專利名稱：焊縫跟蹤檢測(cè)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種焊縫跟蹤檢測(cè)設(shè)備。
背景技術(shù)：
在自動(dòng)化焊接領(lǐng)域，由于操作者不宜進(jìn)入焊接工作區(qū)域，從而不能近距離實(shí)時(shí)監(jiān) 視焊接過程并作必要的調(diào)節(jié)控制，所以當(dāng)實(shí)際的焊接條件發(fā)生變化時(shí)，例如焊接過程中的 工件在加工、裝配過程中的尺寸誤差和位置偏差以及工件加熱變形等因素的變化會(huì)使接頭 位置偏移預(yù)定路徑，這樣會(huì)導(dǎo)致焊接質(zhì)量下降甚至失敗。因此，精確的焊縫跟蹤是保證焊接 質(zhì)量的關(guān)鍵?，F(xiàn)有技術(shù)中廣泛應(yīng)用結(jié)構(gòu)光焊縫跟蹤傳感器對(duì)焊縫進(jìn)行跟蹤和檢測(cè)，傳統(tǒng)上常用 單線結(jié)構(gòu)光焊縫跟蹤傳感器，因此只能用于直線焊縫的跟蹤和檢測(cè)。對(duì)于曲線焊縫，需要采 用多線結(jié)構(gòu)光進(jìn)行跟蹤和檢測(cè)。傳統(tǒng)上，多線結(jié)構(gòu)光采用衍射光柵或多個(gè)激光器產(chǎn)生。采 用衍射光柵的方式，價(jià)格昂貴，而采用多個(gè)激光器的方式，體積較大。此外，傳統(tǒng)多線結(jié)構(gòu)光 的光路不可調(diào)整，工況適用性差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的 在于提出一種焊縫跟蹤檢測(cè)設(shè)備，該焊縫跟蹤檢測(cè)設(shè)備能夠產(chǎn)生多線結(jié)構(gòu)光用于檢測(cè)曲線 焊縫，而且體積小、成本低、光路可調(diào)整，調(diào)整操作簡(jiǎn)單，工況適用性好。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的焊縫跟蹤檢測(cè)設(shè)備包括用于對(duì)焊縫成像的成像器件；用于 產(chǎn)生結(jié)構(gòu)光的結(jié)構(gòu)光發(fā)生器；以及光學(xué)器件，所述光學(xué)器件可反射和可折射光以將所述結(jié) 構(gòu)光發(fā)生器發(fā)射出的結(jié)構(gòu)光分成照射到焊縫上的折射光和反射光。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的焊縫跟蹤檢測(cè)設(shè)備，通過采用光學(xué)器件的反射和折射性質(zhì)來 達(dá)到結(jié)構(gòu)光的分光效果，實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)光的分光，可對(duì)形狀復(fù)雜的曲線焊縫進(jìn)行檢測(cè)跟蹤。另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的焊縫跟蹤檢測(cè)設(shè)備還可以具有如下附加的技術(shù)特 征所述光學(xué)器件為具有反射和折射特性的光學(xué)器件，如光學(xué)玻璃片，本例以光學(xué)玻 璃片加以說明。所述結(jié)構(gòu)光發(fā)生器發(fā)射出的結(jié)構(gòu)光入射到所述光學(xué)玻璃片上的入射角度α的范 圍為70彡α彡80°。所述光學(xué)玻璃片的反射面的背面鍍有增透膜以減小多次反射。所述成像器件為CXD攝像機(jī)。所述結(jié)構(gòu)光發(fā)生器為激光發(fā)生器。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的焊縫跟蹤檢測(cè)設(shè)備將結(jié)構(gòu)光分成多線結(jié)構(gòu)光后的光路可變， 光路參數(shù)可調(diào)，適合多種工況條件。另外，體積小，價(jià)格便宜。本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。


本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變 得明顯和容易理解，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的焊縫跟蹤檢測(cè)設(shè)備的原理示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的焊縫跟蹤檢測(cè)設(shè)備的成像器件上對(duì)焊縫成像 的照片；圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的焊縫跟蹤檢測(cè)設(shè)備通過調(diào)整光學(xué)器件的位置和角度 來實(shí)現(xiàn)光路調(diào)整的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，術(shù)語“上”、“下”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的 方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明而不是要求本發(fā)明必須以特定的方位構(gòu)造和操 作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，“下游”指的方向是沿光線的照射 方向。下面參考圖1描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的焊縫跟蹤檢測(cè)設(shè)備。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種焊縫跟蹤檢測(cè)設(shè)備包括用于對(duì)焊縫成像的 成像器件1、用于產(chǎn)生結(jié)構(gòu)光的結(jié)構(gòu)光發(fā)生器2和光學(xué)器件3。可選地，成像器件1為CXD 攝像機(jī)。結(jié)構(gòu)光發(fā)生器2為激光發(fā)生器。具體地，光學(xué)器件設(shè)置在結(jié)構(gòu)光發(fā)生器2與焊縫之間，位于結(jié)構(gòu)光發(fā)生器2的下 游。光學(xué)器件3為可反射和可折射光的材料，以將結(jié)構(gòu)光發(fā)生器2發(fā)射出的結(jié)構(gòu)光分 成照射到焊縫上的折射光和反射光。例如，光學(xué)器件3可為具有反射和折射性質(zhì)的光學(xué)玻
