[实用新型]一种基于视觉引导的折线角焊缝自动焊接装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及侧壁波纹板的焊接，尤其涉及一种基于视觉引导的折线角焊缝自动焊接装置。 

背景技术

在实际焊接生产中，由于待焊工件存在下料加工及装配的不规则误差，焊接过程中会产生工件热变形、焊丝弯曲和焊接电弧偏吹、焊接机构运动偏差等事先难以预料问题，可能导致待焊缝隙宽窄不一和引起焊枪偏离待焊缝中心，故理想的自动焊接过程应该有待焊缝隙轨迹和缝宽自动跟踪监测，据此动态适时调整焊枪运动轨迹和焊接工艺参数。 

国内外已有依据各种原理的焊缝自动识别跟踪方法，采用相应的传感器来实现，如机械靠模、电弧传感器、激光传感器、超声波传感器等。这些传感器已在一些自动焊接装备中得到应用，其特点和适用场合各有差别。集装箱等波纹薄板角焊缝自动焊接中因为焊件的装配间隙轨迹及间隙大小不规则，有些方法难以应用，有的方法虽有应用但效果不甚理想。例如已有企业采用激光测距的方法进行焊缝跟踪，由测距仪根据投射在待焊缝正前方或正上方的激光点得出二维坐标，以此点的轨迹近似代替装配缝隙轨迹（故精度不高），据此引导焊枪移动。由于焊接弧光对激光有严重干扰，故激光只能在距离焊区较远处投射（测点距离焊枪约半米远），该测点相对当前在焊位置存在超前误差，焊枪在此范围内焊接过程中仍可能发生偏移，故仍需要人工进行焊枪位置调整。这种方法已有山东大学的田新诚等申请的专利“基于激光测距的集装箱波纹板焊接轨迹监测装置”、“基于激光测距的集装箱波纹板焊接轨迹监测与控制系统”。 

近年来，基于视觉传感器的识别跟踪技术逐渐步入工业应用，其中最广泛采用的是获取激光点或线在待焊区投影图像并提取其特征点而间接识别焊缝的方法。因焊接弧光干扰严重，故激光只能在距离焊区较远处投射，此方法对于窄小坡口或无坡口焊缝、复杂位置焊缝等场合应用不佳，而且存在超前误差。另一种方法是获取焊区图像，从中直接识别焊缝。这种方法存在的问题是此区弧光动态光强极强，一般工业相机难以对此区直接成像，此外，因视场局限于 在焊区域，不能对焊缝轨迹进行预测，因而不能规划焊枪路径。 

波纹板角焊缝特别是集装箱的侧板角焊缝监测跟踪一直是企业应用自动焊接装备的难题，待焊工件薄（1.6mm）、焊缝长（几十米）、装配间隙变化大（0～6mm）、焊接速度快（1.5m/min）、有保护气体弥漫、焊缝曲折，焊接过程中热变形导致装配间隙发生不确定偏移，焊接过程中存在强电弧、飞溅的焊渣等干扰，特别是利用视觉传感器需要较大工作物距而角焊缝装配后的空间狭小，这些复杂的环境使得角焊缝尤其是波纹板曲线角焊缝跟踪监测相当困难。 

实用新型内容

本实用新型为了克服现有技术存在的缺点与不足，提供一种基于视觉引导的折线角焊缝自动焊接装置。本实用新型主要应用在集装箱、铁路客车、地铁和轻轨用客车等侧壁波纹板的焊接。 

本实用新型采用如下技术方案： 

一种基于视觉引导的折线角焊缝自动焊接装置，包括焊枪，还包括系统安装架、焊接工艺参数调整器，及 

用于获取熔池及其连接区缝隙图像的视觉装置Ⅰ； 

用于获取前置待焊区装配缝图像的视觉装置Ⅱ； 

用于处理前置待焊区的焊接装配缝中心轨迹及缝宽、熔池中心与其相连区缝隙中心偏移量及焊接当前区缝宽的图像数据处理器； 

用于带动焊枪及视觉装置Ⅰ进行Y向运动的焊枪驱动装置； 

用于带动视觉装置Ⅱ、焊枪驱动装置进行Z向运动和Y向运动的跟踪驱动装置； 

用于控制焊枪驱动装置、跟踪驱动装置运动的控制器； 

所述系统安装架包括导轨、滑槽及滑槽驱动器、相互垂直的L形安装架和竖形安装架，所述竖形安装架通过滑槽及滑槽驱动器安装在导轨上； 

所述焊枪安装在焊枪驱动装置上； 

所述视觉装置Ⅱ安装在L形安装架中横架的右端； 

所述视觉装置Ⅰ固定在焊枪驱动装置上，且与焊枪随动； 

所述跟踪驱动装置安装在竖形安装架上，所述视觉装置Ⅱ、焊枪驱动装置通过L形安装架中的竖架与跟踪驱动装置固定，且与跟踪驱动装置同时进行Z向、Y向运动； 

所述视觉装置Ⅰ、视觉装置Ⅱ分别与图像数据处理器连接，所述图像数据 处理器分别与控制器和焊接工艺参数调整器连接，所述控制器分别与焊枪驱动装置、跟踪驱动装置连接； 

以焊接工作台长度方向为X方向，垂直于焊接工作台平面的方向为Z方向，与面XZ垂直方向为Y方向。 

所述视觉装置Ⅰ、视觉装置Ⅱ的视场中心相差一个波纹周期。