专利名称：焊接熔池表面视觉采集装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及视觉采集装置，尤其是焊接熔池表面视觉采集装置。
背景技术：
焊接作为一种重要的加工工艺，广泛应用于机械制造、汽车、造船、石化等现代制造工业中。手工焊接对焊工技能要求较高，且存在劳动强度大，生产效率低等问题，为此实现自动化焊接是焊接技术发展的重要方向。虽然焊接机器人的应用已经大幅度提高了生产率，焊缝跟踪等传感器也使机器人具有了一定适应外部环境变化的能力，但目前机器人的智能水平与高级焊工在保证焊接质量上还有相当的差距。熟练的焊工能够通过观测焊接熔池表面的变化来调整焊接参数，最终获得高质量的焊接接头，这说明焊接熔池表面包含了足够的信息来判断焊接质量，如熔透状态等。用熔池的二维信息来进行熔透控制就可能出现质量问题，因此能够观察和测量熔池表面的三维形貌将是下一代自动焊接设备必须具有的基本能力。焊接熔池三维形貌的观测的实现有两种运动方式其一是被焊接件静止，焊枪和视觉采集装置运动；其二是焊枪和视觉采集装置静止，被焊接件运动。目前，焊接熔池视觉采集装置主要是实验室自制或选用多自由度的调整装置，没有专门应用于焊接熔池三维形貌获取的专用装置。

发明内容
本发明是针对焊枪和视觉采集装置静止，被焊接件运动情况的焊接熔池三维形貌获取的专用装置，具备多个调节自由度，可以实现摄像机观测位置和姿态的灵活调整。本装置主要包括支架1，螺钉2、17、20，横梁3，蜗杆减速器4，手柄5，角接触轴承
6、7、9、13，摆臂8，螺母10，直线滚动轴承11，圆棒12，丝杠14，安装架15，轴16，直线导轨 18，滑块19，摄像机21。支架I和地面固联在一起，横梁3水平放置和支架I连接在一起，横梁3的水平位置可微调，横梁3和支架I通过螺钉2固定。横梁3的右端和摆臂8的左端通过角接触轴承6、7相连接形成回转副，角接触轴承6、7纵向相对布置。摆臂8在角接触轴承6上部的一端和蜗杆减速器4的输出端连接，蜗杆减速器4的输入端安装手柄5。摆臂8水平布置， 摆臂8的右端分别布置圆棒12和丝杠14，圆棒12和丝杠14竖直布置。丝杠14的上端布置角接触轴承9、下端布置角接触轴承13，角接触轴承9、13相对布置。螺母10安装在丝杠 14上，形成丝杠螺母副。直线滚动轴承11安装在圆棒12上形成滚动直线副。螺母10和直线滚动轴承11通过安装架15相连接。安装架15上布置轴16，直线导轨18通过轴16和安装架15形成回转副，直线导轨18和安装架15通过螺钉17固定。滑块19布置在直线导轨 18上并和直线导轨18形成直线运动副，滑块19通过螺钉20固定于直线导轨18上。摄像机21安装在滑块19上。该装置是针对焊枪和视觉采集装置静止，被焊接件运动情况的焊接熔池三维形貌获取的专用装置，具备微调回转中心的位置、调整摆角、调整高度、调整俯仰角度、调整摄像机和被焊接工件距离等多个自由度的调节，并且负重比较大的两个自由度实现自锁，其中摆角调整通过蜗杆减速器4实现自锁、高度调整通过合理选择丝杠14和螺母10实现自锁， 从而实现摄像机观测位置和姿态的灵活调整。


图I是本发明结构示意图。
具体实施例优选实施例被焊接件安装在一个单自由度运动机构上，如安装在一个直线导轨上的滑块上，焊接时被焊接件随滑块运动。首先，把支架I布置在被焊接件及运动机构左侧，并和地面固联在一起，横梁3水平放置和支架I连接在一起，横梁3的水平位置可微调， 横梁3和支架I通过螺钉2固定。横梁3的右端和摆臂8的左端通过角接触轴承6、7相连接形成回转副，角接触轴承6、7纵向相对布置。摆臂8在角接触轴承6上部的一端和蜗杆减速器4的输出端连接，蜗杆减速器4的输入端安装手柄5。