CN206056502U - 一种线光源扫描焊缝的检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种线光源扫描焊缝的检测装置，包括固定于测试面上用于安装焊件的台面、固定于所述测试面且顶端高于所述台面的机架(3)、安装于所述机架(3)顶端能够沿第一方向移动的机器人(5)、安装于所述机器人(5)上的激光发射源、相机和激光视觉传感器(4)，所述激光发射源用于向所述焊件焊缝的预设线方向的多个预设点发射线激光，所述相机用于获取所述线激光的反射光束，所述激光视觉传感器(4)用于测量并获取所述预设线方向上每个预设点与所述激光视觉传感器(4)的相对距离，所述第一方向与所述预设线方向之间具有设定角度。该线光源扫描焊缝的检测装置有效地实现了对焊缝成形状况的自动检测。

Description

一种线光源扫描焊缝的检测装置

技术领域

本实用新型涉及焊缝检测技术领域，特别是涉及一种线光源扫描焊缝的检测装置。

背景技术

焊接过程中的质量检测非常重要，目前对焊缝的质量检测主要包括焊缝外观形状和表面缺陷检测、焊缝内部缺陷检测、焊缝各种性能检测等方面。焊缝内部缺陷的检测主要采用射线、超声波探伤等无损检测装置实现。焊缝各种性能检测包括力学性能、腐蚀性能等的检测。而焊缝外观形状和表面缺陷检测应用最广，基本所有的工业焊缝都要进行外观和表面缺陷检测。除了内部检测要求外，均需要进行严格的焊缝外观形状和表面缺陷检测。焊缝表面缺陷检测主要由目测识别、磁粉探伤、渗透检测及简单测量来实现。目测法依靠工人经验对焊缝成形状况作出评判；磁粉检测是利用磁的特性，在缺陷处有漏磁场产生，与表面涂有的磁粉相互作用，磁力线的分布发生改变，而显示出表面缺陷的检测。渗透检测是以植物具有的毛细吸收作用原理为原理用来检测试件表面是否存在缺陷的一种无损检测。焊缝测量尺可以测量对接焊缝的宽度、高度，角焊缝的角度等参数。

但是，超声波检测对操作人员的要求较高，区别不同种类的焊接缺陷有一定的难度且需要耦合剂，且难以直观成像；射线检测检测成本高，检测设备较大，产生的射线辐射对人体伤害极大；采用测量器具焊缝尺寸测量尺对对接焊缝的宽度、高度，角焊缝的焊角尺寸等进行测量，其科学性、精确性都受到检验人员主观因素的影响；应用磁粉探伤和渗透检测法则只能对焊缝表面开口缺陷定性检出，难以量化评价；目测法很难满足快速、准确检测的工业要求，对于一些较小的缺陷，还往往会由于测量人员的观察不仔细造成漏检。

综上所述，如何有效地实现对焊缝成形状况的自动检测，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种线光源扫描焊缝的检测装置，该线光源扫描焊缝的检测装置有效地实现了对焊缝成形状况的自动检测。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：

一种线光源扫描焊缝的检测装置，包括固定于测试面上用于安装焊件的台面、固定于所述测试面且顶端高于所述台面的机架、安装于所述机架顶端能够沿第一方向移动的机器人、安装于所述机器人上的激光发射源、相机和激光视觉传感器，所述激光发射源用于向所述焊件焊缝的预设线方向的多个预设点发射线激光，所述相机用于获取所述线激光的反射光束，所述激光视觉传感器用于测量并获取所述预设线方向上每个预设点与所述激光视觉传感器的相对距离，所述第一方向与所述预设线方向之间具有设定角度。

优选地，所述机架的顶端有沿所述第一方向设置的滑道，所述滑道内设置有与其相配合的滑块，所述机器人固定于所述滑块上。

优选地，所述机架的顶端有沿所述第一方向设置的第一导轨，所述第一导轨内设置有与其相配合的第二导轨，所述第一导轨和所述第二导轨能够相互移动，所述机器人固定于所述第二导轨上。

