本發(fā)明公開一種應用二維激光位移傳感器的焊縫自動識別跟蹤裝置。

背景技術：

在現(xiàn)代制造業(yè)生產中，焊接是最重要的工藝方法之一，它被廣泛地用于機械制造、核工業(yè)、石油化工、航空航天、大型建筑等諸多領域。焊接生產數(shù)量以及焊接工藝，都在社會對于焊接制造品的需求的增加中與日俱增。在勞動力成本日益增加的狀態(tài)下，對于具有更大產能、更高生產質量、更大柔性的智能焊接迎來了空前的需求。

信息技術的飛速發(fā)展，給焊接這個傳統(tǒng)工藝帶來了新的革命，目前焊接技術已融入了計算機、機器人、微電子、激光等眾多前沿工業(yè)技術，它正朝著任務規(guī)劃、過程控制、質量監(jiān)測等作業(yè)過程的自動化、智能化方向發(fā)展。特別是近年來，機器人焊接技術在機械制造業(yè)領域得到廣泛應用，大大促進了焊接的自動化水平，據不完全統(tǒng)計在實用的工業(yè)機器人中焊接機器人所占比例超過了50％，采用機器人焊接已經成為焊接自動化的主流發(fā)展方向，世界各工業(yè)發(fā)達國家如日本、德國、瑞士、美國都在這一領域展開技術博弈。盡管如此，焊接機器人的技術還有很多實質性的技術亟待突破。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種應用二維激光位移傳感器的焊縫自動識別跟蹤裝置，以解決工件焊接熱變形對焊接質量帶來的影響；以及工件一致性差，示教繁瑣，焊接質量難以保證的問題。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種應用二維激光位移傳感器的焊縫自動識別跟蹤裝置，包括二維激光位移傳感器、數(shù)字化焊接電源、焊接機器人本體、焊槍支架、焊槍、機器人控制系統(tǒng)，所述焊接機器人本體、焊槍支架連接，所述二維激光位移傳感器、焊槍分別連接在焊槍支架上，所述數(shù)字化焊接電源與焊槍連接，所述二維激光位移傳感器、焊接機器人本體分別與機器人控制系統(tǒng)連接。

進一步的是，所述焊接機器人本體、焊槍支架之間設置有防碰撞傳感器，所述焊接機器人本體、防碰撞傳感器、焊槍支架依次連接。

進一步的是，所述焊槍支架為L形支架。

進一步的是，所述焊槍支架上設置有焊槍夾持塊、傳感器接頭、連接L板、傳感器安裝板，所述焊槍支架一端與防碰撞傳感器連接，另一端安裝焊槍夾持塊，所述焊槍安裝在焊槍夾持塊內，所述傳感器接頭通過螺栓連接在焊槍夾持塊上端，所述連接L板一端通過螺紋安裝在傳感器接頭上，另一端與傳感器安裝板連接，所述二維激光位移傳感器安裝在傳感器安裝板上。

進一步的是，所述二維激光位移傳感器上設置有光學濾鏡。

發(fā)明有益效果：本發(fā)明相對于人工焊接和市場上常見的專用焊機，本發(fā)明通過二維激光傳感器、數(shù)字化焊接電源、焊接機器人本體和焊槍對焊縫進行實時在線跟蹤焊接，還可根據焊縫的變化自動調整焊接軌跡，焊接效率高，通過二維激光位移傳感器對焊縫進行定位，測量精度高；不要人工焊接，使用性強，非常方便。該發(fā)明通過對機器人控制系統(tǒng)進行改進，使其可以對二維激光傳感器發(fā)送過來的簡單位置型號，進行濾波、延遲、坐標系轉換等一系列工作，并調整機器人運動控制插補算法，使其可以利用傳感器采集數(shù)據對正在運行的已有軌跡進行實時修正，修正周期為12ms。焊接機器人的控制界面基礎上，開發(fā)專門針對激光跟蹤的人機交互界面。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的安裝結構示意圖；

圖2是本發(fā)明的局部結構示意圖；

圖3是本發(fā)明的實施例中焊槍夾持塊的結構示意圖；

圖4是本發(fā)明的實施例中傳感器接頭的結構示意圖

圖5是本發(fā)明的實施例中連接L板的結構示意圖

圖6是本發(fā)明的實施例中傳感器安裝板的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做更進一步的說明。

