一种光学位移焊缝跟踪机构的制作方法

1.本实用新型涉及焊接技术领域，尤其涉及一种光学位移焊缝跟踪机构。


背景技术：

2.在自动化焊接领域中，无跟踪的焊接系统对工件装配精度要求高，重复性要好，焊接效果与编写焊接轨迹或示教再现时对操作人员的技术和经验有较高要求。一旦开始自动焊接后，机器人只能按设定好的轨迹运行，无法处理上一道工序对工件装配所出现的偏差和工件的热变形所导致的焊缝偏移，从而造成焊接成品良品率下降。高精度的焊缝跟踪系统是保证焊接质量的关键，是自动化焊接过程中不可缺少的一环。
3.目前市面上普遍使用条形激光器与ccd视觉的跟踪传感器来完成，但其在应用中必须搭配计算机使用，高昂的成本限制了在市场上的推广和应用。


技术实现要素：

4.为了解决上述的技术问题，本实用新型提供了一种光学位移焊缝跟踪机构。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型采取以下技术方案：
6.一种光学位移焊缝跟踪机构，包括壳体，壳体上设有信号输入接口和信号输出接口，所述壳体内装设有安装座，安装座上设有控制板、激光位移探测器和固定板，固定板上设有x轴振镜组件，信号输入接口和信号输出接口与控制板连接，安装座一侧装设有y轴振镜组件，激光位移探测器发出的激光经x轴振镜组件反射后射到y轴振镜组件再穿过安装座照射到工件，然后原路返回，x轴振镜组件和y轴振镜组件、激光位移探测器与控制板连接。
7.所述x轴振镜组件包括x轴振镜电机和x轴透镜，x轴透镜与x轴振镜电机连接。
8.所述x轴透镜为x轴45度全反透镜。
9.所述y轴振镜组件包括y轴振镜电机和y轴透镜，y轴透镜与y轴振镜电机连接。
10.所述安装座上设有出光口，用于激光光路通过。
11.所述激光位移探测器与y轴振镜电机设置在安装座上对立的两侧。
12.本实用新型通过一个单独的跟踪装置，不依赖上位机，可以独立使用的模块式装备。因为无ccd对焊接时所产生的强弧光抗干扰极强。对使用环境要求低，在更换配件时不需要像ccd系统那样进行繁琐的二次设置。另外，通过激光扫描线的输出，可以检测到焊接头与工件的高度距离，用在高度检测中，防止焊接头与工件碰撞而导致设备损坏。在使用中更灵活。
附图说明
13.附图1为本实用新型整体结构示意图；
14.附图2为本实用新型去掉外壳后的结构示意图；
15.附图3为本实用新型模拟量输出信号对应关系示意图；
16.附图4为本实用新型扫描投影示意图；
17.附图5为扫描结构数据状态示意图。
具体实施方式
18.下面详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
19.在本实用新型的描述中，需要理解的是，如果有涉及到的术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
20.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
21.如附图1和2所示，本实用新型一方面提供了一种光学位移焊缝跟踪机构，包括壳体，壳体上设有信号输入接口和信号输出接口a，所述壳体b内装设有安装座6，安装座6上设有控制板9、激光位移探测器3和固定板，固定板上设有x轴振镜组件，信号输入接口和信号输出接口与控制板连接，安装座一侧装设有y轴振镜组件，激光位移探测器发出的激光经x轴振镜组件反射后射到y轴振镜组件再穿过安装座照射到工件5，然后原路返回，x轴振镜组件和y轴振镜组件、激光位移探测器与控制板连接。激光位移探测器为现有公知产品，可以进行激光的探测，将反向回来的激光进行检测，获取相关信息。信号输出接口和信号输出接口可与相应的输入设备和输出设备连接，进行信号的输入和输出。控制板为集成式线路板。整体结构被壳体密闭，外部只形成为壳体结构，不需要加装ccd进行检测。因为无ccd对焊接时所产生的强弧光抗干扰极强。对使用环境要求低，在更换配件时不需要像ccd系统那样进行繁琐的二次设置。所述安装座上设有出光口，用于激光光路通过。
