一种带自动翻板功能的激光拼焊焊缝检测装置的制作方法

本发明属于激光拼焊焊缝检测技术领域，特别涉及一种带自动翻板功能的激光拼焊焊缝检测装置。

背景技术：

激光焊接是一种高效、快速、先进的焊接方法；是利用具有高能量密度的激光束使金属材料熔化，形成冶金结合的焊接接头，近年来得到了广泛的应用。视觉检测是检验激光焊接是否合格的重要手段，通过激光轮廓扫描仪对激光焊接焊缝表面进行轮廓扫描，激光拼焊焊缝检测需要对钢板焊缝的两面进行检测并根据视觉分析焊接质量。

但是现有的激光拼焊焊缝检测装置存在以下缺陷：由于产品规格不同，物料长度不同，焊缝所在的位置不同，对于不同的产品需要人工计算钢板位置，手动将横向轴移动到焊缝上方，才能进行检测。需要检测钢板的时候，要人工翻转钢板，才能进行反面检测。生产效率低下，浪费人力，耽误生产，并且现场工作空间有限操作不便，更换过程中有一定安全隐患。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种带自动翻板功能的激光拼焊焊缝检测装置，设置有翻板机构，并且在翻转机构上布设有多个吸盘，能够配合机器人翻转钢板，便于钢板进行反面检测。