本發(fā)明的一種應用二維激光位移傳感器的焊縫自動識別跟蹤裝置，一種應用二維激光位移傳感器的焊縫自動識別跟蹤裝置，包括二維激光位移傳感器1、數(shù)字化焊接電源、焊接機器人本體5、焊槍支架3、焊槍4、機器人控制系統(tǒng)，所述焊接機器人本體5、焊槍支架3連接，所述二維激光位移傳感器1、焊槍4分別連接在焊槍支架3上，所述數(shù)字化焊接電源與焊槍4連接，所述二維激光位移傳感器1、焊接機器人本體5分別與機器人控制系統(tǒng)連接。二維激光位移傳感器1固定在焊槍支架3上，且可以繞焊槍4旋轉；二維激光位移傳感器1的運算單元采用了DSP+FPGA架構，實現(xiàn)了對采樣信號的實時處理；采用了低功耗芯片，降低了傳感器的整體發(fā)熱量，使傳感器能夠長時間處于工作狀態(tài)，其主要用于掃描被測物體，根據發(fā)射的激光計算出光點到二維激光位移傳感器1之間的距離，然后將采樣信號處理后傳給機器人控制系統(tǒng)，機器人控制系統(tǒng)對采集的信號進行分析，并控制焊接機器人本體5移動，最終控制焊槍4的移動。

機器人控制系統(tǒng)中具有相應的信號處理模塊，對二維激光傳感器1發(fā)送過來的簡單位置型號，進行濾波、延遲、坐標系轉換，轉換為可以被機器人插補算法直接使用的數(shù)據格式。在機器人控制系統(tǒng)中開發(fā)人機交互界面，通過指令、菜單、按鈕等方式操作該系統(tǒng)，人機交互界面應包含：傳感器使能(不使能)、激光開(關)、傳感器初始化、傳感器清零、開始跟蹤、終止跟蹤、初始點尋位等功能。

為了避免機器人在自動移動過程中碰撞物體，因此優(yōu)選的實施方式是，所述焊接機器人本體5、焊槍支架3之間設置有防碰撞傳感器2，所述焊接機器人本體5、防碰撞傳感器2、焊槍支架3依次連接。防碰撞傳感器2上接焊接機器人本體5，下接焊槍支架3，主要用于在機器人焊槍4與障礙物發(fā)生碰撞時，提供可靠的自動停運功能，保護焊接系統(tǒng)免于機械損傷。

焊槍支架3、焊槍4、二維激光位移傳感器1三者之間的具體連接方式是，其中所述焊槍支架3為L形支架。所述焊槍支架3上設置有焊槍夾持塊6、傳感器接頭7、連接L板8、傳感器安裝板9，所述焊槍支架3一端與防碰撞傳感器2連接，另一端安裝焊槍夾持塊6，所述焊槍4安裝在焊槍夾持塊6內，所述傳感器接頭7通過螺栓連接在焊槍夾持塊6上端，所述連接L板8一端通過螺紋安裝在傳感器接頭7上，另一端與傳感器安裝板9連接，所述二維激光位移傳感器1安裝在傳感器安裝板9上。其中焊槍夾持塊6、傳感器接頭7、連接L板8、傳感器安裝板9的結構如圖3、4、5、6所示。

因本發(fā)明在實際的應用中會遇到弧光，影響判斷精準，優(yōu)選的實施方式是，所述二維激光位移傳感器1上設置有光學濾鏡。這樣相對于常規(guī)二維激光位移傳感器1，該傳感器又加配了光學濾鏡，增加了傳感器的抗弧光性能。

本發(fā)明的工作原理如下：將焊槍4放在待焊接物體上方，二維激光傳感器1對待焊接物體進行掃描，然后將掃描后的采樣信號處理后傳送給焊接機器人控制系統(tǒng)，焊接機器人控制系統(tǒng)根據得到的信號經過計算得到待焊接物體的坐標，然后驅動焊接機器人本體5帶動焊槍4，隨焊縫的變化改變焊接方向，實時在線對焊縫進行跟蹤焊接。二維激光位移傳感器1通過測距功能，可以反映焊縫在上下(Z軸)方向發(fā)生的變化，并將該信息傳遞給修改過的焊接機器人控制系統(tǒng)，對二維激光傳感器1發(fā)送過來的簡單位置型號，進行濾波、延遲、坐標系轉換等一系列工作，進而驅動焊槍4上下移動。至此該裝置可以完成X、Y、Z三軸方向和Z軸轉動方向上的自動調整，即適用于任何軌跡的焊接。焊接、掃描、軌跡修正的同時進行更是使得機器人的焊接效率與質量大大提升。