优选地，所述第一导轨和所述第二导轨垂直。

优选地，所述第一方向与所述预设线方向垂直。

优选地，所述第一方向沿X方向，所述预设线方向沿Y方向。

优选地，所述机器人为六自由度机器人，所述机架为龙门架。

优选地，所述台面通过夹具固定于所述测试面上。

优选地，所述激光视觉传感器包括所述激光发射源和所述相机，所述激光发射源为半导体激光发射源，所述相机为CMOS相机。

优选地，所述激光视觉传感器与计算机控制器连接。

本实用新型所提供的线光源扫描焊缝的检测装置，包括台面、机架、机器人、激光发射源、相机和激光视觉传感器，台面固定于测试面上，用于安装焊件。机架固定于测试面，且顶端高于台面的焊件，能对焊件测量。机器人安装于机架顶端，能够沿第一方向移动，激光发射源、相机和激光视觉传感器安装于机器人上，从而可以使激光发射源、相机和激光视觉传感器沿第一方向移动， 改变位置，以测量不同预设线方向预设点。激光发射源用于向焊件焊缝的预设线方向的多个预设点发射线激光，比如向焊缝处打出一束结构光信号。线激光打在焊缝表面后检测该线光源，通过相机获取线激光的反射光束。经过测量处理后，通过激光视觉传感器测量并获取预设线方向上每个预设点与激光视觉传感器的相对距离，即检测到相应的位移，进而得出一道焊缝截面轮廓的结构光信号，该信号精确测量了焊缝横截面的成形参数，该结构光信号精确地反映了焊缝实际参数，结合图像处理、模式识别等装置，可精确计算焊缝的焊缝厚度、焊缝厚度偏差、焊缝余高、焊脚高度、焊脚高度偏差等参数。第一方向与预设线方向之间具有设定角度，对不同预设线检测，通过对结构光信号三维重建后获取焊缝外形参数，计算出焊缝的外形参数，利用外形参数生成相应的特征信号，进而结合相应算法准确检测各种焊缝成形状况，完成焊缝外形参数测量和焊缝成形自动识别。

本实用新型所提供的线光源扫描焊缝的检测装置，在检测过程中获取的焊缝外形三维参数，完成焊缝尺寸测量、焊缝成型检测等。该线光源扫描焊缝的检测装置与超声波检测与射线检测相比，以实现焊缝表面成形检测；与磁粉、渗透检测相比较，可以实现焊缝表面的三维重建；与目测及简单测量装置相比，可实现自动化检测，能节省大量人力成本。线光源扫描焊缝的检测装置智能环保、适用范围广、成像信号精准，非常适合焊接成形、焊接缺陷的自动化检测。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型中一种具体实施方式所提供的线光源扫描焊缝的检测装置的结构示意图。

附图中标记如下：

1-第二导轨、2-第一导轨、3-机架、4-激光视觉传感器、5-机器人。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种线光源扫描焊缝的检测装置，该线光源扫描焊缝的检测装置有效地实现了对焊缝成形状况的自动检测。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参考图1，图1为本实用新型中一种具体实施方式所提供的线光源扫描焊缝的检测装置的结构示意图。

在一种具体实施方式中，本实用新型所提供的线光源扫描焊缝的检测装置，包括台面、机架3、机器人5、激光发射源、相机和激光视觉传感器4，台面固定于测试面上，用于安装焊件。机架3固定于测试面，且顶端高于台面的焊件，能对焊件测量。机器人5安装于机架3顶端，能够沿第一方向移动，激光发射源、相机和激光视觉传感器4安装于机器人5上，比如激光视觉传感器4安装在机器人5手臂末端，从而可以使激光发射源、相机和激光视觉传感器4沿第一方向移动，改变位置，以测量不同预设线方向预设点。激光发射源用于向焊件焊缝的预设线方向的多个预设点发射线激光，比如向焊缝处打出一束结构光信号。线激光打在焊缝表面后检测该线光源，通过相机获取线激光的反射光束。经过测量处理后，通过激光视觉传感器4测量并获取预设线方向上每个预设点与激光视觉传感器4的相对距离，即检测到相应的位移，进而得出一道焊缝截面轮廓的结构光信号，该信号精确测量了焊缝横截面的成形参数，该结构光信号精确地反映了焊缝实际参数，结合图像处理、模式识别等装置，可精确计算焊缝的焊缝厚度、焊缝厚度偏差、焊缝余高、焊脚高度、焊脚高度偏差等参数。第一方向与预设线方向之间具有设定角度，对不同预设线检测，通过对结构光信号三维重建后获取焊缝外形参数，计算出焊缝的外形参数，利用外形参数生成相应的特征信号，进而结合相应算法准确检测各种焊缝成形状况，完成焊缝外形参数测量和焊缝成形自动识别。

本实用新型所提供的线光源扫描焊缝的检测装置，在检测过程中获取的焊 缝外形三维参数，完成焊缝尺寸测量、焊缝成型检测等。该线光源扫描焊缝的检测装置与超声波检测与射线检测相比，以实现焊缝表面成形检测；与磁粉、渗透检测相比较，可以实现焊缝表面的三维重建；与目测及简单测量装置相比，可实现自动化检测，能节省大量人力成本。线光源扫描焊缝的检测装置智能环保、适用范围广、成像信号精准，非常适合焊接成形、焊接缺陷的自动化检测。

上述线光源扫描焊缝的检测装置仅是一种优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要做出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式，机架3的顶端有滑道，滑道沿第一方向设置，滑道内设置有与其相配合的滑块，滑块能够沿滑道移动，机器人5固定于滑块上，从而实现机器人5沿滑道移动，使激光视觉传感器4沿第一方向移动，结构简单，制作加工方便，易于驱动控制。滑道上可以有刻度尺，可以实现任意位置调节，并且调节精度较高。