本发明还通过合理设置焊缝检测传感器及传感器移动机构，能够提高焊缝检测结果的准确性。

本发明提供的技术方案为：

一种带自动翻板功能的激光拼焊焊缝检测装置，包括：

台架；

台面板，其固定设置在所述台架上，用于放置待检测钢板；

翻转机构，其可翻转的安装在台面板上；

多个吸盘，其安装在所述翻转机构上，并且朝向所述台面板设置；

其中，当所述翻转机构转动至靠近所述台面板的位置时，所述多个吸盘能够吸住所述待检测钢板，并且带动所述待检测钢板同时翻转，使所述待检测钢板与所述台面板之间形成夹角；

第一移动机构，其固定安装在所述台架上，并且靠近所述台面板的一侧设置；

第二移动机构，其安装在所述第一移动机构上，并且能够在所述第一移动机构的驱动下沿第一方向移动；

焊缝检测传感器，其安装在所述第二移动机构上，并且能够在所述第二移动机构的驱动下沿第二方向移动；

其中，所述第一方向与所述第二方向垂直。

优选的是，所述翻转机构包括：

两个轴承座，其对称安装在所述台面板的两端，并且与所述第一移动机构相对设置；所述两个轴承座中分别安装有轴承；

翻转轴，其两端分别可转动的支撑在两个所述轴承中；

翻转电机，其固定安装在所述台架上，所述翻转电机动力输出轴与所述翻转轴连接；

翻转支架，其一端固定连接在所述翻转轴上；

其中，所述多个吸盘间隔布置在所述翻转支架上，使所述多个吸盘的覆盖范围与所述台面板的尺寸相匹配。

优选的是，所述翻转支架包括：

缓冲件，其为平板状，并且沿轴向固定连接在所述翻转杆上；

多个第一支撑梁，其一端分别固定连接在所述缓冲件上，所述第一支撑梁与所述翻转轴垂直；并且所述多个第一支撑梁沿所述翻转杆的轴向间隔设置；

多个第二支撑梁，其同时固定连接在所述多个第一支撑梁上，所述第二支撑梁与所述第一支撑梁垂直；并且所述多个第二支撑梁沿所述第一支撑梁的轴向间隔设置；

多个第三支撑梁，其同时固定连接在所述多个第二支撑梁上，所述第三支撑梁与所述第一支撑梁平行；并且所述多个第三支撑梁沿所述第二支撑梁的轴向间隔设置；

多个吸盘支撑杆，其对称安装在所述第三支撑梁的两侧，所述吸盘支撑杆与所述第二支撑梁平行；

其中，所述吸盘一一对应安装在所述吸盘支撑杆上。

优选的是，所述吸盘支撑杆与所述第三支撑梁通过固定块连接；

所述固定块包括两个相互垂直的第一固定板和第二固定板，所述第一固定板与所述吸盘支撑杆固定连接；

其中，所述第三支撑梁上沿轴向设置有凹槽，所述凹槽内嵌入式设置有卡块，所述卡块能够沿所述凹槽的轴向移动；所述第二固定板通过螺栓与所述卡块连接。

优选的是，所述吸盘通过气管连接真空发生器，所述气管上设置有气流调节阀。

优选的是，所述吸盘与所述气流调节阀之间设置有缓冲器。

优选的是，所述第一移动机构包括：

两条直线导轨，其固定安装在所述台架上，所述直线导轨与所述翻转轴平行设置；

承托板，其匹配安装在所述直线导轨上，并且能够沿所述直线导轨移动；

齿条，其安装在所述两条直线导轨之间；

齿轮，其与所述齿条啮合传动；

驱动电机，其固定安装在所述承托板上，所述驱动电机的输出轴可转动的穿过所述承托板，并且与所述齿轮连接。

优选的是，所述第二移动机构包括：

电机固定台，其设置在所述台面板上方，并且与所述台面板平行，所述电机固定台的轴线与所述直线导轨垂直；

直线伺服电机，其同轴固定设置在所述电机固定台上，并且与光栅尺配合使用；

其中，所述电机固定台通过支架固定安装在所述承托板上；所述焊缝检测传感器固定安装在所述直线伺服电机的托盘上。

优选的是，所述焊缝检测传感器的上侧设置有保护壳；

其中，所述焊缝检测传感器固定在所述保护壳上，所述保护壳与所述直线电机托盘固定连接。

优选的是，所述台面板上设置多个定位盘；所述定位盘包括：

多个定位吸盘，其朝向所述台面板的上方设置；以及

多个撑块，其与所述定位吸盘一一对应设置；

其中，撑块套设在所述定位吸盘上，并且固定安装在所述台面板上。

本发明的有益效果是：

本发明提供的带自动翻板功能的激光拼焊焊缝检测装置，设置有翻板机构，并且在翻转机构上布设有多个吸盘，能够配合机器人翻转钢板，便于钢板进行反面检测。

本发明通过合理设置焊缝检测传感器及传感器移动机构，能够提高焊缝检测结果的准确性。

附图说明

图1为本发明所述的带自动翻板功能的激光拼焊焊缝检测装置的总体结构示意图。

图2为本发明所述的台架的结构示意图。

图3为本发明所述的定位盘的结构示意图。

图4为本发明所述的翻转支架的结构示意图。

图5为本发明所述的翻转骨架的结构示意图。

图6为本发明所述的吸盘支撑架的结构示意图。

图7为本发明所述的翻转轴与翻转电机连接结构的示意图。

图8为本发明所述的翻转电机的安装方式示意图。

图9为本发明所述的轴承座的示意图。

图10为本发明所述的吸盘支撑杆的安装方式示意图。

图11为本发明所述的吸盘的安装方式示意图。

图12为本发明所述的固定块的安装方式示意图。

图13为本发明所述的吸盘的结构示意图。

图14为本发明所述的第一移动机构和第二移动机构配合的结构示意图。

图15为本发明所述的第一移动机构的结构示意图。

图16为本发明所述的承托板的结构示意图。

图17为本发明所述的第二移动机构的结构示意图。

图18为本发明所述的焊缝检测传感器的安装方式示意图。

图19为本发明所述的焊缝检测传感器的保护壳的结构示意图。

图20为本发明所述的集成有焊缝检测装置的检测装置的示意图。

图21为本发明所述的直线导轨的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1-3所示，本发明提供了一种带自动翻板功能的激光拼焊焊缝检测装置，包括：台架110，台面板120，翻转机构130，多个吸盘140，第一移动机构150、第二移动机构160及焊缝检测传感器170。

台架110水平设置，通过多个撑杆111支撑；每个撑杆111的下端分别通过地脚112固定安装在水平地面上。设置地脚112是为了防止设备在运行过程中因震动移动位置，地脚112固定在撑杆111上，并配有圆孔可以安装螺丝固定在车间地面上。台面板120固定安装在台架110上，用于放置待检测钢板。在本实施例中，撑杆111采用不锈钢材质，可以支撑台面板110和台架上的所有设备。

在本实施例中，台面板120上侧设置有多个定位盘210；定位盘210由撑块211和定位吸盘212组成；撑块211采用pom材质，并且套设在定位吸盘212上，撑块211在定位吸盘212外围形成支撑，可以减小待检测钢板放置时对定位吸盘212的撞击，定位吸盘212可以吸住待检测钢板，使待检测钢板保持相对位置不动。其中，台面板120在对应每个定位吸盘212的中心处开设有通孔121，气管213从所述通孔中穿过，并且连接在定位吸盘212，气管213的另一端与真空发生器(图中未示出)连通；气管213上安装有气流调节阀214，用于调节气流大小。定位吸盘212固定在支撑架215上，支撑架215通过螺栓固定连接在台面板120的下方，实现吸盘212的固定；同时撑块211通过螺栓固定安装在台面板120上。

