过程，工件在焊接过程中会发生热变形，同时会出现强烈的辐射、弧光、烟尘等干扰，使得在焊接过程中实现焊缝位置的精确检测相当困难。通常在进行激光焊接过程中，一般焊接不开坡口的微间隙焊缝，肉眼难以分辨，采用一般传感方法难以实现该类焊缝的识别和检测。目前市场上常见的焊缝识别技术主要有以下几类：结构光视觉传感方法、红外传感方法、直接图像传感法，以及一些非视觉传感检测方法，包括：利用差动变压器作为检测垂直和水平方向偏差的传感器；根据焊缝间隙对声发射波传播有影响的现象，利用声发射-微处理器控制的焊缝检测系统；应用电弧传感器实现带有坡口的V形焊缝检测等而以上种种传统的检测方法都有一定的局限性。如：结构光视觉传感法对于等厚平板对接焊缝，一般只能有效检测间隙大于0.1mm的焊缝，焊接前通常需要在对接焊缝表面处开微坡口，以使结构光在此处变形。但这无疑增加了加工成本、降低了焊接生产效率。而对于紧密对接、无坡口的焊缝，结构光几乎不产生变形，传统的结构光检测方法难以准确地识别该种类焊缝。红外传感方法难以获得层次分明的红外热像，且容易受环境干扰。直接图像传感法由于熔池变换剧烈且熔池处的焊缝已经融化，焊缝信息基本淹没，所以很难获取焊缝特征和位置信息。而非视觉传感检测方法在针对检测微小间隙焊缝时都有一定的局限性，并且检测精度相对较低。综上所述，如何有效地解决目前焊缝的跟踪识别技术难以适应多变的工作状况，且识别精度不足等的技术问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的第一个目的在于提供一种焊缝识别跟踪装置，该焊缝识别跟踪装置的结构设计可以有效地解决目前焊缝的跟踪识别技术难以适应多变的工作状况，且识别精度不足等技术问题，本专利技术的第二个目的是提供一种包括上述焊缝识别跟踪装置的自动化焊接加工设备。为了达到上述第一个目的，本专利技术提供如下技术方案：一种焊缝识别跟踪装置，包括焊接工作平台及设置于所述焊接平台上的空间三维伺服组件，所述空间三维伺服组件上连接有结构光视觉传感检测组件及磁光传感检测组件，所述结构光视觉传感检测组件用于发射横跨焊缝表面的激光条纹，并获取在所述激光条纹下的焊缝图像信息，所述磁光传感检测组件用于在磁场作用下对焊缝位置实时成像，所述还包括图像处理模块，用于将所述结构光视觉传感检测组件和磁光传感检测组件各自获得的图像信息综合处理，并计算得到焊缝的形状与位置信息。优选的，上述焊缝识别跟踪装置中，所述磁光传感检测组件包括用于发生磁场的磁场发生器，以及在磁场作用下成像的磁光成像传感器，所述磁光成像传感器包括偏振分光镜及相配合的电荷耦合器，所述电荷耦合器用于接收由所述偏振分光镜反射后的、包含焊缝处磁场信息的光线，并以此成像。优选的，上述焊缝识别跟踪装置中，所述空间三维伺服组件包括与所述焊接平台连接、用于推动所述焊接平台及工件进给的X轴伺服器，所述空间三维伺服组件还连接有用于执行焊接的焊接执行组件。优选的，上述焊缝识别跟踪装置中，所述结构光视觉传感检测组件和磁光传感检测组件均安装固定于集成壳体，所述集成壳体一侧通过壳体安装板与所述空间三维伺服组件连接。优选的，上述焊缝识别跟踪装置中，所述空间三维伺服组件还包括Z轴伺服器和Y轴伺服器，所述Z轴伺服器包括垂直于所述焊接平台设置的Z轴滑杆和安装固定于滑杆顶端的伺服电机，所述Y轴伺服器包括垂直于所述Z轴滑杆、并与所述Z轴滑杆滑动连接的Y轴滑杆，所述Y轴滑杆的一侧与所述集成壳体安装固定，所述Y轴滑杆的一端设置有伺服电机，所述Y轴滑杆的另一端与所述焊接执行组件安装固定。优选的，上述焊缝识别跟踪装置中，所述结构光视觉传感检测组件包括设置于所述集成壳体顶部的结构光视觉传感器，所述集成壳体的底部与所述结构光视觉传感器对应的位置设置有用于透过结构光的结构光窗口。优选的，上述焊缝识别跟踪装置中，所述磁光成像传感器安装固定于所述集成壳体内，所述集成壳体的底部与所述磁光成像传感器对应的位置设置有磁光窗口，所述磁光窗口两侧对称的设置有磁极结构。优选的，上述焊缝识别跟踪装置中，所述结构光视觉传感器和所述磁光成像传感器均设置有伸出所述集成壳体顶面外的连接接头结构。优选的，上述焊缝识别跟踪装置中，所述空间三维伺服组件连接有控制各所述伺服电机工作从而控制焊接执行组件动作的主控器，所述主控器与所述图像处理模块连接，用于根据获得的焊缝的形状与位置信息控制焊接执行组件动作。本专利技术提供的焊缝识别跟踪装置，包括焊接工作平台及设置于所述焊接平台上的空间三维伺服组件，所述空间三维伺服组件上连接有结构光视觉传感检测组件及磁光传感检测组件，所述结构光视觉传感检测组件用于发射横跨焊缝表面的激光条纹，并获取在所述激光条纹下的焊缝图像信息，所述磁光传感检测组件用于在磁场作用下对焊缝位置实时成像，所述还包括图像处理模块，用于将所述结构光视觉传感检测组件和磁光传感检测组件各自获得的图像信息综合处理，并计算得到焊缝的形状与位置信息。