一种用于焊缝追踪装置调试的模拟追踪装置

1.本实用新型涉及焊缝跟踪装置技术领域，更具体地，涉及一种用于焊缝追踪装置调试的模拟追踪装置。


背景技术：

2.工业焊接机器人通常采用“示教再现”的工作模式，在机器人焊接过程中，它们可以在其工作空间内高精度重复已经示教的动作。但在实际焊接过程中，因为工业机器人工作时为了避免发生危险，操作人员不准或不宜进入机器人的工作区域，使得操作者不能近距离实时监视焊接，且不能作出必要的调节控制，所以当实际的焊接条件发生变化时，例如焊接过程中的工件在加工、装配过程中的尺寸误差和位置偏差以及工件加热变形等因素的变化，会使接头位置偏离所示教的路径，往往会造成焊接质量下降甚至失败。目前针对焊缝自动进行追踪的系统开始出现，多采用焊接产生的熔池来进行识别追踪识别，例如公开号为 cn214161718u的中国专利文献，公开了一种双丝埋弧自动焊的焊缝跟踪调整装置及双丝埋弧自动焊装置，包括焊缝跟踪传感器、焊枪、纠偏机器人和控制模块，焊缝跟踪传感器成锐角地夹持于焊枪形成视觉焊枪，视觉焊枪夹持于纠偏机器人的末端执行部；纠偏机器人和焊缝跟踪传感器同时连接控制模块，实现焊缝偏差自动调整提高焊接速度时保证了焊缝质量，减少了焊接缺陷。
3.现有焊缝追踪方案的出现能够一定程度上提高焊接质量，因为这种方案其摄像头与焊接头固定，生产此类的焊缝追踪装置需要精确地保证摄像头的设置角度以及对焊接过程中焊缝熔池的识别精准度，由于焊接时会产生强光，摄像头需要具备一定的滤光和减光功能，拍摄熔池附近或者激光附近波长的光线，所以要选择合适且能达到精准识别的摄像头，才能保证在实际生产过程中，能够精准进行焊缝熔池的识别，保证生产出来的焊缝追踪装置在使用时具有精准的追踪应用性能。因此，一台能够用于焊缝追踪装置生产前精准确定其摄像装置的镜头各项参数的调试装置，对于生产精度高、识别效率好的焊缝追踪装置十分必要。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于满足现有焊缝追踪装置生产前用于精准调节其摄像头各项参数的调试需求，提供一种用于焊缝追踪装置调试的模拟追踪装置。本实用新型能够通过实验不断调试摄像头安装角度、滤光效果以及识别的精准度，确定最优的摄像参数，保证依次参数生产焊缝追踪装置具有精准的追踪应用性能。
5.为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
6.一种用于焊缝追踪装置调试的模拟追踪装置，包括安装架，固定于安装架上且用于焊接工件的焊枪，一端固定于安装架上、另一端连接外部焊接设备末端且用于调整焊接位置的纠偏机构，连接纠偏机构且用于控制焊枪进行焊缝追踪的控制器，连接在安装架上且用于识别焊缝熔池的摄像装置，摄像装置与安装架之间通过调节机构活动连接，摄像装
置的镜头端还设有用于增设镜片的镜片夹具。
7.这样，通过将摄像装置、焊枪、纠偏机构、控制器集成为一个焊缝追踪的模拟追踪装置，将装置固定在焊接设备末端，替代外部焊接设备安装上焊枪，焊接设备更新偏置量后按原路径移动，当摄像装置拍摄图像获知焊枪偏离焊缝时，传回控制器，令装置控制纠偏机构纠正焊枪的位置，从而保证焊接线路不偏离焊缝，实现模拟焊缝追踪的工作过程，同时在模拟焊缝追踪的过程中通过调节机构可调节摄像装置的安装角度，用以在参数调节试验中适应不同的测试需求；通过镜片夹具可在在参数调节试验中通过增加或替换不同的滤光片或减光片，因为不同的焊接情况下针对不同的减光程度和滤光的波长范围都需要调试，更换或增加不同镜片用以阻挡焊接时的强光，例如滤光片过滤掉其他颜色的光，拍摄熔池附近或者激光附近波长的光线，用以调试最合适的镜片组参数。本实用新型装置可在实验室阶段进行装备的参数固定，通过确定摄像装置的各种自由度和镜片组合，按照这些参数和镜片组合用于制造焊缝追踪装置。
