一种用于焊接维修机器人的维修量检测装置及检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于焊接维修机器人的维修量检测装置及检测方法，装置包括多级光路检测模块、微型处理器和将多级光路检测模块安装在焊接维修机器人前端机械臂上的让位连接机构，多级光路检测模块包括隔热外壳和安装在隔热外壳上的激光发射组件及激光接收组件，所述激光接收组件用于接收检测区域反射的激光并将数据传递给微型处理器；所述激光发射组件通过角度调整装置安装在隔热外壳上，通过角度调整装置可以调整多级光路检测模块的检测高度。本发明专利技术利用焊接维修机器人携带维修量检测装置对待检测工件进行激光扫描。然后利用数据处理进行维修量检测建模，指导焊接维修机器进行焊接维修加工。本发明专利技术结构简单，检测效率高，成本低廉。

An inspection device and method of maintenance quantity for welding maintenance robot

【技术实现步骤摘要】
一种用于焊接维修机器人的维修量检测装置及检测方法
本专利技术属于检测
，涉及一种工件表面检测技术，特别是涉及一种用于焊接维修机器人的维修量检测装置及检测方法。
技术介绍
堆焊技术将金属填充到缺损部分的工艺其本质依旧为焊接技术，但却是一种先进修复技术理念。利用此技术不仅可以保证装备的使用可靠性，而且可以使用可溶性材料进行表面或部分区域强化处理。在要求工业自动化、智能化的今天，依靠劳动密集型作业的手工焊接方法已不能满足现代工厂制造的要求，并且高级焊接技师也越来越少。焊接生产的自动化和智能化也可以保证焊接质量，降低生产成本，提高生产效率，改善劳动条件。因此利用机器人代替工人符合我国打造工业强国的发展趋势。采用人工和接触测量对待修复区域进行检测的方法不能和高效率的焊接机器人相匹配，且非接触测量技术更加成熟。依靠机器视觉的检测方法能够在恶劣环境中依旧保持检测的高精度，并且其效率和机器人属于同一频道。近年来基于激光三角测量原理的线激光三维扫描方法发展迅速，具有非接触、高效、信息量大的优点，能够保证焊接检测工作的高质量完成。在此背景下，专利技术一种应用于六轴全关节型焊接机器人的检测装置，为焊接机器人提供待焊接区域坡口和截面参数。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种用于焊接维修机器人的维修量检测装置及检测方法，解决现有技术中检测装置无法与焊接机器人匹配的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种用于焊接维修机器人的维修量检测装置，其特征在于：包括多级光路检测模块、微型处理器和将多级光路检测模块安装在焊接维修机器人前端机械臂上的让位连接机构，通过让位连接机构驱动多级光路检测模块处于检测区域进行检测或者远离检测区域；所述多级光路检测模块包括隔热外壳和安装在隔热外壳上的激光发射组件及激光接收组件，所述激光发射组件用于发射检测激光，所述激光接收组件用于接收检测区域反射的激光并将数据传递给微型处理器；所述激光发射组件通过角度调整装置安装在隔热外壳上，通过角度调整装置可以调整激光发射组件和激光接收组件之间的夹角，从而调整多级光路检测模块的检测高度。作为改进，所述让位连接机构包括太阳轮、内齿圈、驱动电机和多个行星小齿轮，所述太阳轮通知固定在焊接维修机器人的机械臂上，所述内齿圈同轴套设在太阳轮上，多个行星小齿轮啮合安装在内齿圈与太阳轮之间，其中一个行星小齿轮与驱动电机动力传动相连，所述隔热外壳固定安装在内齿圈上。作为改进，所述激光发射组件包括由激光发射器和透镜组，通过透镜组激光发射器发射的激光束转化成线激光；所述激光接收组件包括感光矩阵、镜片组和滤光片，工件待测表面反射的激光经过滤光片处理后，再由镜片组变焦，最后在感光矩阵上将光信号转换为数字信号。作为改进，所述角度调整装置包括齿盘、直齿条、滑块、导轨、复位弹簧、角度调整电机和异形凸轮，所述齿盘通过转动副安装在隔热外壳上，所述激光发射组件固定安装在齿盘上，直齿条与齿盘外圈的齿啮合相连，直齿条另一端固定在滑块，所述导轨固定安装在隔热外壳上，所述滑块配合安装在导轨上，所述异形凸轮和复位弹簧分别安装在滑块两侧，其中复位弹簧一端与隔热外壳相连，另一端与滑块相连，所述异形凸轮通过角度调整电机驱动旋转，所述异形凸轮上设有至少两个不同轴心距的接触面，利用不同轴心距的接触面与滑块接触配合复位弹簧，使得直齿条处于不同的位置，从而驱动齿盘处于多个旋转角度，从而完成激光发射组件的角度调整。作为改进，：所述导轨有两个，两个导轨与直齿条平行安装，所述滑块两端分别安装在两个导轨上。作为改进，所述异形凸轮上设有三个接触面，其中一个为一个接触面为圆形边，另外两个接触面为不同圆心距的切边。