璃片ο光學(xué)玻璃片3被放置為軸線不平行于結(jié)構(gòu)光，即，結(jié)構(gòu)光發(fā)生器2發(fā)射出的結(jié)構(gòu)光 的入射光與光學(xué)玻璃片3之間存在預(yù)定角度。下面將參考圖1-圖3來描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的焊縫跟蹤檢測(cè)設(shè)備的工作過程。首先，結(jié)構(gòu)光發(fā)生器1發(fā)射出激光結(jié)構(gòu)光2，該入射光4照射到光學(xué)玻璃片3上，發(fā) 生了反射和折射現(xiàn)象，產(chǎn)生了折射光5和反射光6。然后，折射光5和反射光6分別照射到 焊縫上，形成了兩條結(jié)構(gòu)光條紋7和8。最后在CCD攝像機(jī)上成像，實(shí)現(xiàn)多線結(jié)構(gòu)光對(duì)焊縫 的檢測(cè)，如圖2所示。具體地，在大角度入射的條件下，可實(shí)現(xiàn)折射和反射光強(qiáng)的基本相等， 實(shí)現(xiàn)了分光效果。在本發(fā)明的一個(gè)示例中，結(jié)構(gòu)光入射到光學(xué)玻璃片3上的入射角度α的 范圍為70S α <80°，此時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)尺寸最小，分光效果最好。光學(xué)玻璃片3的厚度應(yīng)不超過1mm，以實(shí)現(xiàn)更好的分光效果。在本發(fā)明的一個(gè)示例中，光學(xué)玻璃片3的反射面的背面鍍有增透膜以減小多次反
如圖3所示，通過調(diào)整光學(xué)玻璃片3的位置和角度，可以實(shí)現(xiàn)光束夾角和位置的調(diào) 整，與圖1中的光學(xué)玻璃片3的位置相比，圖3中的光學(xué)玻璃片3的位置和角度改變，從而 改變了折射光5和反射光6的光束方向，并照射到焊縫上，然后在CXD攝像機(jī)1上成像。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的焊縫跟蹤檢測(cè)設(shè)備，通過采用光學(xué)器件的反射和折射性質(zhì)來 達(dá)到結(jié)構(gòu)光的分光效果，實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)光的分光，可對(duì)形狀復(fù)雜的曲線焊縫進(jìn)行檢測(cè)跟蹤，并 且光路可變，光路參數(shù)可調(diào)，適合多種工況條件。另外，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的焊縫跟蹤檢測(cè) 設(shè)備體積小，價(jià)格便宜。在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示意性實(shí)施例”、 “示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié) 構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對(duì)上述術(shù)語的 示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特 點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解在不 脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本 發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求
一種焊縫跟蹤檢測(cè)設(shè)備，其特征在于，包括用于對(duì)焊縫成像的成像器件；用于產(chǎn)生結(jié)構(gòu)光的結(jié)構(gòu)光發(fā)生器；以及光學(xué)器件，所述光學(xué)器件可反射和折射光以將所述結(jié)構(gòu)光發(fā)生器發(fā)射出的結(jié)構(gòu)光分成照射到焊縫上的折射光和反射光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊縫跟蹤檢測(cè)設(shè)備，其特征在于，所述光學(xué)器件為如光學(xué)玻璃片ο
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的焊縫跟蹤檢測(cè)設(shè)備，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)光發(fā)生器發(fā)射出 的結(jié)構(gòu)光入射到所述光學(xué)玻璃片上的入射角度α的范圍為70S α <80°。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的焊縫跟蹤檢測(cè)設(shè)備，其特征在于，所述光學(xué)器件的反射面的 背面鍍有增透膜以減小多次反射。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊縫跟蹤檢測(cè)設(shè)備，其特征在于，所述成像器件為CCD攝像機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊縫跟蹤檢測(cè)設(shè)備，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)光發(fā)生器為激光 發(fā)生器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種焊縫跟蹤檢測(cè)設(shè)備，包括用于對(duì)焊縫成像的成像器件；用于產(chǎn)生結(jié)構(gòu)光的結(jié)構(gòu)光發(fā)生器；以及光學(xué)器件，所述光學(xué)器件可反射和可折射光以將所述結(jié)構(gòu)光發(fā)生器發(fā)射出的結(jié)構(gòu)光分成照射到焊縫上的折射光和反射光。根據(jù)本發(fā)明的焊縫跟蹤檢測(cè)設(shè)備，通過采用光學(xué)器件的反射和折射性質(zhì)來達(dá)到結(jié)構(gòu)光的分光效果，實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)光的分光，可對(duì)形狀復(fù)雜的曲線焊縫進(jìn)行檢測(cè)跟蹤。
文檔編號(hào)G01B11/00GK101934418SQ20101023868
公開日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2010年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月26日
發(fā)明者潘際鑾, 鄭軍 申請(qǐng)人:清華大學(xué)