[发明专利]一种激光可调式椭形槽罐焊缝跟踪传感器

说明书

本发明涉及焊缝跟踪领域，尤其是涉及椭形槽罐的焊缝跟踪领域。本发明公开了一种激光可调式椭形槽罐焊缝跟踪传感器，其由双目同步扫描视觉系统、激光发射器调整装置、滤光系统转换装置、磁吸换向装置等组成。该椭形槽罐焊缝跟踪传感器可以对激光束发射的角度进行分级微调，所述椭形槽罐焊缝跟踪传感器采用一体化设计、通过信号融合的方式对椭形空间焊缝进行跟踪，在跟踪的同时还可采集焊后表面熔宽及焊缝熔透信息。具有结构紧凑、集成程度高、检测精度高、检测功能丰富、超前误差小等优点。本发明还提出了一种全自动化的椭形槽罐焊接方法，可以提高椭形槽罐焊接的自动化水平，进而提高椭形槽罐焊接的效率。

技术领域

本发明涉及焊缝跟踪领域，是一种激光可调式椭形槽罐焊缝跟踪传感器。

背景技术

在工程实践中，由于槽罐容器简单有效、方便运输，广泛应用于各行各业。随着重型罐车市场的快速发展，对槽罐容器的需求量越来越大，而槽罐容器的生产环节需要大量焊接工艺。槽罐容器属于大型结构件焊接，其焊接自动化水平低，故而槽罐容器的生产变成了劳动密集型产业需要大量的焊接工人，且工作环境恶劣人力成本高，所以实现槽罐容器焊接自动化是亟需解决的问题。椭形槽罐容器自动化焊接过程，由于罐体结构存在大量的曲率半径变化的复杂空间曲线，因此对椭形槽罐容器的焊缝跟踪提出了新的要求。由于罐体和封头在装配过程中难免存在尺寸变化的间隙，焊接过程中存在焊后变形且激光视觉焊缝跟踪由于超前识别存在超前误差等缺陷，识别这些装配间隙并实时调整焊接工艺成为提高焊缝成型质量的关键。

经过现有文献技术检索发现，申请号为201711060054.7名为“基于复合激光结构光的多功能视觉传感器装置”的中国专利申请文件提供了一种复合激光结构光的多功能视觉传感器装置，该传感器采用十字线激光器和一字线激光器同时进行标定，可以是实现焊枪高度检测、焊接坡口截面尺寸检测、焊缝引导与跟踪、焊接过程实时监控等功能，但是该传感器摄像头和激光发射器在焊接过程中无法实时调整，在对椭形罐体结构等曲率半径变化的复杂空间曲线进行焊缝跟踪时会增大其超前误差及产生视野丢失；该传感器用于机器人焊接，而机器人焊接工艺由于机械手的工作范围及位姿限制并不适用于椭形槽罐等大型结构件焊接；另外，该传感器的滤光片在镜头上，在寻找起焊点需要在自然光条件下拍照时无法自动更换滤光片。邹焱飚在2017年5月第53卷第10期的《机械工程学报》上刊登的“基于概率连续模型的激光视觉焊缝自动跟踪”一文，文中探讨了基于概率连续模型的焊缝跟踪算法，该算法能够有效解决焊接过程中噪声干扰带来的焊缝特征点误识别问题，其算法在跟踪过程中以线性表示模型对观测矢量进行建模并利用仿射变换模型对焊缝运动进行描述，在对曲率半径变化的复杂空间曲线进行跟踪时，线型表示模型对焊缝跟踪的准确性会有一定的影响，其激光条纹与焊接熔池的距离固定，对椭形焊缝跟踪时会影响跟踪的实时性。现有技术公开了适用移动自主焊接机器人的复合功能双目视觉传感器及焊接机器人伺服双目视觉传感器，这两个专利分别采用电机旋转机构带动减光滤光系统旋转及气缸推动滤光片移动实现自动加载或移开减光滤光系统的功能，但是由于电机旋转结构复杂和气缸需要外加气动系统并不适用于爬行焊接机器人进行焊缝跟踪。

为了解决上述技术问题及提高罐体容器焊接的自动化水平及焊接质量，本发明提出一种用于爬行焊接机器人的激光可调式椭形槽罐焊缝跟踪传感器，可以有效地提高罐体容器焊接的自动化水平。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为解决椭形槽罐的自动化焊接问题，本发明提出一种用于爬行焊接机器人的激光可调式椭形槽罐焊缝跟踪传感器，所述的椭形槽罐焊缝跟踪传感器装置结构紧凑、集成程度高、检测功能丰富、超前误差小。