作为改进，所述隔热外壳采用聚苯硫醚材料制成。作为改进，所述的维修量检测装置还包括PC端数据处理系统，所述微型处理器通过无线或者有线与PC端数据处理系统进行数据交换，利用PC端数据处理系统处理维修量检测装置获取的数据和控制视觉焊接维修机器的动作。一种上述维修量检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，安装设备，检测通电状况，利用让位连接机构将多级光路检测模块调至扫描方向，根据实际工况的高度利用角度调整装置调整多级光路检测模块的级别，使激光接收组件采集状态达到最佳状态，并调用对应不同级别的标定关系；步骤2，标定完成后将设备移至工件待修复区域的边界处，在焊接维修机器人控制面板处设置以一定移动速度对带检测区域扫描；步骤3，焊接维修机器人扫描待加工区域，获得数据并经过微型处理器后传输至PC端数据处理系统；步骤4，初始信号为点云数据，由于在检测时会有干扰和误差，点云数据存在错误点和干扰点，采用基于PCL的滤波器去噪；步骤5，对去噪处理后的点云数据进行简化处理，采用给定最小距离点云采样法形成新的点云图；步骤6，将点云图相邻两点进行连接，由点成面，采用Delaunay三角剖分方法将连接面和相机标定得到的几何关系三维重构得到实际待加工区域三维模型；步骤7，提取待焊接加工区域的工艺参数，并发送至焊接维修机器人控制中心形成焊接轨迹和工艺参数；步骤8，启动驱动电机带动让位连接机构将多级光路检测模块转向远离待焊接区域的方向，避免在焊接过程中维修量检测装置和焊接加工表面或者工件发生碰撞。作为改进，：所述步骤4中，滤波器去噪具体方式如下：用户指定在点云数据中距离每个点一定范围内周围至少要有足够多的邻近点，否则就将该点删除，如果指定至少要有1个邻近点则A点被删除，如果指定至少要有2个邻近点则A、B两点被删除，如果指定至少要有3个点，A、B、C点同时被删除。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：1.将维修量检测装置安装在焊接维修机器人的第五轴上，利用焊接维修机器人进行扫描作业，不需另外搭建检测平台。2.将维修量检测装置利用让位连接机构安装于第五轴能有效地避免碰撞的发生，避免焊接作业出现事故，即利用了焊接机器人作为检测平台，又不对焊接机器人的焊接作业造成干扰，一举两得。3.采用隔热外壳保护维修量检测装置，一方面避免了焊接作业产生的光和热不会影响检测，另一方面美观并且有效保护精密元件不受灰尘影响。附图说明图1为维修量检测装置安装在焊接维修机器人上整体结构图；图2为维修量检测装置整体结构图；图3为让位连接组件整体结构图；图4为第五轴整体结构图；图5为本专利技术实施例中点云数据去噪原理示意图；图6为本专利技术实施例中改进的最小二乘法原理示意图。1-激光发射组件，11-激光发射器，12-透镜组，2-激光接收组件，21-感光矩阵，22-镜片组，23-滤光片，3-隔热外壳，4-微型处理器，5-让位连接机构，51-太阳轮，52-内齿圈，53-驱动电机，54-行星小齿轮，6-角度调整装置，61-齿盘，62-直齿条，63-滑块，64-导轨，65-复位弹簧，66-异形凸轮，7-供电组件，8-PC端数据处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于焊接维修机器人的维修量检测装置，其特征在于：包括多级光路检测模块、微型处理器和将多级光路检测模块安装在焊接维修机器人前端机械臂上的让位连接机构，通过让位连接机构驱动多级光路检测模块处于检测区域进行检测或者远离检测区域；所述多级光路检测模块包括隔热外壳和安装在隔热外壳上的激光发射组件及激光接收组件，所述激光发射组件用于发射检测激光，所述激光接收组件用于接收检测区域反射的激光并将数据传递给微型处理器；所述激光发射组件通过角度调整装置安装在隔热外壳上，通过角度调整装置可以调整激光发射组件和激光接收组件之间的夹角，从而调整多级光路检测模块的检测高度。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于焊接维修机器人的维修量检测装置，其特征在于：包括多级光路检测模块、微型处理器和将多级光路检测模块安装在焊接维修机器人前端机械臂上的让位连接机构，通过让位连接机构驱动多级光路检测模块处于检测区域进行检测或者远离检测区域；所述多级光路检测模块包括隔热外壳和安装在隔热外壳上的激光发射组件及激光接收组件，所述激光发射组件用于发射检测激光，所述激光接收组件用于接收检测区域反射的激光并将数据传递给微型处理器；所述激光发射组件通过角度调整装置安装在隔热外壳上，通过角度调整装置可以调整激光发射组件和激光接收组件之间的夹角，从而调整多级光路检测模块的检测高度。


