本实用新型专利技术涉及视觉检测装置，具体是一种用于机器人激光焊接过程中视觉传感获取焊后表面形貌质量，跟踪焊前焊缝路线和实时监测激光焊接熔池变化的视觉传感检测装置。目的是提供一种用于机器人激光焊接的视觉检测传感装置，该视觉检测传感装置应具有能同时获取焊后表面形貌质量、跟踪焊前焊缝路线以及实时监测激光焊接熔池变化的特点，且结构简单合理，操控方便。本实用新型专利技术提供的技术方案是：一种视觉检测传感装置，包括设置在夹具上的机壳，其特征在于：所述机壳内包括：光照射装置，成像系统，光学镜头组件，光反射装置，机械调整装置。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及视觉检测装置，具体是一种用于机器人激光焊接过程中视觉传感 获取焊后表面形貌质量，跟踪焊前焊缝路线和实时监测激光焊接熔池变化的视觉传感检测直O
技术介绍
目前，应用于焊接机器人上的传感方式多种多样，在这些传感方法中，由于视觉传 感方式具有信息量大、非接触、快速、高精度及检测范围大等优点，受到广大焊接工作者的 喜爱；现已成为机器人焊接传感器方面的研究热点。现有机器人激光焊接视觉传感器中，大多采用主动视觉和被动视觉两种方式分别 解决焊前跟踪焊后形貌检测和在线熔池监测。主动式视觉检测传感器主要是利用激光束经 过柱面镜形成激光平面，投射到焊枪前方的工件焊缝上，通过滤光片过滤其他波段杂光，只 穿透激光光波波段的结构光，最后摄像机成像，视觉传感器采集焊缝激光图像，通过图像处 理计算焊缝位置，并转换成模拟信号或无线信号输出，以达到控制焊接机器人实现焊缝自 动跟踪的目的。被动视觉主要是利用焊接时产生的激光，先进行强光反射，不通过线性结构 光激光器，用减光片使光减弱，再通过滤光片过滤杂光，最后到达摄像机获得图像；由于两 种视觉方式采用的是独立的装置；使用时需要分开进行，功能单一，使用较为复杂。针对上述问题，现有科技人员通过在机器人末端增加电动滑块将焊缝跟踪和焊后 形貌检测两个传感器组合在一起，虽然将两个功能单一的传感器连接在一起，但使用时仍 然存在操控复杂，使用稳定性差，检测结果不准确等问题。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是克服上述
技术介绍
的不足，提供一种用于机器 人激光焊接的视觉检测传感装置，该视觉检测传感装置应具有能同时获取焊后表面形貌质 量、跟踪焊前焊缝路线以及实时监测激光焊接熔池变化的特点，且结构简单合理，操控方 便。本技术提供的技术方案是一种视觉检测传感装置，包括设置在夹具上的机 壳，其特征在于所述机壳内包括光照射装置，包括一字线性结构光激光器及其镜片组；成像系统，包括CXD或CMOS摄像机拍摄装置；光学镜头组件，包括设置在机壳内的光学镜头组、滤光片、减光片和设置在机壳底 部的防护玻璃，所述的光学镜头组、滤光片安装在CCD或CMOS摄像机的底端；减光片安装在 机壳后盖上；所述的光学镜头组、滤光片和减光片的中心连线与摄像机的入射光线位于同 一条直线上；光反射装置，包括安装在机壳内与光照射装置、成像系统光路连接的固定反射镜 和活动反射镜；该固定反射镜与活动反射镜相互平行，且活动反射镜沿水平方向前后移4动；机械调整装置，包括将光照射装置、成像系统、光学镜头组件、光反射装置固定在 机壳内的固定座和紧定螺钉。所述的机壳包括相互盖接的壳体和壳体盖板，壳体的底部由一防护玻璃片构成， 侧边设有开固定孔的安装板。所述防护玻璃片的底部设有一可沿水平方向移动的遮光板。所述的壳体内腔位于光照射装置和减光片下方水平设置两块相互平行的角钢， 所述上下两角钢之间开有一条使活动反射镜沿水平方向滑动的滑动槽。所述的光照射装置包括通过固定支架、螺栓竖直安装在壳体内腔上部的一字线性 结构光激光器，激光器内设有一组位置可调的镜片；一字线性结构光激光器发射的线性结 构光穿过其镜片组后，依次进入活动反射镜、固定反射镜、CXD或CMOS摄像机的光路。所述的成像系统包括通过固定支架、螺栓竖直安装在壳体内腔上部的CXD或CMOS 摄像机，摄像机的底端依次连接有光学镜头组和滤光片，所述的光学镜光组和滤光片的中 心连线与摄像机的入射光线位于同一条直线上。