采用这种焊缝识别跟踪装置，首先结构光视觉传感组件发射激光条纹横跨于焊缝表面，通过图像处理算法提取焊缝的形状与位置信息，同时启动磁光传感检测组件，令其发生磁场，检测在该磁场的作用下产生磁光效应，以此获得包含焊缝处的磁场信息的光线，经处理后提取焊缝位置信息，通过两类不同传感技术的协同作用准确地实时地确定焊接工作过程中焊缝位置信息，结合两类传感技术各自的特点、以及不同的焊缝结构，选用适当的纠偏方式，以达到精确识别跟踪的效果；进一步如将得到的焊缝位置偏差信息，通过三维伺服组件控制焊接平台产生相应的运动，即可实现焊缝的精确跟踪。综上所述，本专利技术提供的焊缝识别跟踪装置有效地解决了目前焊缝的跟踪识别技术难以适应多变的工作状况，且识别精度不足等技术问题。为了达到上述第二个目的，本专利技术还提供了一种自动化焊接加工设备，该自动化焊接加工设备包括上述任一种焊缝识别跟踪装置。由于上述的焊缝识别跟踪装置具有上述技术效果，具有该焊缝识别跟踪装置的自动化焊接加工设备且应具有相应的技术效果。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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专利技术的一些实施例，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为本专利技术实施例提供的焊缝识别跟踪装置的整体结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的焊缝识别跟踪装置中的集成壳体位置的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的焊缝识别跟踪装置中的集成壳体位置的底部结构示意图。附图中标记如下：结构光视觉传感器1、焊接平台2、X轴伺服器3、Z轴伺服器4、Y轴伺服器5、焊接执行组件6、壳体安装板7、集成壳体8、伺服电机9、滑杆10、安装连接板11、磁光成像传感器12、结构光视觉传感器固定板13、连接接头结构14、结构光窗口15、磁光窗口16、磁极结构17、工件18。具体实施方式本专利技术实施例公开了一种焊缝识别跟踪装置，以解本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种焊缝识别跟踪装置，其特征在于，包括焊接工作平台及设置于所述焊接平台上的空间三维伺服组件，所述空间三维伺服组件上连接有结构光视觉传感检测组件及磁光传感检测组件，所述结构光视觉传感检测组件用于发射横跨焊缝表面的激光条纹，并获取在所述激光条纹下的焊缝图像信息，所述磁光传感检测组件用于在磁场作用下对焊缝位置实时成像，所述还包括图像处理模块，用于将所述结构光视觉传感检测组件和磁光传感检测组件各自获得的图像信息综合处理，并计算得到焊缝的形状与位置信息。

【技术特征摘要】
1.一种焊缝识别跟踪装置，其特征在于，包括焊接工作平台及设置于所述焊接平台上的空间三维伺服组件，所述空间三维伺服组件上连接有结构光视觉传感检测组件及磁光传感检测组件，所述结构光视觉传感检测组件用于发射横跨焊缝表面的激光条纹，并获取在所述激光条纹下的焊缝图像信息，所述磁光传感检测组件用于在磁场作用下对焊缝位置实时成像，所述还包括图像处理模块，用于将所述结构光视觉传感检测组件和磁光传感检测组件各自获得的图像信息综合处理，并计算得到焊缝的形状与位置信息。2.根据权利要求1所述的焊缝识别跟踪装置，其特征在于，所述磁光传感检测组件包括用于发生磁场的磁场发生器，以及在磁场作用下成像的磁光成像传感器，所述磁光成像传感器包括偏振分光镜及相配合的电荷耦合器，所述电荷耦合器用于接收由所述偏振分光镜反射后的、包含焊缝处磁场信息的光线，并以此成像。3.根据权利要求2所述的焊缝识别跟踪装置，其特征在于，所述空间三维伺服组件包括与所述焊接平台连接、用于推动所述焊接平台及工件进给的X轴伺服器，所述空间三维伺服组件还连接有用于执行焊接的焊接执行组件。4.根据权利要求3所述的焊缝识别跟踪装置，其特征在于，所述结构光视觉传感检测组件和磁光传感检测组件均安装固定于集成壳体，所述集成壳体一侧通过壳体安装板与所述空间三维伺服组件连接。5.根据权利要求4所述的焊缝识别跟踪装置，其特征在于，所述空间三维伺服组件还...

【专利技术属性】
技术研发人员：高向东，王文超，代欣欣，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44