翻转机构130可翻转的安装在台面板120上，在本实施例中，台面板120为矩形板，翻转机构130靠近台面板120的一个侧边安装。多个吸盘140安装在翻转机构130上，并且朝向台面板120设置。当翻转机构130转动至靠近台面板120的位置时，多个吸盘140能够吸住所述待检测钢板，并且带动所述待检测钢板同时翻转，使所述待检测钢板与台面板120之间形成夹角。

如图1、4-13所示，在本实施例中，翻转机构130包括：两个轴承座131、翻转轴132、翻转电机133和翻转支架。

两个轴承座131对称安装在台面板120的两端，并且靠近台面板120的一条侧边设置；两个轴承座131中分别安装有轴承。翻转轴132的两端分别可转动的支撑在两个所述轴承中。翻转电机133上连接减速器133a，翻转电机133连同减速器133a过电机托架133b固定安装在台架110上，翻转电机133(减速器)的动力输出轴与翻转轴132连接；翻转支架的一端固定连接在翻转轴132上，使翻转支架能够跟随翻转轴132一同转动。

其中，翻转电机133采用高性能的伺服电机，并且配备编码器，可以精确的控制翻转电机133的转速，进而控制翻转轴132的翻转动作。在翻转机构130通过吸盘140吸取钢板后，翻转机构的重量将大大增加，翻转电机133带动翻转机构转动需要非常大的额扭矩，因此为翻转器增加了一个大扭矩的减速器133a，增加电机的带动整个翻转器的能力。

如图4-6所示，翻转支架包括：翻转骨架和吸盘支撑架。如图5所示，所述翻转骨架包括：缓冲件134a，其为平板状，并且沿轴向固定焊接在翻转杆132上；多个第一支撑梁134b，其一端分别焊接连接在缓冲件134a上，第一支撑梁134b与翻转轴132垂直；并且多个第一支撑梁134b沿翻转杆132的轴向间隔设置。其中，第一支撑梁134b的侧面与缓冲件134a之间还焊接有固定片134c，以增大连接强度。

翻转轴132由圆形不锈钢杆制成，在翻转电机133的带动下进行翻转。缓冲件134a焊接在翻转轴132和第一支撑梁134b之间，是两者固定的桥梁。以免第一支撑梁134b跟翻转轴132直接焊接，接触面积较小，稳定性差。第一支撑梁134b作为翻转机构的主要支撑，由不锈钢方管制成，配合固定片134c焊接在缓冲件上，管内部中空可以减重。整个翻转骨架由不锈钢材料相互焊接而成，焊接的强度高，稳定性好。可以在翻转电机133的带动下，带动整个翻转机构完成翻转工作。

如图6所示，吸盘支撑架包括：多个第二支撑梁134d，其同时固定连接在多个第一支撑梁134a上，第二支撑梁134d与第一支撑梁134a垂直，即与翻转轴132平行；并且多个第二支撑梁134d沿第一支撑梁134d的轴向间隔设置；多个第三支撑梁134e，其同时固定连接在多个第二支撑梁134a上，第三支撑梁134e与第一支撑梁134a平行；并且多个第三支撑梁134e沿第二支撑梁134d的轴向间隔设置；多个吸盘支撑杆134f，其对称安装在第三支撑梁134e的两侧，吸盘支撑杆134f与第二支撑梁134d平行；其中，吸盘140一一对应安装在吸盘支撑杆134f上。需要合理设置吸盘支撑杆134f的位置，使多个吸盘140的覆盖范围与台面板120的尺寸相匹配。

如图10-11所示，吸盘支撑杆134f与第三支撑梁134e通过固定块210连接。其中，固定块210包括两个相互垂直的第一固定板211和第二固定板212，第一固定板211与吸盘支撑杆134f通过螺栓固定连接。第三支撑梁134e上沿轴向设置有凹槽134ea，凹槽134ea内嵌入式设置有卡块220，卡块220能够沿凹槽134ea的轴向移动；第二固定板212通过螺栓与卡块220连接。其中在螺栓固定之前，可通过移动卡块220，改变吸盘140的连接位置。

如图10、13所示，吸盘140通过连接通过固定架230套接在吸盘支撑杆134f上，其中，固定架230能够在吸盘支撑杆134f上轻微移动，以适应不同型号的钢板。吸盘140通过气管141连接真空发生器310，气管141上设置有气流调节阀142和止回阀143。吸盘140与气流调节阀143之间设置有缓冲器144，避免吸盘140受到过大的冲击被撞坏。气流调节阀142用于控制气流通断的开关，可以配合真空发生器和电磁阀控制每个吸盘140的气流，不同的产品使用不同数量的吸盘140，针对尺寸较小的产品可以关闭部分不使用的吸盘140。

