[实用新型]激光视觉焊缝跟踪系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及焊接设备技术领域，具体的说是一种激光视觉焊缝自动跟踪系统。

背景技术

随着我国金属制造业的蓬勃发展，对于焊接技术这样的关键金属加工方式的自动化要求越来越高，特别是石油天然气输送、船舶制造、建筑钢结构、轨道交通、大型机车等领域，为了实现生产自动化，解决人工焊接疲损问题，提高产品的质量和产量，要求在保证焊接工艺质量的同时，提高焊接速度，实现焊接的自动化，智能化。而焊接过程的自动化除了焊接机器人技术，所倚重的另外一个重要的方面就是焊缝的自动跟踪技术。焊缝的自动跟踪技术能提供焊缝的实时位置信息，使焊炬的运动控制模块成为闭环的自适应焊接系统，因此焊缝的自动跟踪技术得到了国内外科研机构和公司企业的广泛关注，并不断的研发出新的传感器、新的跟踪技术。迄今为止，已经出现了基于电弧传感器跟踪、机械接触式跟踪、激光视觉跟踪等。

电弧传感跟踪只能检测出焊炬的高度变化，不能检测出水平横向移动，实际应用具有一定的局限性；机械跟踪能进行垂直与水平方向二维跟踪，但是必须采用具有一定硬度的金属探针，与被焊工件进行接触，并施加一定的压力，所检察出的焊缝偏移量精度较低，跟踪速度较慢，并且不适用于对接焊缝的工件以及薄板焊接。激光视觉传感跟踪技术克服了电弧传感与机械传感跟踪方式的缺点，具有信息量大、能进行垂直与水平二维跟踪、灵敏度和精度高、不与被焊工件接触、适合各种坡口形状等优点，已经成为目前最有发展前景的焊缝自动跟踪技术。

而当今视觉传感技术主要依赖于计算机平台进行图像检测与运动控制，包括外围执行机构，总体成本较高，控制软件开发也具有一定难度。另有部分方案采用可编程控制器FPGA或单片机等作为图像处理平台，均存在速度低、精度不高的缺点，并且这些跟踪系统所检测到的跟踪偏移量数据通过一些复杂的通信协议进行通信，难以同行业内主流焊接设备系统进行方便可靠的连接，因此，实际应用具有一定的局限性。

实用新型内容

本实用新型克服了现有技术的不足，提供一种总体成本较低，功能完善，可独立控制焊炬运动，检测速度快，通信简单可靠，易于与焊接领域其它控制系统直连，安装简单，适应多种焊缝及焊接工艺方式，并且系统维护升级较为容易的激光视觉焊缝跟踪系统。

为解决上述的技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种激光视觉焊缝跟踪系统，包括激光视觉传感器，所述激光视觉传感器连接焊枪；所述的激光视觉传感器连接垂直位移电机，且所述激光视觉传感器连接水平位移电机；所述激光视觉传感器连接DSP图像处理单元；所述垂直位移电机和水平位移电机分别连接PLC控制系统；所述DSP图像处理单元连接主控制面板；所述主控制面板连接便携式手控盒，所述便携式手控盒连接PLC控制系统。

更进一步的技术方案是激光视觉传感器包括CCD摄像机、线性激光单元以及视觉传感器机壳；所述CCD摄像机与所述线性激光单元组合成夹角结构固定在所述视觉传感器机壳内。

更进一步的技术方案是激光视觉焊缝跟踪系统还包括十字拖板，所述垂直位移电机和水平位移电机固定分别连接所述十字拖板；所述十字拖板连接激光视觉传感器。

更进一步的技术方案是十字拖板包括两个呈十字交叉的丝杠导轨；其中第一丝杠导轨连接垂直位置电机，第二丝杠导轨连接水平位移电机。

更进一步的技术方案是主控制面板包括焊缝图像显示屏和触摸屏人机界面。

更进一步的技术方案是DSP图像处理单元包括：与所述激光视觉传感器连接的DSP图像处理模块视频输入接口；与所述PLC控制系统连接的DSP图像处理焊缝位移偏差输出接口；与所述焊缝图像显示屏连接的DSP图像处理模块视频输出端口；以及与所述触摸屏人机界面连接的DSP与触摸屏通信接口。

更进一步的技术方案是PLC控制系统包括：与所述DSP图像处理焊缝位移偏差输出接口连接的PLC 485通信端口；与所述垂直位移电机和水平位移电机连接的PLC电机控制方向与脉冲量端口；与所述便携式手控盒和所述主控制面板分别连接的PLC输入控制触点区；与所述主控制面板连接的PLC输出控制触点区。

更进一步的技术方案是十字拖板是手动调节式十字拖板。

更进一步的技术方案是主控制面板还包括系统上电启停控制按钮及系统跟踪状态显示灯。

更进一步的技术方案是激光视觉传感器通过夹具与所述焊枪连接。