8.需要说明的是，本实用新型也可安装在多轴运动装置上，即能实现一定设定路径完成运动，采用现有的焊接设备或者多轴运动装置进行本实用新型装置的安装并不影响本实用新型目的的实现。
9.进一步的，安装架上还活动连接有用于给摄像装置辅助照明的补光灯，安装架上开设有供补光灯运动的第一滑槽。
10.进一步的，安装架上还活动连接有激光追踪器，安装架上开设有供激光追踪器运动的第二滑槽。
11.这样，补光灯可用以辅助给摄像装置提供光源，用于模拟在不同亮度下摄像机的参数调试；激光追踪器发出激光线照射焊缝，在激光线照射于焊缝时会随之映射出有对应焊缝形状特征的截断点，摄像装置通过拍摄激光线的截断点进行捕捉，识别焊缝特征并通过特征位置计算焊炬的跟踪目标位置，以达到识别和追踪的目的。
12.需要说明的是，激光追踪器的安装位置和补光灯的安装位置，可根据摄像装置的摆动角度或不同设置的位置进行灵活调节或者互换，以达到摄像装置便于拍摄追踪和精准识别的目的，因此激光追踪器和补光灯对应的滑槽设于安装架上具体何处，以及激光追踪器和补光灯设于滑槽中调整何种角度，不影响本实用新型目的的实现。
13.进一步的，调节机构包括活动连接在安装架上的直线运动组件，以及活动连接在直线运动组件上的旋转运动组件，摄像装置安装于旋转运动组件上。
14.进一步的，直线运动组件包括活动连接在安装架上的第一滑块，安装架上开设有供第一滑块横向运动的第三滑槽；活动连接在第一滑块上的第二滑块，第一滑块上开设有供第二滑块进行升降运动的第一滑轨；以及活动连接在第二滑块上的第三滑块，第二滑块上设有供第三滑块进行升降运动的第二滑轨。
15.进一步的，旋转运动组件包括固定于第三滑块上的蜗轮件，与蜗轮件传动连接的蜗杆件，以及连接蜗杆件且用于控制蜗杆件旋转的手动调节旋钮，摄像装置安装于蜗轮件上。
16.这样，通过第三滑槽，第一滑块可带动其上设置的装置实现横向平移，当第二滑块连接在第一滑块上时，第三滑块连接在第二滑块上，第三滑块能够相对于第一滑块在第一滑轨和第二滑轨的延申下拥有双倍行程；同时摄像装置的旋转则利用蜗轮蜗杆结构，通过
手动调节旋钮实现手动旋转，不需要额外的固定螺钉也不会因震动而偏转。
17.进一步的，纠偏机构包括与安装架固定连接的丝杆滑台，活动穿设在丝杆滑台中的丝杠，固定丝杠的两端且用于固定在焊接设备末端的固定座，以及连接固定座且输出轴与丝杠连接的电机。
18.进一步的，镜片夹具包括与摄像装置的镜头可拆卸连接的套筒，与套筒连接的第一夹爪和第二夹爪，第一夹爪和第二夹爪的一端通过扭簧对称铰接在套筒外侧壁上，套筒上开设有供第一夹爪和第二夹爪的另一端端头穿过并用于抵接套筒内部待放置镜片的通孔。
19.进一步的，套筒包括上套筒和下套筒，上套筒的内圆直径与待放置镜片相适应且大于下套筒的内圆直径，通孔开设于上套筒上。
20.进一步的，下套筒的外圆直径与上套筒的内圆直径相适应，上套筒和下套筒上还分别开设有相对应的锁紧孔。
21.需要说明的是，第一夹爪和第二夹爪一般默认保持为夹合状态，夹爪头部可设置为具有不同倾角的倒角，用于使镜片的放置更自然，可以将镜片放在夹具上，单纯打开夹爪就可让镜片对正并滑落，同时可限制镜片的轴向移动，提高镜片和夹具的同轴度；套筒上通孔以外的位置对夹爪的内侧位置形成限位作用，用于限定夹爪闭合的极限位置；上套筒和下套筒的两头都有用于加设紧固螺栓用的锁紧孔，用于固定的同时还能实现不同镜片夹具之间的连接，实现多层嵌套。
