[发明专利]机器人MIG焊双目视觉传感系统

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种焊接技术领域的装置，具体是一种机器人MIG焊双目视觉传感系统。

背景技术

现代生产过程中的自动化元素越来越多，自动化智能化焊接技术广泛应用于汽车以及造船等行业，传感器是机器人智能化焊接系统的重要器件，用于机器人焊接的传感方式很多，包括第一代接触式传感器，第二代由分立的信号接收元件组成的传感器，第三代采用高度集成的信号接收元件组成的传感器，其中，以CCD面阵为核心的被动视觉传感器具有结构简单、非接触、采集信息量大、快速、高精度等优点，能用于焊接初始位置导引、焊缝跟踪以及熔透控制。此外，由于MIG焊(惰性气体保护金属极电弧焊)具有电弧燃烧稳定和焊接质量好等特点，大量应用于低合金薄钢板的焊接，然而MIG焊过程中伴随着熔滴过渡和飞溅干扰等，使得很难实时完成焊缝跟踪以及采集到令人满意的熔池图像，所以设计合适的用于机器人MIG焊的被动视觉传感器对于焊接过程实时控制和保证焊接质量有着重要意义。

经过现有技术的文献检索发现，目前用于不同材料的TIG焊的多功能被动视觉传感系统的设计和研究较多，而用于MIG焊的被动视觉传感系统较少，例如，中国专利申请号：200410067328.1，名为“焊接机器人伺服双目视觉传感器”，它实现了CCD摄像机可绕焊枪作可控角度旋转以保持良好的取像方位以及自动加载或移开滤光片和减光片的功能，包括：伺服电机、同步带传动系统、两个CCD摄像机、气动系统、减光和滤光系统、内外两个空心轴、端盖及平板支架、槽钢形的支架及两个轴承，能够实时的采集到焊缝以及熔池的图像信息，但是CCD摄像机采用的是固定焦距的镜头，而且拍摄角度固定，无法灵活调节摄像机拍摄角度而获得更佳的图像。中国专利申请号：200710037890.3名为“焊接机器人多功能双目视觉传感器及其标定方法”的专利，它通过可变焦CCD摄像机、滤光系统、光路系统、气动系统，并能绕焊枪转动一定角度实现焊缝起始点导引、焊缝跟踪以及熔池图像实时获取工作，但该双目系统的前后两目相对位置依然固定，在焊接过程中同时实现焊缝跟踪和熔池图像获取的效果并不理想，给后续图像处理工作带来难度。而利用被动视觉传感进行MIG焊的熔池信息获取和实时控制的研究比较少，经过文献检索，名为“用于铝合金MIG焊的机器人熔池视觉传感系统”(石玗等，电焊机，2006年，27～29，第36卷)一文中提出了一套熔池视觉传感系统，组成包括摄像机、镜头、减光滤光系统、光路系统等，实现了MIG焊过程中的熔池图像采集任务，但未明确根据具体试验环境提出传感系统的具体机械结构。

经过进一步的技术文献检索，尚未见到有关应用于机器人MIG焊的视觉传感系统专利。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种机器人MIG焊双目视觉传感系统，根据MIG焊接过程的需要，提供焊缝识别以及熔池图像采集的功能，本发明采用多模块的一体设计，特点是可以通过调节传感器主体模块与焊枪之间的角度、反射镜组件与传感器主体模块之间的角度来获取清晰图像，并通过熔透控制保证焊接质量。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：两个焊枪固定套筒、两个传感器套筒连接块、熔池观测模块和焊缝跟踪模块，其中：熔池观测模块和焊缝跟踪模块分别固定于各自的焊枪固定套筒并分别与两个传感器套筒连接块相连接，传感器套筒连接块转动设置于焊枪固定套筒上，焊枪固定套筒与MIG焊枪固定连接。

所述的传感器套筒连接块均为胶木制成。

所述的熔池观测模块包括：第一CCD摄像机系统、第一减光滤光系统、扭转支架、反射镜组件、第一耐热防飞溅组件和熔池观测支架，其中：第一CCD摄像机系统、第一减光滤光系统和扭转支架分别固定设置于熔池观测支架上，反射镜组件设置于扭转支架内部，第一耐热防飞溅组件设置于扭转支架底部，熔池观测支架活动连接于第一传感器套筒连接块上。

所述的熔池观测支架上设有腰型开孔使其能与第一传感器套筒连接块相对滑动连接。

所述的扭转支架包括：上扭转支架部分和下扭转支架部分，其中：上扭转支架部分的上端固定安装在熔池观测支架上，上扭转支架部分的下端成弧状，旁侧有匹配弧状挡板；下扭转支架部分由4块挡板组成，其中2块挡板的上端成弧状与上扭转支架部分匹配，可绕固定轴旋转37度以调整所需观测角度，另外2块挡板则起遮挡光线作用。两个部分配合绕固定轴转动调整观测角度。

所述的反射镜组件包括：反射镜承载板和反射镜，其中：反射镜承载板通过两侧螺钉压紧反光镜使反光镜固定，反射镜承载板安装于下扭转支架部分。

所述的反射镜的镜片采用前表面镀铝膜处理。