激光寻缝装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种激光寻缝装置和方法。所述激光寻缝装置包括：外壳、激光器、相机、透镜组件和防护组件。所述外壳用于封装所述激光器、所述相机和所述透镜组件。所述防护组件用于保护所述激光器、所述相机和所述透镜组件免受外部环境的污染。所述激光器用于发射激光线，所述激光线覆盖焊缝的至少一部分。所述相机用于采集所述激光线的图像，并且设置成使得所述相机的感光面与所述激光器发射的所述激光线成一角度。所述透镜组件与所述相机彼此倾斜地设置，使得透过所述透镜组件投射到所述相机的图像中包含所述激光线。基于所述激光线的图像得到所述焊缝的实际信息。本发明专利技术的激光寻缝装置结构紧凑，同时还具备较高的光学识别精度。同时还具备较高的光学识别精度。同时还具备较高的光学识别精度。

【技术实现步骤摘要】
激光寻缝装置和方法


[0001]本专利技术涉及自动化焊接领域，具体地涉及激光寻缝装置和方法。

技术介绍

[0002]焊接作为一种传统加工工艺在实际的工业生产制造中扮演着重要角色，在船舶、航天、建筑、轨道交通等领域经常对金属板材进行焊接操作以实现复杂结构。目前金属板材的焊接操作仍然是主要依靠人工完成，人工焊接作业的焊接质量取决于每个工人的熟练程度及技术能力的高低，其焊接质量难以把控，并且加工效率较低。另外，实际的焊接操作环境伴有大量的光辐射、热辐射和烟尘，环境相当恶劣，对工作人员的身体健康会带来巨大危害。
[0003]随着科技的发展，自动化焊接技术逐渐成为该领域的一个热点。在自动化焊接过程中必须要有一个工具模仿人的眼睛来识别金属板材之间的缝隙，进一步引导工业机器人按照识别到的缝隙进行焊接操作。这个模仿人眼来识别缝隙的工具一般称为寻缝装置。然而，现有的寻缝装置存在识别分辨率低的问题，这会导致焊接质量下降，带来巨大的安全隐患；同时现有的寻缝装置结构尺寸偏大，对一些角落位置难以进行扫描焊接，所以有必要研究一种光学识别精度高、结构紧凑的激光寻缝装置以代替人工作业。

