大型圆管自动焊机头的微型摄像头保护壳体及支架制造技术

本实用新型专利技术专利公开了大型圆管道智能焊机头上安装的高清微型摄像头保护壳体及具有四个自由度的支撑机架结构，保证摄像头在距焊弧10cm左右内，以合适的空间观察角，正对焊弧产生的熔滴过渡、下落堆积并与管道母材熔合成缝的物理过程，操作者根据机头行走到的管道缝上的“钟点位置信息”，可实时决策进行人工干预调整工艺参数，或维持原参数不变，或是仍由位置信息送给电焊机，由接口电路指令焊机调用巳注入的工艺参数，再进行后续的自动焊接操作过程。在这一进程中，摄像头壳体必须正对焊接弧光，经受焊弧高温辐射、飞溅火花冲击，本实用新型专利技术专利采用“方球方”的铝质薄壳结构，辅以多自由度运动的压簧拉杆支撑组件，将摄像头推到合适的空间观察角位置，可做到既小巧玲珑又能很好地适应这一恶劣环境，保护摄像头能输出清晰的视频信号，解决了在焊弧条件下实时监测显示，实现了远控智能焊接操作功能。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及大型圆管道自动焊机头上安装的高清微型摄像头的保护壳体及其具有四个自由度调节的支撑机架结构，用于大型圆管连接自动焊接时焊缝质量监测，实时观察电弧焊接热状态并熔合成缝的物理过程，也可用于大型容器和平面自动焊接时焊缝质量监测。
技术介绍
长期以来，大型长圆管的对接，如输油管、天然气管的焊接，都由人工手焊操作，劳动强度大，要求技术高，特别是新建远距离输油气管线铺设工程，绝大部分都是野外条件下施工，工作环境恶劣，要求工期短，施工企业望短期快速培训高素质焊工，十分迫切，难度很大。上世纪六十年代末期，美国CRC公司率先将熔化极全位置焊接技术应用于管道施工并逐步发展，德国、荷兰、英国、法国以及加拿大等五国，多家公司相继开发、推出产品，夕卜形各异，但有两条共性技术:一是焊枪有上、下，左右和倾角三维运动调节控制，二是电弧焊接参数由人工调节发展过渡到电动和单片机控制。我国近十年，相继从美国CRC和英国NOREAST引进机头，并在我国“西气东输”工程上使用。引进的机头多为原始型，人工操控，其显示简单，工艺参数为英文初级代码，给我们培训不便，普及推广困难。近些年我国着力能源建设，不仅“西三线”开工在即，对外与中亚多国合作管道建设任务，对我国都是十分紧急繁重的战略工程。现在将摄像监视用于监视焊机焊接状态，使开发的焊接设备从人工操控发展到智能化操作，实现“微机化、电动化、本土化和大众化”目标，以期改善焊工劳动强度，并高质量加快建设速度，实现这一目标的前题，便是首先解决摄像头能正对焊接弧光工作的技术问题:耐强光，耐高热，耐焊接飞溅冲击，防电磁干扰，以及如何将摄像头简单、可靠接近电弧，又如何传输视频信号并与焊接操作协同等。我们从两个方面入手，一是对摄像头加壳体实现隔离保护，二是协作对摄像头工作电路进行保护。
技术实现思路
本技术在于采用大型圆管道自动焊机头上安装的高清微型摄像头的保护壳体及其具有四个自由度调节的支撑机架结构，用于大型圆管连接自动焊接时焊缝质量监测，以合适的观察角度保证摄像头在距焊弧1cm左右内实时观察电弧焊接热状态并熔合成缝的物理过程，直接实时看到焊丝熔滴过程，落下与管道母材热熔堆积形成焊缝的物理过程，与此同时，同步记录存储视频图像作事后分析研宄。这样的设备无需操作者贴近焊弧，可减轻劳动强度和改善工作环境。操作者也可以酌情进行人工干预调节，或者仍由设置参数实施焊接，实现人工兼容的智能化。电弧的特点是光能极强，动态范围很大，弧光频率宽而杂，实现TV的良好监视，除电子电路采取必要措施外，镜头的防光、防热和耐焊接飞溅冲击，调节使用方便，就是本项保护壳体和支架结构的内容。具体结构如图1示。【附图说明】图1是本技术的结构示意图。图中1、摄像头保护壳体；2、高清针孔型摄像头；3、摄像头电源和视频输出座；4、支架球头绞链安装座；5、球头绞链；6、TV支架前臂杆；7、压簧平衡拉杆；8、TV支架前臂连接块；9、TV支架大臂；10、支架盒转轴；11、支压盒内压簧；12、大臂调节销钉；13、支架盒压力调节盖；14、智能焊机头主梁板。【具体实施方式】如图1示，一个“方球方”形的轻型铝质薄壳体结构，内装高清针孔摄像头，摄像头供电和视频输出信号从方形后盖上的插座进出，视频到无线遥控盒上的5寸LCD显视，可用无线传输适宜“外焊”工艺或有线传输适用“内焊”工艺两种方式之一选择，操作者凭着实时图像和盒上按键旋钮动作，可实现远离刺眼的焊接弧光、焊药燃烧烟熏、金属飞溅灼烫之苦，而进行可靠的焊缝焊接工作；壳体“前方”为方便插取滤光板，附在球台形壳体的前端，其方框尺寸大小与镜头正常视角范围匹配对接；壳体中间部分为球台形，由同心球面构成双层薄壳结构，外表面为全球台圆弧，后面转为正方形段，使壳体外部轮廓呈“方球方”形的三段结构；与之相应的内薄壳内表面段，则分割成更小的球台和圆柱两部分相衔接，前面更小的球台留作装摄像头圆柱形的镜头筒空间，后续的圆柱体段再次改形为方形段，而与外面的正方形合成内外皆方的壳体，之后用一个带插座的后盖罩住，形成一个完整的电弧光环境下的摄像监控头。