[发明专利]焊接机器人焊接过程的实时监测装置

说明书

技术领域

本发明涉及焊接机器人邻域，更具体地说是涉及一种焊接机器人焊接过程的实时监测装置。

背景技术

机器人与传感技术的融合是一门快速发展中的应用技术，其自身的发展与其在各领域内的应用是密不可分的，它自身的发展必将拓展其应用的深度，同时各应用领域内提出的需求也必将大大促进机器人与传感技术的发展，而对于不同传感技术的融合将成为未来发展的方向。由于焊接机器人具有通用性强、工作可靠的优点，但是无法自主获取工件定位信息、焊缝空间位置信息、焊缝熔透信息等，当焊接对象改变时需要重新示教而造成工作效率低下，因而在焊接过程中，实现焊接的自动化、智能化，实现焊缝信息识别、定位与跟踪，是焊接机器人的发展趋势。而焊接的智能化就是使机器人对外界具有一定的感知能力，从而使其可以自主适应环境，并根据环境变化，对自身下一步操作自主调整，而机器人与相应的传感技术的融合就可以实现这些功能。基于视觉传感的机器人，可以获取焊接过程的三维路径信息，实现焊接过程的自动化、智能化。基于机器人的温度采集系统的建立，可以实现焊缝温度的采集与监控，进而实现对焊接温度场温度变化的研究控制，研究温度对于熔池周围微观组织的的生长与变化的影响情况。总之，基于视觉传感与温度传感的数据融合技术，在保证焊接质量的前提下，可以提高焊接生产自动化水平和自动焊接的灵活性，达到为科学的组织、跟踪、监督、控制生产过程提供信息平台。

目前在焊接工业生产应用的控制方法中，一般是人工控制或是机器人离线编程的，基于焊接自动化智能化发展方向的需求，就要求我们了解并清楚地知道焊接实时在线的一些具体情况。高精度高灵活性的视觉传感装置进行图像的采集、传输与处理，高灵敏高性能的温度采集系统实现对温度的采集与处理。较之前的专利相比，主动视觉传感装置具有更大的灵活性与适用性，对于需要调整摄像机位置的多层多道焊或者焊枪位置变化较多的复杂焊件的焊接有较大的适用空间。将视觉传感与温度采集系统进行数据融合，这是之前所不曾出现过的，也是未来焊接领域自动化智能化发展所必不可少的。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种焊接机器人焊接过程的实时监测装置。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种焊接机器人焊接过程的实时监测装置，包括焊枪，还包括图像采集机构、激光发射机构以及温度采集机构，所述图像采集机构以及激光发射机构均固设于焊枪上，

所述图像采集机构包括U形架以及CCD摄像机，所述U形架的一端通过连接杆与焊枪固定连接，U形架的另一端通过方位调节机构与CCD摄像机相连，所述CCD摄像机的镜头对焦与焊枪的喷嘴上；所述CCD摄像机的机身外设有铝套筒，所述铝套筒的内侧壁上涂有铜箔；所述CCD摄像机的镜头外设有铜制套筒，所述镜头与铜制套筒之间设有塑料填充物；

所述激光发射机构包括铝柱与端盖，所述铝柱内开设有与激光二极管的直径相匹配的管孔，铝柱的外侧面与管孔之间开设有透光孔，所述透光孔的直径小于管孔的直径；所述铝柱的内侧面与端盖活动相连，所述端盖上设有与管孔位置相对应的盖孔，盖孔的直径小于管孔的直径；所述激光二极管发出的激光束射在焊件之间的焊缝上；

所述温度采集机构包括若干个间隔排列的热电偶以及数据采集模块，所述热电偶的前端与焊件相连，热电偶的后端分别与数据采集模块的输入端口相连；

所述数据采集模块以及所述CCD摄像机分别通过各自的USB传输线共同接到一台工控机上。

还包括透光玻璃，所述透光玻璃设于CCD摄像机的镜头上。

还包括滤光片，所述滤光片设于透光玻璃以及镜头之间。

与现有技术相比，采用本发明的一种焊接机器人焊接过程的实时监测装置，通过激光二极管发出的激光束以及CCD摄像机，可以实现主动视觉传感；通过热电偶以及数据采集模块进行温度采集，并且CCD摄像机的传输线与数据采集模块的传输线共同接到一台工控机上，用该工控机来完成二者采集数据的融合处理与监控。整个设备装置在实现焊接过程高质量（实现摄像机的角度和位置调整，来满足不同方位、不同高度以及不同距离的焊接，以实现焊接过程中的焊缝定位、焊件形状测量与焊缝跟踪等，设备简单，使用方便）图像采集的基础上，同时可以获取焊接过程中的温度信息，对焊接温度进行有效的分析与控制。