2.如权利要求1所述的维修量检测装置，其特征在于：所述让位连接机构包括太阳轮、内齿圈、驱动电机和多个行星小齿轮，所述太阳轮通知固定在焊接维修机器人的机械臂上，所述内齿圈同轴套设在太阳轮上，多个行星小齿轮啮合安装在内齿圈与太阳轮之间，其中一个行星小齿轮与驱动电机动力传动相连，所述隔热外壳固定安装在内齿圈上。


3.如权利要求2所述的维修量检测装置，其特征在于：所述激光发射组件包括由激光发射器和透镜组，通过透镜组激光发射器发射的激光束转化成线激光；所述激光接收组件包括由感光矩阵、镜片组和滤光片，工件待测表面反射的激光经过滤光片处理后，再由镜片组变焦，最后在感光矩阵上将光信号转换为数字信号。


4.如权利要求2所述的维修量检测装置，其特征在于：所述角度调整装置包括齿盘、直齿条、滑块、导轨、复位弹簧、角度调整电机和异形凸轮，所述齿盘通过转动副安装在隔热外壳上，所述激光发射组件固定安装在齿盘上，直齿条与齿盘外圈的齿啮合相连，直齿条另一端固定在滑块，所述导轨固定安装在隔热外壳上，所述滑块配合安装在导轨上，所述异形凸轮和复位弹簧分别安装在滑块两侧，其中复位弹簧一端与隔热外壳相连，另一端与滑块相连，所述异形凸轮通过角度调整电机驱动旋转，所述异形凸轮上设有至少两个不同轴心距的接触面，利用不同轴心距的接触面与滑块接触配合复位弹簧，使得直齿条处于不同的位置，从而驱动齿盘处于多个旋转角度，从而完成激光发射组件的角度调整。


5.如权利要求4所述的维修量检测装置，其特征在于：所述导轨有两个，两个导轨与直齿条平行安装，所述滑块两端分别安装在两个导轨上。

【专利技术属性】
技术研发人员：卢红，吴子栋，凌鹤，刘博文，马明天，李硕，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42