线结构光焊缝跟踪系统

1.本实用新型涉及焊缝检测技术领域，尤其涉及线结构光焊缝跟踪系统。


背景技术：

2.桥梁钢结构隔板是建设桥梁必不可少的组成部分，是近年来出现的大型非标准的国家基建设备之一，具有良好的稳定性等特点，在经济高速发展的中国具有重要地位。因此桥梁钢结构隔板的需求量巨大，其生产性质具有大批量、非标准件、高质量要求等特点。由于其生产需求巨大且生产要求高，国内企业一般都使用传统的人工焊接来满足需求。但传统手工焊接受到焊工技术水平等因素的影响，焊接精度低、效率低，且容易产生大量烟尘、焊接飞溅、弧光等影响工人健康的有害物质，导致焊工不宜长时进间工作进而影响生产效率，难以满足高效、稳定、连续的焊接需求。而随着自动化焊接技术的发展，越来越多焊接场合采用焊接机器人进行自动化焊接，焊接质量得到提高，焊接效率也逐步提升。
3.现有技术中，在焊缝形状相对单一且固定的条件下，常选用基于示教再现型焊接机器人进行焊接，示教再现型焊接机器人能在提升一定焊接效率的同时，保证焊接质量稳定性。但是，对复杂轨迹的焊缝(如空间曲线型焊缝)时，需要更长的人工示教时间，这致使机器人的操作繁琐，且焊接质量的稳定性难以保证，特别是小批量焊接和焊缝轨迹不统一的焊接场合中，工人示教机器人将占据大部分的工作时间，采用焊接机器人甚至会降低焊接效率。
4.对于不同种类的桥梁隔板，往往会存在有不同类型的焊缝，需要对不同类型的焊缝调整视觉传感器的位置。另外，在进行边扫边焊时，视觉传感器与焊枪之间需要有一段距离来为图像的识别进行缓冲，这段距离决定了焊接机器人边扫边焊时每秒能够接收到的焊缝点的数量，需要根据实际情况进行调整。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供线结构光焊缝跟踪系统，以扩展焊枪的活动范围，使焊枪的姿态能够针对不同的焊接环境进行适应性调整，从而提升了工作的灵活性。
6.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
7.线结构光焊缝跟踪系统，包括摆动臂、跟踪模块和焊枪模块；所述摆动臂通过移动模块与所述跟踪模块相连接，所述移动模块能使所述摆动臂与所述跟踪模块在工作平面内相对移动；所述移动模块与所述摆动臂中的一个设有第一连接轴，另一个设有第一连接环，所述第一连接环套设于所述第一连接轴，且所述第一连接环选择性套接于所述第一连接轴，所述摆动臂能绕所述第一连接轴的轴线旋转，所述第一连接轴的轴线平行于第一方向；所述焊枪模块与所述摆动臂中的一个设有第二连接轴，另一个设有第二连接环，所述第二连接环套设于所述第二连接轴，且所述第二连接环选择性套接于所述第二连接轴，所述焊枪模块能绕所述第二连接轴的轴线旋转，所述第二连接轴的轴线平行于所述第一方向；其中，所述第一方向位于所述工作平面中。
8.作为线结构光焊缝跟踪系统的优选技术方案，所述第一连接环贯通有第一缓冲槽，所述第一缓冲槽的两侧设有相对的两个第一定位块，两个所述第一定位块能通过锁紧件锁紧连接。
9.作为线结构光焊缝跟踪系统的优选技术方案，所述第一定位块上贯通有第一锁固孔，所述锁紧件能同时穿接于两个所述第一锁固孔。
10.作为线结构光焊缝跟踪系统的优选技术方案，所述第二连接环贯通有第二缓冲槽，所述第二缓冲槽的两侧设有相对的两个第二定位块，两个所述第二定位块能通过锁紧件锁紧连接。
11.作为线结构光焊缝跟踪系统的优选技术方案，所述第二定位块上贯通有第二锁固孔，所述锁紧件能同时穿接于两个所述第二锁固孔。
12.作为线结构光焊缝跟踪系统的优选技术方案，所述锁紧件包括锁紧螺栓和自锁垫圈，所述自锁垫圈能锁紧连接于所述锁紧螺栓的螺杆。
13.作为线结构光焊缝跟踪系统的优选技术方案，所述跟踪模块上固接有固定轨，所述固定轨上滑设有滑动块，所述滑动块能沿第二方向相对所述固定轨滑动；所述滑动块上活动安装有移动梁，所述移动梁能沿所述第一方向相对所述滑动块滑动，所述移动梁与所述摆动臂相连接。
14.作为线结构光焊缝跟踪系统的优选技术方案，所述固定轨上沿所述第二方向间隔均布有多个定位孔，所述滑动块贯通有滑块通孔，定位销能够穿过所述滑块通孔并插接于多个所述定位孔中的任意一个。
15.作为线结构光焊缝跟踪系统的优选技术方案，所述定位销包括定位螺栓，所述定位孔设有内螺纹，所述定位螺栓与所述内螺纹螺纹连接。
16.作为线结构光焊缝跟踪系统的优选技术方案，所述第一方向垂直于所述第二方向。
17.本实用新型的有益效果：
18.该线结构光焊缝跟踪系统借助移动模块的设计，使得焊枪模块与跟踪模块的相对位置在工作平面内可调；结合摆动臂相对移动模块绕第一方向旋转以及焊枪模块相对摆动臂绕第一方向旋转的设计，实现了焊枪模块在垂直于第一方向的平面内相对跟踪模块的位置与角度的调整，结合第一方向位于工作平面中的设计，保证了焊枪模块在四个自由度上能够自由活动，由此得以实现对焊枪模块的姿态调整，满足了焊枪模块在焊接不同种类焊缝时与的跟踪模块的相对角度和相对位置的调整需求，使线结构光焊缝跟踪系统的姿态能够针对不同的焊接环境进行合适的调整。