摆臂8水平布置，摆臂8的右端分别布置圆棒12和丝杠14，圆棒12和丝杠14竖直布置。丝杠14的上端布置角接触轴承9、下端布置角接触轴承13，角接触轴承9、13相对布置。螺母10安装在丝杠14上，形成丝杠螺母副。直线滚动轴承11安装在圆棒12上形成滚动直线副。螺母10和直线滚动轴承11通过安装架15相连接。安装架15上布置轴16，直线导轨18通过轴16和安装架15 形成回转副，直线导轨18和安装架15通过螺钉17固定。滑块19布置在直线导轨18上并和直线导轨18形成直线运动副，滑块19通过螺钉20固定于直线导轨18上。摄像机21安装在滑块19上。装置调整首先调整支架I和横梁3的相对位置，使横梁3和摆臂8构成的回转副的回转中心正对被焊接件的中心，调整完毕拧紧螺钉2。接着旋转手柄5，手柄5旋转运动经过蜗杆减速器4减速后带动摆臂8实现水平摆动，从而实现摆角的调整。接着再旋转丝杠14，丝杠14带动螺母10运动，由于安装架15、螺母10和直线滚动轴承11固联在一起, 从而由于螺母10和直线滚动轴承11组成的直线运动副的导向作用，使安装架15实现上下的直线运动，完成高度的调整。接着用手调节直线导轨18和安装架15的夹角，实现俯仰角度的调整，调整后拧紧螺钉17，锁定直线导轨18和安装架15的夹角。最后用手调整滑块 19在直线导轨18的位置后拧紧螺钉20将滑块18固定。至此，完成摄像机21空间位置和姿态的调整。
权利要求
1.一种焊接熔池表面视觉采集装置，包括支架(1)，螺钉(2、17、20)，横梁(3)，蜗杆减速器(4)，手柄(5)，角接触轴承(6、7、9、13)，摆臂(8)，螺母(10)，直线滚动轴承(11)，圆棒(12)，丝杠(14)，安装架(15)，轴(16)，直线导轨(18)，滑块(19)，摄像机(21)，其特征在于，支架(I)和地面固联在一起，水平位置可微调的横梁(3 )水平放置和支架(I)连接在一起，横梁(3)和支架(I)通过螺钉(2)固定，横梁(3)的右端和摆臂(8)的左端通过角接触轴承(6、7)相连接形成回转副，角接触轴承(6、7)纵向相对布置，摆臂(8)在角接触轴承(6) 上部的一端和蜗杆减速器(4)的输出端连接，蜗杆减速器(4)的输入端安装手柄(5)，摆臂 (8)水平布置，摆臂(8)的右端分别布置圆棒(12)和丝杠(14)，圆棒(12)和丝杠(14)竖直布置，丝杠(14)的上端布置角接触轴承(9)、下端布置角接触轴承(13)，角接触轴承(9、13) 相对布置，螺母(10)安装在丝杠(14)上，形成丝杠螺母副，直线滚动轴承(11)安装在圆棒 (12)上形成滚动直线副，螺母(10)和直线滚动轴承(11)通过安装架(15)相连接，安装架 (15)上布置轴(16)，直线导轨(18)通过轴(16)和安装架(15)形成回转副，直线导轨(18) 和安装架(15)通过螺钉(17)固定，滑块(19)布置在直线导轨(18)上并和直线导轨(18)形成直线运动副，滑块(19)通过螺钉(20)固定于直线导轨(18)上，摄像机(21)安装在滑块 (19)上。
全文摘要
一种焊接熔池表面视觉采集装置，包括支架(1)，螺钉(2、17、20)，横梁(3)，蜗杆减速器(4)，手柄(5)，角接触轴承(6、7、9、13)，摆臂(8)，螺母(10)，直线滚动轴承(11)，圆棒(12)，丝杠(14)，安装架(15)，轴(16)，直线导轨(18)，滑块(19)，摄像机(21)。能实现摄像机观测位置和姿态的灵活调整。
文档编号G01B11/24GK102589473SQ20121007593
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月21日 优先权日2012年3月21日
发明者张付祥, 李文忠 申请人:河北科技大学