22.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
23.(1)本实用新型通过将摄像装置、焊枪、纠偏机构、控制器集成为一个焊缝追踪的模拟追踪装置，实现模拟焊缝追踪的工作过程，同时在模拟焊缝追踪的过程中通过调节机构可调节摄像装置的安装角度，用以在参数调节试验中适应不同的测试需求，通过镜片夹具可在在参数调节试验中通过增加或替换不同的滤光片或减光片，用以调试最合适的镜片组参数。
24.(2)本实用新型装置可在实验室阶段进行装备的参数固定，通过确定摄像装置的各种自由度和镜片组合，按照这些参数和镜片组合用于制造焊缝追踪装置。
附图说明
25.图1为实施例1的整体结构示意图；
26.图2为实施例1中安装架的结构示意图；
27.图3为实施例1中调节机构和摄像装置的结构示意图；
28.图4为实施例1中纠偏机构的结构示意图；
29.图5为实施例1中镜片夹具的结构示意图；
30.图6为实施例2的整体结构示意图。
31.图示标记说明如下：
32.1-安装架，11-第一滑槽，12-第二滑槽，13-第三滑槽，2-焊枪，3-纠偏机构， 31-丝杆滑台，32-丝杠，33-固定座，34-电机，4-摄像装置，5-调节机构，51-第一滑块，52-第二滑块，53-第三滑块，54-蜗轮件，55-蜗杆件，56-手动调节旋钮， 6-镜片夹具，61-套筒，611-上套筒，612-下套筒，613-锁紧孔，62-第一夹爪，63
‑ꢀ
第二夹爪，64-通孔，7-补光灯，8-激光追
踪器。
具体实施方式
33.下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
34.本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，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的具体含义。
35.实施例1
36.如图1至图5所示一种用于焊缝追踪装置调试的模拟追踪装置，包括安装架 1，固定于安装架1上且用于焊接工件的焊枪2，一端固定于安装架1上、另一端连接外部焊接设备末端且用于调整焊接位置的纠偏机构3，连接纠偏机构3且用于控制焊枪2进行焊缝追踪的控制器，连接在安装架1上且用于识别焊缝熔池的摄像装置4，摄像装置4与安装架1之间通过调节机构5活动连接，摄像装置 4的镜头端还设有用于增设镜片的镜片夹具6。
37.这样，通过将摄像装置4、焊枪2、纠偏机构3、控制器集成为一个焊缝追踪的模拟追踪装置，将装置固定在焊接设备末端，替代焊接设备安装上焊枪2，焊接设备更新偏置量后按原路径移动，当摄像装置4拍摄图像获知焊枪2偏离焊缝时，传回控制器，令装置控制纠偏机构纠正焊枪2的位置，从而保证焊接线路不偏离焊缝，实现模拟焊缝追踪的工作过程，同时在模拟焊缝追踪的过程中通过调节机构5可调节摄像装置4的安装角度，用以在参数调节试验中适应不同的测试需求；通过镜片夹具6可在在参数调节试验中通过增加或替换不同的滤光片或减光片，因为不同的焊接情况下针对不同的减光程度和滤光的波长范围都需要调试，更换或增加不同镜片用以阻挡焊接时的强光，例如滤光片过滤掉其他颜色的光，拍摄熔池附近或者激光附近波长的光线，用以调试最合适的镜片组参数。本实施例可在实验室阶段进行装备的参数固定，通过确定摄像装置4的各种自由度和镜片组合，按照这些参数和镜片组合用于制造焊缝追踪装置。
