[发明专利]一种焊缝识别跟踪装置及自动化焊接加工设备

说明书

技术领域

本发明涉及焊接加工技术领域，更具体地说，涉及一种焊缝识别跟踪装置，还涉及一种自动化焊接加工设备。

背景技术

由于在焊接过程中，精确检测焊缝位置是实现焊接自动化的前提与关键。焊接是一种复杂的热加工工艺过程，工件在焊接过程中会发生热变形，同时会出现强烈的辐射、弧光、烟尘等干扰，使得在焊接过程中实现焊缝位置的精确检测相当困难。通常在进行激光焊接过程中，一般焊接不开坡口的微间隙焊缝，肉眼难以分辨，采用一般传感方法难以实现该类焊缝的识别和检测。

目前市场上常见的焊缝识别技术主要有以下几类：结构光视觉传感方法、红外传感方法、直接图像传感法，以及一些非视觉传感检测方法，包括：利用差动变压器作为检测垂直和水平方向偏差的传感器；根据焊缝间隙对声发射波传播有影响的现象，利用声发射-微处理器控制的焊缝检测系统；应用电弧传感器实现带有坡口的V形焊缝检测等

而以上种种传统的检测方法都有一定的局限性。如：结构光视觉传感法对于等厚平板对接焊缝，一般只能有效检测间隙大于0.1mm的焊缝，焊接前通常需要在对接焊缝表面处开微坡口，以使结构光在此处变形。但这无疑增加了加工成本、降低了焊接生产效率。而对于紧密对接、无坡口的焊缝，结构光几乎不产生变形，传统的结构光检测方法难以准确地识别该种类焊缝。红外传感方法难以获得层次分明的红外热像，且容易受环境干扰。直接图像传感法由于熔池变换剧烈且熔池处的焊缝已经融化，焊缝信息基本淹没，所以很难获取焊缝特征和位置信息。而非视觉传感检测方法在针对检测微小间隙焊缝时都有一定的局限性，并且检测精度相对较低。

综上所述，如何有效地解决目前焊缝的跟踪识别技术难以适应多变的工作状况，且识别精度不足等的技术问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种焊缝识别跟踪装置，该焊缝识别跟踪装置的结构设计可以有效地解决目前焊缝的跟踪识别技术难以适应多变的工作状况，且识别精度不足等技术问题，本发明的第二个目的是提供一种包括上述焊缝识别跟踪装置的自动化焊接加工设备。

为了达到上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：

一种焊缝识别跟踪装置，包括焊接工作平台及设置于所述焊接平台上的空间三维伺服组件，所述空间三维伺服组件上连接有结构光视觉传感检测组件及磁光传感检测组件，所述结构光视觉传感检测组件用于发射横跨焊缝表面的激光条纹，并获取在所述激光条纹下的焊缝图像信息，所述磁光传感检测组件用于在磁场作用下对焊缝位置实时成像，所述还包括图像处理模块，用于将所述结构光视觉传感检测组件和磁光传感检测组件各自获得的图像信息综合处理，并计算得到焊缝的形状与位置信息。

优选的，上述焊缝识别跟踪装置中，所述磁光传感检测组件包括用于发生磁场的磁场发生器，以及在磁场作用下成像的磁光成像传感器，所述磁光成像传感器包括偏振分光镜及相配合的电荷耦合器，所述电荷耦合器用于接收由所述偏振分光镜反射后的、包含焊缝处磁场信息的光线，并以此成像。

优选的，上述焊缝识别跟踪装置中，所述空间三维伺服组件包括与所述焊接平台连接、用于推动所述焊接平台及工件进给的X轴伺服器，所述空间三维伺服组件还连接有用于执行焊接的焊接执行组件。

优选的，上述焊缝识别跟踪装置中，所述结构光视觉传感检测组件和磁光传感检测组件均安装固定于集成壳体，所述集成壳体一侧通过壳体安装板与所述空间三维伺服组件连接。

优选的，上述焊缝识别跟踪装置中，所述空间三维伺服组件还包括Z轴伺服器和Y轴伺服器，所述Z轴伺服器包括垂直于所述焊接平台设置的Z轴滑杆和安装固定于滑杆顶端的伺服电机，所述Y轴伺服器包括垂直于所述Z轴滑杆、并与所述Z轴滑杆滑动连接的Y轴滑杆，所述Y轴滑杆的一侧与所述集成壳体安装固定，所述Y轴滑杆的一端设置有伺服电机，所述Y轴滑杆的另一端与所述焊接执行组件安装固定。

优选的，上述焊缝识别跟踪装置中，所述结构光视觉传感检测组件包括设置于所述集成壳体顶部的结构光视觉传感器，所述集成壳体的底部与所述结构光视觉传感器对应的位置设置有用于透过结构光的结构光窗口。

优选的，上述焊缝识别跟踪装置中，所述磁光成像传感器安装固定于所述集成壳体内，所述集成壳体的底部与所述磁光成像传感器对应的位置设置有磁光窗口，所述磁光窗口两侧对称的设置有磁极结构。

优选的，上述焊缝识别跟踪装置中，所述结构光视觉传感器和所述磁光成像传感器均设置有伸出所述集成壳体顶面外的连接接头结构。