此种结构设计，外球表面有不易粘积飞溅，散射弧光、减少吸热作用。内壳表面形成的小球台装圆筒形镜头，有相对宽裕的空间，紧接的圆柱形转内方界面，刚好用来搁内方形的底面，同时在前端形成一个气体不易流动的隔热腔体。壳体后端的方形尺寸与摄像头电路盒尺寸匹配，并小于壳体中间球面直径，这又使电路环境得到较大屏蔽隔离，一定程度上减少了焊弧产生的杂散频谱对视频信号干扰。壳体后方部位有一圆扣，可套在支架绞链座上的球头轴上，整个壳体又可绕此球轴旋转固定，这根球轴在绞链机构里，又可绕其中心轴旋轴，有24度的立体活动范围，如Ω不O装有摄像头的保护壳体安装在机头主梁板上，随着机头在行走轨道上做半圆或圆周路径运动，为保证摄像头的空间观察角不变，设计了一套可上下、左右可收展，在支架平面任何位置可停的支撑机架结构，如图1中序号6—一13示。序号9为支架大臂，前端通过连接块与可动支架相连，后端与支架盒转轴一起组成相对主梁板的调节盒，只要外拉大臂可按每档19° 一级，六档114°范围内绕OX轴转动，到位之后将大臂调节销钉插入定位孔中即可。若沿着支架大臂滑动前臂连接块，即间接调整了摄像头相对焊枪电弧的观察距离。支架的前臂由3段支杆AB、BC、CD和连接块的AD等效杆组成平面四边形，A、B、C和D四个连接头转动副，因此收展自如。在BC杆上演变一个球头绞链安装座，如图1序号4，其上装一个球头绞链，如序号5，绞链轴最后与摄像头壳体相连。以上众多连接点都是可动的，便于避开机头其它因素遮挡，寻得因人、因势而异的最佳观察角方向。前臂上的序号7，为压簧平衡拉杆，它的作用是在支架平面内收展支架时，调定摄像观察角后，无论机头行进和焊枪摆动过程中，观察角都稳定不变，保证机头完美实现焊接工作。【主权项】1.大型圆管自动焊机头的微型摄像头保护壳体及支架，大型圆管道自动焊机头上安装的高清摄像头保护壳体及具有四个自由度调节的支撑机构，保证摄像头在距焊弧1cm左右内，以最佳的空间观察角，正对焊弧产生的熔滴过渡，下落堆积与管道母材熔合成缝的物理过程，摄得的视频输出可以无线和有线方式传输到无线遥控盒上显示和同步记录保存，操作者可以在离焊缝较远处，使用独立的遥控盒完成全部正常操作控制；保护壳体为“方球方”结构，前“方槽”装方形滤光板，有玻离切割容易，破损后取插安装方便；中间为同心的内外部分球面构成的薄壳结构，本段外表面由单一球面形成一球台，之后再转为方形，薄壳对应的内表面段，则由更短的球面和一圆柱相接构成，之后再转内方形，内外表面转接的方形重叠嵌套，组成安放电路盒的方盒体；方盒开口端用盖罩住，盖中间装供电和视频输出插座，形成一完整的自动焊机头摄像头保护壳体；壳体装在有四个自由度的支撑架末端，能在调整支架姿态过程中，找到一个最佳的、正对焊枪电弧的方向角，由于压簧平衡拉杆的作用，使得机头在轨道行进和焊枪摆动过程中，这个方向角稳定不变，最终实现完美的焊接操作。2.根据权利要求1所述的大型圆管自动焊机头的微型摄像头保护壳体及支架，其特征在于保证摄像头能在最佳角度近距离观察焊接热状态演变过程，输出的高清晰视频信号传到操作者处，能及时显视本文档来自技高网...

【技术保护点】
大型圆管自动焊机头的微型摄像头保护壳体及支架，大型圆管道自动焊机头上安装的高清摄像头保护壳体及具有四个自由度调节的支撑机构，保证摄像头在距焊弧10cm左右内，以最佳的空间观察角，正对焊弧产生的熔滴过渡，下落堆积与管道母材熔合成缝的物理过程，摄得的视频输出可以无线和有线方式传输到无线遥控盒上显示和同步记录保存，操作者可以在离焊缝较远处，使用独立的遥控盒完成全部正常操作控制；保护壳体为“方球方”结构，前“方槽”装方形滤光板，有玻离切割容易，破损后取插安装方便；中间为同心的内外部分球面构成的薄壳结构，本段外表面由单一球面形成一球台，之后再转为方形，薄壳对应的内表面段，则由更短的球面和一圆柱相接构成，之后再转内方形，内外表面转接的方形重叠嵌套，组成安放电路盒的方盒体；方盒开口端用盖罩住，盖中间装供电和视频输出插座，形成一完整的自动焊机头摄像头保护壳体；壳体装在有四个自由度的支撑架末端，能在调整支架姿态过程中，找到一个最佳的、正对焊枪电弧的方向角，由于压簧平衡拉杆的作用，使得机头在轨道行进和焊枪摆动过程中，这个方向角稳定不变，最终实现完美的焊接操作。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谢邑明，
申请(专利权)人：成都天府新区立元自动化焊接设备研发有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51