38.如图1-2所示，安装架1上还活动连接有用于给摄像装置4辅助照明的补光灯7，安装架1上开设有供补光灯7运动的第一滑槽11。
39.这样，补光灯7可用以辅助给摄像装置4提供光源，用于模拟在不同亮度下摄像机的参数调试。
40.如图2-3所示，调节机构5包括活动连接在安装架1上的直线运动组件，以及活动连接在直线运动组件上的旋转运动组件，摄像装置4安装于旋转运动组件上。
41.如图2-3所示，直线运动组件包括活动连接在安装架1上的第一滑块51，安装架1上开设有供第一滑块51横向运动的第三滑槽13；活动连接在第一滑块51 上的第二滑块52，第一滑块51上开设有供第二滑块52进行升降运动的第一滑轨；以及活动连接在第二滑块52上
的第三滑块53，第二滑块52上设有供第三滑块53进行升降运动的第二滑轨。
42.如图3所示，旋转运动组件包括固定于第三滑块53上的蜗轮件54，与蜗轮件54传动连接的蜗杆件55，以及连接蜗杆件55且用于控制蜗杆件55旋转的手动调节旋钮56，摄像装置4安装于蜗轮件54上。
43.这样，通过第三滑槽13，第一滑块51可带动其上设置的装置实现横向平移，当第二滑块52连接在第一滑块51上时，第三滑块53连接在第二滑块52上，第三滑53块能够相对于第一滑块51在第一滑轨和第二滑轨的延申下拥有双倍行程；同时摄像装置4的旋转则利用蜗轮蜗杆结构，通过手动调节旋钮实现手动旋转，不需要额外的固定螺钉也不会因震动而偏转。
44.如图4所示，纠偏机构3包括与安装架1固定连接的丝杆滑台31，活动穿设在丝杆滑台31中的丝杠32，固定丝杠32的两端且用于固定在焊接设备末端的固定座33，以及连接固定座33且输出轴与丝杠32连接的电机34。
45.如图5所示，镜片夹具6包括与摄像装置4的镜头可拆卸连接的套筒61，与套筒61连接的第一夹爪62和第二夹爪63，第一夹爪62和第二夹爪63的一端通过扭簧对称铰接在套筒61外侧壁上，套筒61上开设有供第一夹爪62和第二夹爪63的另一端端头穿过并用于抵接套筒61内部待放置镜片的通孔64。
46.如图5所示，套筒61包括上套筒611和下套筒612，上套筒611的内圆直径与待放置镜片相适应且大于下套筒612的内圆直径，通孔64开设于上套筒611 上。
47.如图5所示，下套筒612的外圆直径与上套筒611的内圆直径相适应，上套筒611和下套筒612上还分别开设有相对应的锁紧孔613。
48.本实施例中，第一夹爪62和第二夹爪63一般默认保持为夹合状态，夹爪头部可设置为具有不同倾角的倒角，用于使镜片的放置更自然，可以将镜片放在夹具上，单纯打开夹爪就可让镜片对正并滑落，同时可限制镜片的轴向移动，提高镜片和镜片夹具6的同轴度；套筒51上通孔64以外的位置对夹爪的内侧位置形成限位作用，用于限定夹爪闭合的极限位置；上套筒611和下套筒612的两头都有用于加设紧固螺栓用的锁紧孔613，用于固定的同时还能实现不同镜片夹具之间的连接，实现多层嵌套。
49.实施例2
50.如图6所示，本实施例与实施例1相似，其不同之处在于，安装架1上还活动连接有激光追踪器8，安装架1上开设有供激光追踪器8运动的第二滑槽12。激光追踪器8发出激光线照射焊缝，在激光线照射于焊缝时会随之映射出有对应焊缝形状特征的截断点，摄像装置4通过拍摄激光线的截断点进行捕捉，识别焊缝特征并通过特征位置计算焊炬的跟踪目标位置，以达到识别和追踪的目的。本实施例的其他部分结构与原理均与实施例1相同。
51.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。