需要特别指出的是，本实用新型所提供的线光源扫描焊缝的检测装置不应被限制于此种情形，机架3的顶端有沿第一方向设置的第一导轨2，第一导轨2内设置有与其相配合的第二导轨1，第一导轨2和第二导轨1能够相互移动，机器人5固定于第二导轨1上，可以使激光视觉传感器4沿两个方向移动，增加激光视觉传感器4的移动范围，线光源扫描焊缝的检测装置适用范围增加。优选地，第二导轨1与第一导轨2和第一方向均垂直，结构简单，易于加工，方便检测。

在上述具体实施方式的基础上，本领域技术人员可以根据具体场合的不同，对线光源扫描焊缝的检测装置进行若干改变，第一方向与预设线方向垂直，比如第一方向沿X方向，预设线方向沿Y方向，测量区域较易确定，每个检测点的坐标位置可以通过X轴和Y轴的坐标确定，测量距离较简单，操作简单，检测点较为规整，易于成形检测。

显然，在这种思想的指导下，本领域的技术人员可以根据具体场合的不同对上述具体实施方式进行若干改变，机器人5为具有六自由度的六轴焊接机器人，倒挂于第二导轨1或者滑块上，通过调节机器人5的位置，可以方便、快捷找到检测的准确位置，较为方便。机架3为龙门架，易于安装机器人5，稳定性较好。

需要特别指出的是，本实用新型所提供的线光源扫描焊缝的检测装置不应 被限制于此种情形，台面可以通过夹具固定于测试面上，方便拆卸，稳定性较好；也可以直接安装于测试面，较为方便。

本实用新型所提供的线光源扫描焊缝的检测装置，在其它部件不改变的情况下，激光视觉传感器4包括激光发射源和相机，激光发射源为半导体激光发射源，通过半导体激光发射源向焊件焊缝的预设线方向的多个预设点发射线激光，相机为CMOS相机，通过CMOS相机获取线激光的反射光束，结构简单，易于操作，功能强大。

需要特别指出的是，本实用新型所提供的点光源扫描焊缝的检测装置不应被限制于此种情形，激光视觉传感器4与计算机控制器连接，通过计算机控制器控制将激光视觉传感器4移动到相应位置，结合两个方向移动工件，拟合得到焊缝成形的三维信息。计算机控制器通过该三维信息三维重建后获取焊缝外形参数，进而结合相应算法准确检测各种焊缝成形状况，实现自动化检测。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种线光源扫描焊缝的检测装置，其特征在于，包括固定于测试面上用于安装焊件的台面、固定于所述测试面且顶端高于所述台面的机架(3)、安装于所述机架(3)顶端能够沿第一方向移动的机器人(5)、安装于所述机器人(5)上的激光发射源、相机和激光视觉传感器(4)，所述激光发射源用于向所述焊件焊缝的预设线方向的多个预设点发射线激光，所述相机用于获取所述线激光的反射光束，所述激光视觉传感器(4)用于测量并获取所述预设线方向上每个预设点与所述激光视觉传感器(4)的相对距离，所述第一方向与所述预设线方向之间具有设定角度。

2.根据权利要求1所述的线光源扫描焊缝的检测装置，其特征在于，所述机架(3)的顶端有沿所述第一方向设置的滑道，所述滑道内设置有与其相配合的滑块，所述机器人(5)固定于所述滑块上。

3.根据权利要求1所述的线光源扫描焊缝的检测装置，其特征在于，所述机架(3)的顶端有沿所述第一方向设置的第一导轨(2)，所述第一导轨(2)内设置有与其相配合的第二导轨(1)，所述第一导轨(2)和所述第二导轨(1)能够相互移动，所述机器人(5)固定于所述第二导轨(1)上。

4.根据权利要求3所述的线光源扫描焊缝的检测装置，其特征在于，所述第一导轨(2)和所述第二导轨(1)垂直。

5.根据权利要求1-4任一项所述的线光源扫描焊缝的检测装置，其特征在于，所述第一方向与所述预设线方向垂直。

6.根据权利要求5所述的线光源扫描焊缝的检测装置，其特征在于，所述第一方向沿X方向，所述预设线方向沿Y方向。

7.根据权利要求5所述的线光源扫描焊缝的检测装置，其特征在于，所述机器人(5)为六自由度机器人，所述机架(3)为龙门架。

8.根据权利要求7所述的线光源扫描焊缝的检测装置，其特征在于，所述台面通过夹具固定于所述测试面上。

9.根据权利要求7所述的线光源扫描焊缝的检测装置，其特征在于，所述激光视觉传感器(4)包括所述激光发射源和所述相机，所述激光发射源为半导体激光发射源，所述相机为CMOS相机。

10.根据权利要求7所述的线光源扫描焊缝的检测装置，其特征在于，所述激光视觉传感器(4)与计算机控制器连接。