一种基于激光结构光的焊缝跟踪视觉传感器

1.本实用新型涉及视觉传感测量技术领域，具体为一种基于激光结构光的焊缝跟踪视觉传感器。


背景技术：

2.随着工业技术的迅速发展和工作环境的改善，在焊接等恶劣环境下避免人工现场工作的现象普遍存在。出于这个原因，各种自动化设备正在恶劣的环境中出现，以使机器人能够代替人类工作。特别是焊接存在熔化的危险，并且工作环境相对恶劣，迫切需要自动化的焊接技术实现无人化的焊接操作。
3.全位置管道自动焊机在焊接过程中，经常需要对各类焊缝进行跟踪，然后指导焊枪沿着焊缝进行焊接作业，目前，国内外研究比较成熟的基于激光的焊缝跟踪传感器价格昂贵，同时该传感器一般只能适用于几种特定类型的焊缝，而对于一些特殊焊缝诸如薄板对接焊缝无法使用该传感器。同时现有的基于激光的焊缝跟踪传感器主要功能是实现焊缝跟踪，而对于焊缝初始位置导引和焊缝接头类型的识别这部分功能则比较匮乏，所以目前基于激光结构光的焊缝跟踪视觉传感器存在功能单一、通用性低和灵活性差的问题。
4.因此，本领域需要一种功能多样，通用性高和灵活性好的基于激光结构光的焊缝跟踪视觉传感器来解决上述问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种基于激光结构光的焊缝跟踪视觉传感器，以解决上述背景技术中提出的现有的基于激光的焊缝跟踪传感器主要功能是实现焊缝跟踪，而对于焊缝初始位置导引和焊缝接头类型的识别这部分功能则比较匮乏，所以目前基于激光结构光的焊缝跟踪视觉传感器存在功能单一、通用性低和灵活性差的问题。
6.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于激光结构光的焊缝跟踪视觉传感器，包括安装壳，所述安装壳的顶端从左向右开设有旋转块和安装孔，所述安装壳的内底壁从左向右依次开设有减光卡槽和滤光卡槽，所述减光卡槽的表面设置有减光片，所述滤光卡槽的内部设置有滤光片，所述减光卡槽与减光片之间相互适配，所述滤光卡槽与滤光片之间相互适配，所述减光片的顶端固定安装有激光发生器，所述激光发生器的表面设置有固定平台，所述固定平台的一侧开设有安装槽，所述安装槽的内部设置有安装杆，所述安装槽与安装杆之间相互适配，所述滤光片的顶端固定连接有处理单元，所述处理单元的顶端固定连接有图像采集装置。
7.优选的，所述安装壳的一侧固定连接有连接板，所述连接板的一侧固定连接有固定架。
8.优选的，所述固定架的顶端开设有螺纹孔，所述螺纹孔的内部活动连接有固定螺栓。
9.优选的，所述激光发生器用于向待焊接的工件发射激光产生激光结构光平面，以
在所述工件的表面形成激光条纹。
10.优选的，所述激光发生器为半导体一字激光器，所述激光发生器与固定平台之间固定连接。
11.优选的，所述图像采集装置为工业摄像机，并且在组装好的状态下，工业摄像机的光轴中心线与激光结构光平面的夹角为十五度至三十度。
12.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
13.1、该基于激光结构光的焊缝跟踪视觉传感器，通过设置的激光发生器、图像采集装置和处理单元，在使用时通过激光发生器能够向工件表面发射激光产生激光结构光平面，以形成激光条纹，通过处理单元能够采集焊缝图像，通过旋转块能够将光轴中心线与激光结构光平面的夹角自行调整，通过减光片和滤光片能够在焊接过程中将进入到图像采集装置中的光线进行减光和滤光，非焊接时，传感器进行标定和焊缝初始点导引，本装置具有良好的通用性，且自动化程度较高，有较强的实用性。
14.2、该基于激光结构光的焊缝跟踪视觉传感器，通过设置的连接板、固定架和螺纹孔，在使用时，通过连接板和安装壳进行焊接从而进行固定，继而通过固定架、螺纹孔和固定螺栓之间的配合能够将其安装在工件执行焊接作业的焊接机器人上，有效的提高了安装的方便，并且提高了操作的速率，具有多功能性。
附图说明
15.图1为本实用新型立体结构的示意图；
16.图2为本实用新型安装壳结构的拆分示意图；
17.图3为本实用新型固定平台结构的拆分示意图；
18.图4为本实用新型图1中a处结构的放大示意图。