所述滤光片的正下方设有一沿水平方向移动的减光片，壳体上设有一条与减光片 相匹配的滑槽，滑槽的底部设有用于支撑减光片的凸块，减光片的末端穿越过滑槽后，在滑 槽内水平移动。所述的光反射装置包括设置在光照射装置和成像系统下方的固定反射镜和活动 反射镜，所述的固定反射镜通过其中部设置的销轴、插接到固定反射镜固定座后，通过紧定 螺钉将固定反射镜固定在壳体内；所述的活动反射镜中部设有滑动轴，滑动轴的末端穿越 过滑动槽后通过紧定螺帽调节其在滑动槽上的位置。所述活动反射镜与滑动轴之间还设有角度调节块。所述的一字线性结构光激光器与CCD或CMOS摄像机分别安装在壳体的内腔中，且 一字线性结构光激光器与CXD或CMOS摄像机之间的角度为-15 15度。所述的一字线性结构光激光器与CCD或CMOS摄像机分别并排竖直安装在壳体的 内腔中，且一字线性结构光激光器与CCD或CMOS摄像机相互平行。本技术工作时分为主动视觉、被动视觉两种工作方式工作方式1 当采用被动视觉检测时，如图2和3，拧开紧定螺帽17移动活动反射镜6至“A”工 位，转动角度调整块16至适当位置，拧紧紧定螺帽17 ；然后拧开紧定螺钉9调整固定反射 镜8至适当角度后拧紧；接着移动遮光板7-1，将其遮住A-C之间的防护玻璃片(设置遮光 板的作用是在被动视觉检测时为了防止由激光焊接熔池产生的光不经过固定反射镜8， 直接射到活动反射镜6上，造成误差)。如图2，拨动减光片5至“M”工作位置以载入减光片 5，从而达到调节光线强度的作用；最后一字线性结构光激光器断电使得一字线性结构光激 光器及其镜片组不工作。此时，由激光焊接熔池产生的光首先射到固定反射镜8上，被反射 后到达“A”工位的活动反射镜6，并经过活动反射镜6 二次反射后依次到达减光片5、滤光 片4以及CXD或CMOS摄像机拍摄系统2中。由C⑶或CMOS摄像机拍摄系统拍摄获得熔池 减光滤光后的图像，完成焊接过程中的对于激光焊接熔池的机器人在线监测，即焊接过程 中熔池检测信息的获取，图中箭头方向即为光的走线。工作方式2 当采用主动视觉检测时，首先，如图1和2所示，拧开紧定螺帽17移动活动反射镜 6至“B”工位，转动角度调整块16至适当位置，拧紧紧定螺帽17 ；然后拧开紧定螺钉9调整 固定反射镜8至适当角度后拧紧。如图2，拨动减光片5至“L”或“R”工作位置使减光片5 避开拍摄区域，即使拍摄光线的强度不变，如图5所示，减光片5在水平上的旋转，在“L”或 “R”工作位置时达到其运动极限；此时“L”或“R”工作位置的设置以减光片能避开入射光线 为限。最后一字线性结构光激光器通电使得一字线性结构光激光器及其镜片组工作；此时， 一字线性结构光激光器发射的线性结构光先穿过其镜片组到达“B”工位的活动反射镜6， 并经过反射到达固定反射镜8，再经固定反射镜8 二次反射后照射到CXD或CMOS摄像机拍 摄系统2视场内的正下方焊件E上；由CCD或CMOS摄像机拍摄系统可被直接采集该图像， 从而完成焊前焊缝跟踪或者焊后表面形貌检测信息的获取，图中箭头方向即为光的走线。本技术的有益效果是该视觉检测传感装置能同时获取焊后表面形貌质量、 跟踪焊前焊缝路线以及实时监测激光焊接熔池变化，且整个检测传感装置具有结构简单合 理、使用方便，检测准确率高的特点。附图说明图1是本技术的主视结构示意图；图2是图1中D部的后视结构放大图；图3是本技术用于监测熔池时的结构示意图；图4是图3中F部的结构示意图；图5是图4中减光片的立体结构示意图；图6是图3中G部的结构放大图；图7是图1中活动反射镜的结构示意图；图8是图3中H部的仰视结构示意图。具体实施方式以下通过具体实施方式对本技术的技术方案作进一步说明。如图所示，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张雷，胡旭东，武传宇，张路，陈洪立，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：实用新型
国别省市：86
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