基于焊后焊缝三维跟踪及应力处理机器人的激光定位装置的制作方法

本发明涉及一种基于焊后焊缝三维跟踪及应力处理机器人的激光定位技术，特别是涉及用激光视觉传感器标记超声波冲击钻头所在位置的技术。

背景技术：

在现代焊接工程中，已有焊后焊缝追踪处理机器人大多局限于二维平面，在x-y平面内依靠机器视觉模块对超声波冲击枪位置进行定位，完成焊缝追踪，进行应力处理。在三维焊后焊缝应力处理系统中，超声波冲击枪的运动范围从二维平面扩大到三维空间，在三维旋转过程中，仅依靠双摄像头模块无法完全检测超声波冲击枪所在位置，进而无法准确采集到超声波冲击枪所在位置的焊缝信息，灵活性差、使用范围小，因而依靠双摄像头模块的定位系统存在着缺陷。

技术实现要素：

为了弥补双摄像头定位系统灵活性差、使用范围小等缺陷，本发明提供一种基于焊后焊缝三维跟踪及应力处理机器人的激光定位技术，实现在三维空间内准确提取超声波冲击枪所在位置，从而达到精确焊后焊缝应力处理的功能。

本发明的技术解决方案是：

一种基于焊后焊缝三维跟踪及应力处理机器人的激光定位装置，其特征是：包括车体，车体有前轮、后轮，前轮为驱动轮；车体上设置十字滑块，十字滑块的丝杆通过联轴器与步进电机驱动装置连接，通过步进电机驱动装置驱动十字滑块，实现超声波冲击枪在x-y平面内快速移动；旋转机构采用舵机和l型支架，通过l型支架将舵机固定在十字滑块上，将超声波冲击枪固定在舵机的机座上，由旋转装置控制超声波冲击枪在z轴移动，实现三维空间的运动；

在后轮上方延伸出的不锈钢板上，设置两个摄像头，两个摄像头均有存储器来缓冲数据，与超声波冲击枪在同一平面；其中第一个摄像头朝向超声波冲击枪方向，与水平面成45度夹角向下；第二个摄像头与超声波冲击枪反向，且与水平面重合，用于拍摄超声波冲击枪处理过的焊缝，采集图像信息，将信息发送至上位机分析其图像特征；

另设有激光视觉传感器，激光视觉传感器与超声波冲击枪的相对位置确定，不随十字滑块的运动发生改变，根据激光视觉传感器标记超声波冲击枪以引导准确定位，使所述两个摄像头能准确采集超声波冲击枪在三维空间运动时所对应焊缝的图像信息。

超声波冲击枪根据焊缝位置，自动调节超声波冲击枪位置，实现对焊缝和焊趾自动冲击以及消除应力。

本发明有效地解决了超声波冲击枪在三维空间运动时仅依靠双摄像头模块无法完全检测冲击枪所在位置以及所在位置的焊缝信息的缺陷。实现在三维空间内准确提取超声波冲击枪所在位置，从而达到精确焊后焊缝应力处理的功能。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明装置的主视图；

图2为本发明装置的俯视图；

图3为本发明装置的左视图。

具体实施方式

一种基于焊后焊缝三维跟踪及应力处理机器人的激光定位装置，其特征是：包括车体，车体有前轮（驱动轮）13、后轮，还包括机器人驱动机构，十字滑块3，旋转机构，激光视觉追踪装置；所述机器人驱动机构包括伺服直流电机驱动装置1和步进电机驱动装置2、6；所述旋转装置采用舵机5和l型支架，通过丝杆4将舵机5固定在十字滑块3上，为超声波冲击枪7提供了三维的运动空间；所述激光视觉追踪装置由两个摄像头14、16、激光视觉传感器8构成；激光视觉追踪装置协调配合焊后焊缝三维跟踪及应力处理机器人的运动，实现激光对超声波冲击枪在三维空间内的精准定位。

如图2所示，十字滑块3的丝杆4通过联轴器与步进电机驱动装置2、6连接，通过步进电机驱动装置2、6驱动十字滑块3，实现超声波冲击枪7在x-y平面内快速移动。旋转机构采用舵机5和l型支架，通过支架将舵机5固定在十字滑块3上，将超声波冲击枪7固定在舵机5的机座上，由旋转装置控制超声波冲击枪7在z轴移动，实现三维空间的运动。

如图3所示，激光视觉传感器8与超声波冲击枪7的相对位置确定，不随十字滑块3的运动发生改变，并且激光照射不受烟雾或照明等不良工况影响，可以根据激光视觉传感器8标记超声波冲击枪以引导准确定位，使摄像头14、16能准确采集超声波冲击枪7在三维空间运动时所对应焊缝的图像信息；两个摄像头14、16均有存储器来缓冲数据，与超声波冲击枪7在同一平面，固定在后轮上方延伸出的20cm不锈钢板上，第一个摄像头14朝向超声波冲击枪方向，与水平面成45度夹角向下；第二个摄像头16与超声波冲击枪7反向，且与水平面重合，用于拍摄超声波冲击枪7处理过的焊缝，采集图像信息，将信息发送至上位机分析其图像特征。

如图1、2所示，超声波冲击枪7，其特征在于：超声波冲击枪7可根据焊缝位置，自动调节超声波冲击枪7位置，实现对焊缝和焊趾自动冲击以及消除应力；超声波冲击枪配置激光视觉传感器来准确标记超声波冲击枪所在位置。

所述摄像头14，16还可以是固定于后轮上方延伸出的20cm不锈钢板上、由步进电机11、12通过丝杆10驱动的铰链结构上，铰链结构由装置9、15组成，从而可以控制摄像头拍摄角度；

以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种基于焊后焊缝三维跟踪及应力处理机器人的激光定位装置，包括车体，车体有前轮、后轮，前轮为驱动轮；还包括机器人驱动机构，十字滑块，旋转机构，激光视觉追踪装置；车体上设置十字滑块，十字滑块的丝杆通过联轴器与步进电机驱动装置连接，通过步进电机驱动装置驱动十字滑块，实现超声波冲击枪在X‑Y平面内快速移动；旋转机构采用舵机和L型支架，通过L型支架将舵机固定在十字滑块上，将超声波冲击枪固定在舵机的机座上，由旋转装置控制超声波冲击枪在Z轴移动，实现三维空间的运动。本发明实现在三维空间内准确提取超声波冲击枪所在位置，从而达到精确焊后焊缝应力处理的功能。

技术研发人员：田肖杰;华亮;任晓琳;李鹏飞;赵辉;籍美琴;陆燕娟;黄书娴;王嘉怡;宋狄
受保护的技术使用者：南通大学
技术研发日：2017.06.08
技术公布日：2017.09.22