19.图中：1、安装壳；2、旋转块；3、安装孔；4、减光卡槽；5、滤光卡槽；6、减光片；7、滤光片；8、激光发生器；9、固定平台；10、安装槽；11、安装杆；12、处理单元；13、图像采集装置；14、连接板；15、固定架；16、螺纹孔；17、固定螺栓。
具体实施方式
20.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
21.请参阅图1
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4，本实用新型提供的一种实施例：
22.一种基于激光结构光的焊缝跟踪视觉传感器，包括安装壳1，安装壳1的顶端从左向右开设有旋转块2和安装孔3，安装壳1的内底壁从左向右依次开设有减光卡槽4和滤光卡槽5，减光卡槽4的表面设置有减光片6，滤光卡槽5的内部设置有滤光片7，减光片6、滤光片7能够在焊接过程中将进入到图像采集装置13中的光线进行减光和滤光，当工件处于非焊接的状态下，通过旋动的方式拆卸减光片6好滤光片7，传感器进行标定和焊缝初始点导引，旋转块2用于提供给图像采集装置13一个角度，减光卡槽4与减光片6之间相互适配，滤光卡槽5与滤光片7之间相互适配，减光片6的顶端固定安装有激光发生器8，激光发生器8的表面设
置有固定平台9，固定平台9的一侧开设有安装槽10，安装槽10的内部设置有安装杆11，安装槽10与安装杆11之间相互适配，滤光片7的顶端固定连接有处理单元12，处理单元12的顶端固定连接有图像采集装置13，图像处理模块可以根据实际情形自主开发，当然也可以是直接调用现有的图像处理模块，激光发生器8能够向工件表面发射激光产生激光结构光平面，以形成激光条纹，激光发生器8发射激光的角度可以根据实际需求灵活设置，以实现角度的合理调整，通过处理单元12能够采集焊缝图像，处理单元12针对多种类型的焊缝，开发了不同类型焊缝的图像处理模块，例如对接v型、搭接和对接窄焊缝等，同时可以增加新的焊缝类型图像处理模块，具有扩展功能，通过旋转块2能够将光轴中心线与激光结构光平面的夹角自行调整，通过减光片6和滤光片7能够在焊接过程中将进入到图像采集装置13中的光线进行减光和滤光，非焊接时，传感器进行标定和焊缝初始点导引，本装置具有良好的通用性，且自动化程度较高，有较强的实用性。
23.进一步的，安装壳1的一侧固定连接有连接板14，连接板14的一侧固定连接有固定架15，通过连接板14和安装壳1进行焊接从而进行固定。
24.进一步的，固定架15的顶端开设有螺纹孔16，螺纹孔16的内部活动连接有固定螺栓17，通过固定架15、螺纹孔16和固定螺栓17之间的配合能够将其安装在工件执行焊接作业的焊接机器人上，有效的提高了安装的方便，并且提高了操作的速率，具有多功能性。
25.进一步的，激光发生器8用于向待焊接的工件发射激光产生激光结构光平面，以在工件的表面形成激光条纹。
26.进一步的，激光发生器8为半导体一字激光器，激光发生器8与固定平台9之间固定连接，通过固定平台9将激光发生器8进行稳定，以保证激光发生器8稳定发射激光，通过对焊接弧光的光谱进行采样分析，可以在可见光段选择强度最小的波长作为激光发生器8的波长。
27.进一步的，图像采集装置13为工业摄像机，并且在组装好的状态下，工业摄像机的光轴中心线与激光结构光平面的夹角为十五度至三十度。
28.工作原理：在使用时通过激光发生器8能够向工件表面发射激光产生激光结构光平面，以形成激光条纹，通过处理单元12能够采集焊缝图像，通过旋转块2能够将光轴中心线与激光结构光平面的夹角自行调整，通过减光片6和滤光片7能够在焊接过程中将进入到图像采集装置13中的光线进行减光和滤光，非焊接时，传感器进行标定和焊缝初始点导引，通过连接板14和安装壳1进行焊接从而进行固定，继而通过固定架15、螺纹孔16和固定螺栓17之间的配合能够将其安装在工件执行焊接作业的焊接机器人上进行使用，以上为本实用新型的所有工作原理。
29.对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。