一種焊接裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種焊接裝置，包括機械臂、設置在機械臂上的激光焊接頭、用于拍攝實時焊縫的第一三維成像儀、以及用于拍攝定型焊縫的第二三維成像儀；所述激光焊接頭、第一三維成像儀和第二三維成像儀各自通過具有兩個自由度或三個自由度的腕部與機械臂連接；第一三維成像儀和第二三維成像儀分居在激光焊接頭的兩側。本實用新型能普遍應用于各種材料的激光焊接生產中，有效判斷實時焊縫是否合格。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于激光焊接【技術領域】，具體涉及一種焊接裝置。 一種焊接裝置

【背景技術】
[0002] 傳統(tǒng)上，我國普遍采用人工焊接的方式進行焊縫施工，工人的勞動強度較大，且焊 接質量和焊接效率較低，無法滿足實際生產中對于焊接技術的要求。為降低工人的勞動強 度，以及提高焊接質量和焊接效率，各種焊接設備應運而生，尤其是各種焊接機器人的開發(fā) 和研制，推動了焊接技術的現(xiàn)代化發(fā)展進程。由于在焊接過程中工作對象的不同，焊接路徑 的復雜多變。為保證焊接的質量，一般情況下是在焊槍把持器上安裝激光跟蹤器，用以保證 焊槍的實際焊接路徑不偏離預設的焊接路徑。
[0003] 實際使用中，由于激光焊接過程中，會產生閃光和等離子體等可能傷害人體的現(xiàn) 象，不能通過肉眼實時觀測，所以如何在激光焊接過程中實時監(jiān)測激光焊接質量，以減少焊 后質量監(jiān)測，保證產品質量，提高生產效率，長久以來一直是本領域的技術難題。
[0004] 目前，已有的激光焊接實時監(jiān)測的方法主要有：
[0005] 1、光-聲發(fā)射信號法：利用激光焊接過程中等離子體發(fā)出的特征光信號，和激光 器諧振腔的部分反射鏡上由于激光能量分布的變化而引起的聲發(fā)射信號，來對焊接質量進 行實時監(jiān)測。但這種方法中，聲發(fā)射傳感器置于部分反射鏡上而使信號的采取比較困難，同 時聲發(fā)射信號本身比較龐雜，難以進一步處理。
[0006] 2、光信號法：利用激光焊接過程中等離子體發(fā)出的特征光信號的光強為標準來實 時監(jiān)測焊接質量。在這種方法中需要采用特殊焊接材料，一般采用磷青銅和塑料焊接的異 種材料接頭，因而光信號的特征容易確定，但不具有普適性；同時，該方法盡管對壞焊縫的 接收概率較小，但對好焊縫的拒絕概率卻較大，因而帶來了二次檢測的困難。
[0007] 3、聲信號法：以等離子體發(fā)出的特征聲信號的聲壓為標準，來實時監(jiān)測脈沖激光 焊接質量，由于單一聲信號易受環(huán)境噪音的影響，因而這種方法較難在實際生產中推廣應 用。 實用新型內容
[0008] 本實用新型的目的就是為克服上述各種方法的不足之處，提供一種信號傳感及處 理方便、監(jiān)測結果可靠性高的焊接裝置，使得這種方法能普遍應用于各種材料的激光焊接 生產中去。
[0009] 實現(xiàn)本實用新型目的的技術方案是：一種焊接裝置，包括機械臂、設置在機械臂上 的激光焊接頭、用于拍攝實時焊縫的第一三維成像儀、以及用于拍攝定型焊縫的第二三維 成像儀；所述激光焊接頭、第一三維成像儀和第二三維成像儀各自通過具有兩個自由度或 三個自由度的腕部與機械臂連接；第一三維成像儀和第二三維成像儀分居在激光焊接頭的 兩側。
[0010] 本實用新型所述實時焊縫是指激光焊接頭在工件上焊接成型中的高溫焊縫，例如 處于待焊材料熔化溫度范圍附近溫度范圍內的焊縫。所述定型焊縫是指激光焊接頭在工 件上焊接定型后并冷卻至預設溫度后的低溫焊縫，例如冷卻到不再散發(fā)等離子體的成型焊 縫。
[0011] 本實用新型通過在機械臂上同時設置激光焊接頭、第一三維成像儀和第二三維成 像儀，從而可以獲取焊縫的實時圖像信息，從而可以人工判斷焊縫的工作狀況；或者利用智 能主機自動對其溫度、高度、寬度進行實時分析，通過與標準參數(shù)對照，有效判斷實時焊縫 是否合格，具有較精準的準確性，有利于簡化焊后的質量檢驗。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1為本實用新型的一種結構示意圖；
[0013] 圖2為圖1所述焊接裝置中第一三維成像儀的A向視圖。

【具體實施方式】
[0014] (實施例1、焊接裝置）
[0015] 本實施例是一種焊接裝置，見圖1至圖2所示，包括機械臂1、設置在機械臂上的激 光焊接頭2、設置在機械臂上的用于拍攝所述激光焊接頭實時焊縫的第一三維成像儀3、以 及用于拍攝定型焊縫的第二三維成像儀5 ;所述第一三維成像儀是紅外光或紫外光三維成 像儀，所述第二三維成像儀是可見光三維成像儀。所述第一三維成像儀和第二三維成像儀 均包括兩個鏡頭，同步獲取的兩個實時圖像疊加后形成三維圖像。該種三維圖像獲取的方 法及具體結構早已是本領域的公知技術，本實施例不再對其進行一一描述。
[0016] 所述激光焊接頭、第一三維成像儀和第二三維成像儀各自通過具有兩個自由度或 三個自由度的腕部4與機械臂連接。這種結構使其各自具有較好自由轉動角度，可以根據(jù) 需要使得三維成像儀自動跟蹤激光焊接頭的焊接位置，從而獲取準確的焊縫圖像。