22.所述x轴振镜组件包括x轴振镜电机1和x轴45度全反透镜2，x轴45度全反透镜2与x轴振镜电机1连接，x轴振镜电机2带动x轴45度全反透镜1转动，可以调节角度。所述y轴振镜组件包括y轴振镜电机7和y轴45度全反透镜8，y轴45度全反透镜8与y轴振镜电机7连接，y轴振镜电机7带动y轴45度全反透镜8转动，可以用于调节反射角度。
23.所述激光位移探测器3与y轴振镜电机7设置在安装座6上对立的两侧，x轴振镜电机1则装在y轴振镜电机7的垂直方向。
24.通过激光位移探测器发出测量激光，测量激光经x轴45度全反透镜反射到y轴45度
全反透镜后，从安装座的出光口射出，投影到工件上，形成光路4，即沿着光路4输出，在照射到物体时由原路返回。返回的光信号由激光位移探测器还原成对应的模拟量信号送入控制板中，从控制板将信号输出，从而可以获取到相应的焊接信息。
25.在具体操作时：
26.准备工件bd，激光焊接头焊接时会在工件bd上形成焊缝c。
27.激光位移探测器发出激光，经x轴45度全反透镜、y轴45度全反透镜反向后转换成扫描光线，扫描光线从安装板的出光口穿出，以扫描角度a投影到工件bd上，在工件bd上形成扫描光线的扫描长度。
28.焊缝c在扫描角度a的扫描线范围内所处位置由控制板转换成数字通讯信号存蓄在一个位字节中，该字节值为0-255，激光扫描线的扫描长度被分成255段，焊缝所在位置对应0-255范围的位置值，这个位置值由控制板输出对应的4-20ma模拟量值。控制板输出模拟量值信号，上位机接收到信号后，即可以通过内置的应用程序获取到焊缝的位置。
29.上位机读取模拟量值并识别后将补偿xy方向的运动控制，使该位置值始终保持在127，也就是焊缝始终保持在激光扫描线的扫描长度的中点位置，从而完成焊缝跟踪的闭环运行。
30.如附图3所示，模拟量输出信号对应关系如图3所示，检测高度距离
±
35mm被映射成4-20ma的电流模拟量输出，超出检测范围时输出25ma,该信号用于报警信号。控制板将低于4ma的电流信号视为激光位移探测器故障。超出检测范围，则焊接时的焊缝没有在激光扫描光的扫描范围内。
31.所述当焊接头开始以设定的轨道移动焊接，检出焊缝位置出现偏差时，改变输出的模拟量，使上位机对平台进行xy方向的位置进行精细补偿。
32.在实际应用中，焊接平台移动到工作位置后，控制焊接头的z轴高度下降，本技术中的光学位移焊缝跟踪机构输出的电流信号由4ma向上增加，当电流值为12ma时，z轴停止移动，当前z轴位置被标注为z轴原点。
33.寻找到z轴原点坐标后，光学焊缝跟踪机构的x轴振镜开始以50hz频率的正弦曲线摆动。0-179度时激光由左向右运动，整个移动过程中平均记录255个数据点。255个数据记录在数组中，在左向右移动时，数据记录顺序由左向右填充，从右向左移动时数据记录由右向左填充，每个值与x轴振镜电机摆动角度的值一一对应。
34.由左向右扫描完成后，控制板进行数值查找，将超过阀值的最小值所在位置输出到焊缝位置值中，并输出对应的模拟量信号。每个正弦波周期进行2次比较。
35.当焊接头开始以设定的轨道移动焊接。光学焊缝跟踪机构检出焊缝位置出现偏差时，改变输出的模拟量，使上位机对平台进行xy方向的位置进行精细补偿，使焊缝位置始终保持在扫描光线的中心区域。
36.需要说明的是，以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。