在本实施例中，第二支撑梁采用80×40型材，第三支撑梁采用40型材；不锈钢焊接成的固定块210配合固定螺母和特制的卡块220将与第三支撑梁134e形成固定连接，结实可靠，且重量较轻，容易搭建调试和后期维护。吸盘140与真空发生器和电磁阀等真空气动元件连接，在翻转机构到达钢板处时，可以通过多个吸盘140配合吸取钢板。吸盘140的吸力非常大，完全可以负载1.5m的钢板不使其掉落或者滑落。

如图14-21所示，第一移动机构150固定安装在台架110上；第一移动机构150靠近台面板120的一侧设置，并且第一移动机构150设置在与翻转轴132相对的一侧。第二移动机构160固定安装在第一移动机构150上，并且能够在第一移动机构150的驱动下沿第一方向(台面板120的横向)移动。焊缝检测传感器170安装在第二移动机构160上，并且能够在第二移动机构160的驱动下沿第二方向(台面板120的纵向)移动。第一移动机构150负责带动焊缝检测传感器170沿台面板120的横向移动带动纵轴寻找焊缝，第二移动机构160负责带动焊缝检测传感器170沿台面板120的纵向移动，跟随纵向焊缝进行图像采集，实现对焊缝进行检测。

第一移动机构150包括：两条直线导轨151，其水平固定安装在台架110上，直线导轨151与翻转轴132平行设置；承托板152，其下侧分别设置有支撑块152a，并且通过支撑块152a固定连接在滑块151a上，滑块151a匹配安装在直线导轨151上，并且能够沿直线导轨151移动；齿条153，其水平固定安装在台架上，并且位于两条直线导轨151之间；齿轮154，其与齿条153啮合传动；驱动电机155，其固定安装在承托板152上侧，驱动电机155连接减速机155a，减速机155a安装在电机上，增加电机的扭力；减速机155a的输出轴通过电机孔152c可转动的穿过承托板152，并且与齿轮154连接。两个直线导轨151支撑整个移动机构，并让整个移动机构在两条滑台上移动。支撑块152a安装在承托板152的四角，支撑整个承托板152，支撑块下方连接滑块151a，带动整体运动。承托板152上开设有多个减重孔152b，以减少承托板152的重量。其中，第一移动机构150整体高度低于台面板120。

第二移动机构160包括：电机固定台161，其设置在台面板120上方，并且与台面板120平行，电机固定台161的轴线与直线导轨151垂直；直线伺服电机162，其同轴固定设置在电机固定台161上，并且与光栅尺配合使用。其中，电机固定台161通过支架163固定安装在承托板152上；焊缝检测传感器170固定安装在直线伺服电机162的托盘162a上，使焊缝检测传感器170能够跟随直线电机的托盘162a移动。直线电机162的轨道两端分别设置有限位开关164，以限定直线电机的移动位置。电机固定台161由金属方管制成，水平焊接在支架163的顶端，用来固定直线伺服电机162，电机固定台161和支架163之间连接有加强支撑板163a，以保证连接强度。支架163固定在承托板152上，跟随第一移动机构150一起移动，实现横向移动的目的。

作为优选，焊缝检测传感器170的上侧设置有保护壳171；其中，焊缝检测传感器170固定在保护壳171上，保护壳171与直线电机托盘162固定连接。焊缝检测传感器170(视觉图像传感器)的保护壳171可以保护传感器不受到外部伤害。保护壳171也可以防止焊缝检测传感器170收到外界光线的干扰，增加图像采集的稳定性。

当焊缝检测传感器170完成对待检测钢板的单面焊缝检测后，翻转机构带动待检测钢板翻转90°～100，此时翻转机构130整体相对稳定翻转电机133可以较为容易维持翻转器的状态，相对稳定后安装了专业端拾器的机器人在翻转器的正面与待检测钢板接触，机器人端拾器通过自身所带的吸盘将钢板吸住，在确定机器人已经抓取钢板后，翻转机构130上的吸盘140放松待检测钢板，并且翻转机构130转动到100°～120°的位置与机器人端拾器保持一段距离，防止与机器人端拾器和机器人的动作路径干涉。从而实现与机器人配合将待检测钢板翻转。如过双面检测都已经完成，翻转机构130在吸住钢板后，等待机器人将新的钢板放置到检测台上检测后，再将翻转机构上吸取的钢板取走，增加机器人工作效率。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。