技术实现思路

[0004]本专利技术就旨在克服现有技术中的上述和/或其它问题。本专利技术提供的激光寻缝装置结构紧凑，同时还能够提供高精度的光学识别；本专利技术提供的激光寻缝方法使用该激光寻缝装置来确定焊缝的实际位置，从而可以大大提高焊接加工的精度和效率。
[0005]根据本专利技术的第一方面，提供了一种激光寻缝装置，包括外壳、激光器、相机、透镜组件和防护组件。所述外壳用于封装所述激光器、所述相机和所述透镜组件。所述防护组件用于保护所述激光器、所述相机和所述透镜组件免受外部环境的污染。所述激光器用于发射激光线，所述激光线覆盖焊缝的至少一部分。所述相机用于采集所述激光线的图像，该相机设置成使得所述相机的感光面与所述激光器发射的所述激光线成一角度，所述透镜组件与所述相机彼此倾斜地设置，通过所述相机、所述激光器和所述透镜组件的上述布置，使得透过所述透镜组件投射到所述相机的图像中包含所述激光线。可基于所述激光线的图案来得到所述焊缝的实际信息。
[0006]本专利技术的激光寻缝装置通过对激光器、相机和透镜组件所做的独特布置，能够清晰地获得包含激光线与所述焊缝相交所形成的图案，基于该图案可以获得高精度的焊缝位置信息，这有助于实现自动化地引导焊接操作。同时，借助这种独特的布置，还可以使结构紧凑，从而使激光寻缝装置能够更容易地在角落或狭窄位置进行操作。
[0007]较佳地，在根据本专利技术的激光寻缝装置中，当所述激光线投射在所述激光寻缝装置的工作视距范围内时，所采集的所述激光线的图像可以最为清晰。
[0008]较佳地，在根据本专利技术的激光寻缝装置中，所述防护组件可包括防护片盖板和透
明防护片。所述透明防护片可安装在所述防护片盖板与所述激光器和所述透镜组件之间，用于保护所述激光器和所述透镜组件等部件免受外部环境的污染，同时不影响所述激光器和所述相机等实现其光学功能。所述透明防护片可以是可更换的，从而可以方便且低成本地维护防护组件。
[0009]较佳地，在根据本专利技术的激光寻缝装置中，所述防护片盖板中可设置有激光线透射孔、透镜组件透光孔和盖板气道。所述激光器的所述激光线可以从所述激光线透射孔穿过所述透明防护片射出，而外部光线可以从所述透镜组件透光孔处穿过所述透明防护片到达所述透镜组件。所述盖板气道可以与所述激光线透射孔和所述透镜组件透光孔气体连通，当气体通过所述盖板气道流出到所述激光线透射孔和所述透镜组件透光孔时，可以吹扫所述激光线透射孔和所述透镜组件透光孔处的所述透明防护片的表面，从而去除表面上的污染颗粒。
[0010]较佳地，根据本专利技术的激光寻缝装置可进一步包括吹气组件，所述吹气组件可包括气管接头、气路通道和出气孔。所述气管接头可用于接收外部气体，所述气管接头可设置在所述外壳上并且连接到设置在所述外壳中的所述气路通道。所述气路通道可设置成邻近经过所述激光器和所述相机并且连接到设置在所述透明防护片中的所述出气孔。所述出气孔可对接到所述盖板气道，使得所述外部气体通过所述盖板气道从所述激光线透射孔与所述透镜组件透光孔流出。可以通过所述吹气组件提供气体，从而对所述激光器和所述相机进行冷却，并且将该气体导入所述盖板气道，以吹扫所述激光线透射孔和所述透镜组件透光孔处的所述透明防护片的表面。
[0011]较佳地，在根据本专利技术的激光寻缝装置中，所述防护组件可进一步包括防飞溅盖板和致动元件。所述防飞溅盖板可设置在所述防护片盖板之上，而所述致动元件可用于开启和闭合所述防飞溅盖板。当所述防飞溅盖板闭合时，所述防飞溅盖板可将所述防护片盖板中的所述激光线透射孔和所述透镜组件透光孔与外部环境遮蔽；当所述防飞溅盖板开启时，所述激光线透射孔和所述透镜组件透光孔可以不受所述防飞溅盖板的遮挡。由此，可通过闭合所述防飞溅盖板来保护从所述防护片盖板暴露的所述透明防护片不受外部环境的影响，例如免受焊接操作时的光辐射、热辐射和烟尘等的影响，并且可通过开启所述防飞溅盖板来允许所述寻缝装置通过所述激光器和所述相机来进行寻缝操作。
[0012]较佳地，根据本专利技术的激光寻缝装置可进一步包括接近开关和透明防护片指示灯。所述接近开关可邻近所述透明防护片设置，用于检测所述透明防护片是否正确安装。基于所述接近开关的检测结果，所述透明防护片指示灯可用于指示所述透明防护片是否正确安装。所述接近开关和所述透明防护片指示灯可用于提醒用户是否正确安装所述透明防护片，从而避免由于未正确安装透明防护片而导致所述激光寻缝装置的内部组件(诸如相机、激光器)受到外部环境的污染。
[0013]较佳地，在根据本专利技术的激光寻缝装置中，所述透镜组件可进一步包括滤光镜，所述滤光镜可设置在所述透镜组件与所述透明防护片之间，用于对将要通过所述透镜组件的光进行过滤，使得所述相机采集的图片中更容易识别出所述激光线。
[0014]较佳地，在根据本专利技术的激光寻缝装置中，所述激光器可进一步包括保护镜，所述保护镜可设置在所述激光器与所述透明防护片之间，用于防止外部的灰尘或高温飞溅物损坏所述激光器，同时不影响所述激光器的输出能量。
[0015]较佳地，根据本专利技术的激光寻缝装置可进一步包括工作状态指示灯，用于为用户指示所述激光寻缝装置的当前工作状态。
[0016]根据本专利技术的第二方面，提供一种激光寻缝方法，包括以下步骤：使用本专利技术的激光寻缝装置，根据焊缝的预计位置来规划所述激光寻缝装置的移动轨迹；以及基于所述移动轨迹来移动所述激光寻缝装置以捕获包含焊缝的一系列图像，同时通过分析所述图像来确定所述焊缝的实际位置。
[0017]上述激光寻缝方法通过使所述激光寻缝装置以预定路径在焊缝上移动来自动获取焊缝的图像，进而得到焊缝的实际位置，从而能够根据该焊缝的实际位置自动化地进行焊接作业而无需人工介入，由此可避免工作人员暴露在焊接作业的恶劣环境中，同时还具备较高的光学识别精度。
[0018]较佳地，根据本专利技术的激光寻缝方法可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光寻缝装置，包括：外壳，用于封装激光器、相机和透镜组件；以及防护组件，用于保护所述激光器、所述相机和所述透镜组件免受外部环境的污染，其中，所述激光器用于发射激光线，所述激光线覆盖焊缝的至少一部分，所述相机用于采集所述激光线的图像，所述相机设置成使得所述相机的感光面与所述激光器发射的所述激光线成一角度，所述透镜组件与所述相机彼此倾斜地设置，使得透过所述透镜组件投射到所述相机的图像中包含所述激光线，并且其中，基于所述激光线的图像得到所述焊缝的实际信息。2.如权利要求1所述的激光寻缝装置，其特征在于，当所述激光线投射在所述激光寻缝装置的工作视距范围内时，所采集的所述激光线的图像最为清晰。3.如权利要求1所述的激光寻缝装置，其特征在于，所述防护组件包括：防护片盖板；以及安装在所述防护片盖板与所述激光器和所述透镜组件之间的可更换的透明防护片。4.如权利要求3所述的激光寻缝装置，其特征在于，所述防护片盖板中设置有激光线透射孔、透镜组件透光孔和盖板气道，所述盖板气道与所述激光线透射孔和所述透镜组件透光孔气体连通。5.如权利要求4所述的激光寻缝装置，进一步包括吹气组件，所述吹气组件包括气管接头、气路通道和出气孔，其中，所述气管接头设置在所述外壳上并且连接到设置在所述外壳中的所述气路通道，所述气管接头用于接收外部气体，所述气路通道设置成邻近经过所述激光器和所述相机，并且连接到设置在所述透明防护片中的所述出气孔，且所述出气孔对接到所述盖板气道，使得所述外部气体通过所述盖板气道从所述激光线透射孔与所述透镜组件透光孔流出。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢琳，刘立涛，郭震东，余嘉玮，
申请(专利权)人：上海柏楚数控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：