[0017] 第一三維成像儀和第二三維成像儀分居在激光焊接頭的兩側。第二三維成像儀 的中心入射光線和第一三維成像儀的中心入射光線形成一夾角。進一步的優(yōu)選方案是：第 二三維成像儀的中心入射光線和第一三維成像儀的中心入射光線各自與激光焊接頭的激 光發(fā)射方向形成一夾角。從一定傾斜的角度拍攝焊縫的三維圖像，可以更加準確的分析出 焊縫的具體數(shù)據(jù)。
[0018] 本實施例還包括用于對第一三維成像儀和第二三維成像儀拍攝圖像進行數(shù)據(jù)分 析處理的智能主機。
[0019] 本實施例所獲取的實時焊縫的三維圖像可以通過智能主機對其進行數(shù)據(jù)分析自 動化處理，也可讓工作人員從智能主機的顯示屏上實時觀察焊縫的焊接狀況，人工觀察判 斷焊縫的焊接操作是否合格。
[0020] 本實施例是實施例1的一種自動焊接方法，包括以下步驟：
[0021] ①用激光焊接頭2在待加工材料上加工標準焊縫，用第一三維成像儀3對正在加 工成型中的焊縫拍照獲取實時焊縫圖像并上傳給智能主機，用第二三維成像儀5對加工完 成的定型焊縫拍照獲取定型焊縫圖像并上傳給智能主機，智能主機對該標準焊縫的實時焊 縫圖像和定型焊縫圖像進行數(shù)據(jù)分析處理并記錄為標準參數(shù)；
[0022] 具體來說，智能主機依據(jù)獲取的實時圖像分析圖像中某處焊縫的溫度、長度、寬度 及焊縫邊緣的平整度，并可以將各數(shù)據(jù)及圖像獲取時間記錄下來，并根據(jù)預設的誤差數(shù)據(jù)， 自動設置一個標準化操作的具有誤差范圍的標準參數(shù)。
[0023] ②進行激光焊接時，用第一三維成像儀對加工過程中的實時焊縫拍照和用第二三 維成像儀對定型焊縫拍照并上傳給智能主機，智能主機對第一三維成像儀獲取的實時焊縫 圖像和第二三維成像儀獲取的定型焊縫圖像進行數(shù)據(jù)分析處理并記錄為實時參數(shù)；
[0024] 具體來說，智能主機依據(jù)獲取的實時圖像分析圖像中某處焊縫的溫度、長度、寬度 及焊縫邊緣的平整度，并可以將各數(shù)據(jù)及圖像獲取時間記錄下來。
[0025] ③智能主機比較各實時參數(shù)與標準參數(shù)；當實時參數(shù)數(shù)據(jù)在標準參數(shù)的預設誤 差范圍內，則判斷該實時參數(shù)對應的實時焊縫和定型焊縫是合格焊縫；當實時參數(shù)數(shù)據(jù)超 出標準參數(shù)的預設誤差范圍內，則判斷該實時參數(shù)對應的實時焊縫和定型焊縫是不合格焊 縫，并發(fā)出報警或提示信息。
[0026] 所述方法中，第二三維成像儀的中心入射光線和第一三維成像儀的中心入射光線 形成一夾角。進一步的優(yōu)選是：第二三維成像儀的中心入射光線和第一三維成像儀的中心 入射光線各自與激光焊接頭的激光發(fā)射方向形成一夾角。從一定傾斜的角度拍攝焊縫的三 維圖像，可以更加準確的分析出焊縫的具體數(shù)據(jù)。
[0027] 本實施例所述的實時焊縫是指激光焊接頭在工件上焊接成型中的高溫焊縫，例如 處于待焊材料熔化溫度范圍附近溫度范圍內的焊縫。所述的定型焊縫是指激光焊接頭在工 件上焊接定型后并冷卻至預設溫度后的低溫焊縫，例如冷卻到不再散發(fā)等離子體的成型焊 縫。
[0028] 本實施例通過設置三維成像儀，從而可以獲取實時焊縫的圖像信息，從而可以在 智能主機上對其溫度、高度、寬度進行實時分析，通過與標準參數(shù)對照，有效判斷實時焊縫 是否合格，具有較精準的準確性，有利于簡化焊后的質量檢驗。
[0029] 顯然，本實用新型的上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例，而 并非是對本實用新型的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明 的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以 窮舉。而這些屬于本實用新型的實質精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍屬于本實用 新型的保護范圍。
【權利要求】
1. 一種焊接裝置，包括機械臂（1)和設置在機械臂上的激光焊接頭（2);其特征在 于：還包括設置在機械臂上的用于拍攝實時焊縫的第一三維成像儀（3)、以及用于拍攝定 型焊縫的第二三維成像儀（5);所述第一三維成像儀是紅外光或紫外光三維成像儀，所述 第二三維成像儀是可見光三維成像儀；所述激光焊接頭、第一三維成像儀和第二三維成像 儀各自通過具有兩個自由度或三個自由度的腕部（4)與機械臂連接；第一三維成像儀和第 二三維成像儀分居在激光焊接頭的兩側；第二三維成像儀的中心入射光線和第一三維成像 儀的中心入射光線各自與激光焊接頭的激光發(fā)射方向形成一夾角。
【文檔編號】B23K26/044GK203900738SQ201320817333
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2013年12月11日 優(yōu)先權日:2013年12月11日
【發(fā)明者】胡小青 申請人:樂清市華尊電氣有限公司