附图说明
19.图1是本实用新型实施例提供的线结构光焊缝跟踪系统的结构示意图；
20.图2是本实用新型实施例提供的线结构光焊缝跟踪系统的局部爆炸图；
21.图3是图2中a的局部放大图。
22.图中：
23.x、第一方向；z、第二方向；y、第三方向；
24.110、焊枪本体；120、焊枪夹具；200、摆动臂；220、第一连接轴；310、固定轨；311、定
位孔；320、滑动块；321、滑块通孔；330、移动梁；331、梁滑轨；332、第一连接环；333、第一定位块；334、第一锁固孔；335、第一缓冲槽；400、跟踪模块。
具体实施方式
25.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
26.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置，而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
27.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
28.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
29.如图1-图3所示，本实施例提供了线结构光焊缝跟踪系统，包括摆动臂200、跟踪模块400和焊枪模块；摆动臂200通过移动模块与跟踪模块400相连接，移动模块能使摆动臂200与跟踪模块400在工作平面内相对移动；移动模块与摆动臂200中的一个设有第一连接轴220，另一个设有第一连接环332，第一连接环332套设于第一连接轴220，且第一连接环332选择性套接于第一连接轴220，摆动臂200能绕第一连接轴220的轴线旋转，第一连接轴220的轴线平行于第一方向x；焊枪模块与摆动臂200中的一个设有第二连接轴，另一个设有第二连接环，第二连接环套设于第二连接轴，且第二连接环选择性套接于第二连接轴，焊枪模块能绕第二连接轴的轴线旋转，第二连接轴的轴线平行于第一方向x；其中，第一方向x位于工作平面中。
30.该线结构光焊缝跟踪系统借助移动模块的设计，使得焊枪模块与跟踪模块400的相对位置在工作平面内可调；结合摆动臂200相对移动模块绕第一方向x旋转以及焊枪模块相对摆动臂200绕第一方向x旋转的设计，实现了焊枪模块在垂直于第一方向x的平面内相对跟踪模块400的位置与角度的调整，结合第一方向x位于工作平面中的设计，保证了焊枪
模块在四个自由度上能够自由活动，由此得以实现对焊枪模块的姿态调整，满足了焊枪模块在焊接不同种类焊缝时与的跟踪模块400的相对角度和相对位置的调整需求，使线结构光焊缝跟踪系统的姿态能够针对不同的焊接环境进行合适的调整。
31.其中，第一连接环332与第一连接轴220的配合以及第二连接环套设于第二连接轴的配合，实现了跟踪模块400与摆动臂200之间以及摆动臂200与焊枪模块之间的转动连接，也保证了焊枪模块与摆动臂200的位置和角度能够按照预期进行调整，待到调整至合适的位置和角度后，通过套接的方式实现紧固定位。
32.示例性地，焊枪模块包括焊枪本体110和焊枪夹具120，焊枪夹具120用于夹持焊枪本体110，焊枪本体110与摆动臂200相连接。
33.在本实施例中，第一连接环332贯通有第一缓冲槽335，第一缓冲槽335的两侧设有相对的两个第一定位块333，两个第一定位块333能通过锁紧件锁紧连接；第二连接环贯通有第二缓冲槽，第二缓冲槽的两侧设有相对的两个第二定位块，两个第二定位块能通过锁紧件锁紧连接。
34.当两个定位块通过锁紧件锁紧连接时，连接环利用金属的延展性夹紧连接轴。当锁紧件松开时，连接环又利用金属的韧性恢复到了初始的形态，使得连接轴能够绕第一方向x灵活转动。
35.第一缓冲槽335和第二缓冲槽的设置分别使得第一连接环332和第二连接环的延展性使其具备了可恢复形变的能力，使得两个第一定位块333之间以及两个第二定位块之间能够通过锁紧件锁紧连接的方式实现摩擦固紧，达到了调整间距的效果，进而能够实现对第一连接环332的内圈和第二连接环的内圈进行收紧的动作。借助以上设计，达到了本实施例中第一连接环332套接第一连接轴220和第二连接环选择性套接第二连接轴的目的。
36.进一步地，第一定位块333上贯通有第一锁固孔334，锁紧件能同时穿接于两个第一锁固孔334；第二定位块上贯通有第二锁固孔，锁紧件能同时穿接于两个第二锁固孔。第一锁固孔334和第二锁固孔的设置，为锁紧件提供了插接的空间，保证了两个第一定位块333之间以及两个第二定位块之间锁固连接的稳定性，降低了套接产生意外的风险，保证了线结构光焊缝跟踪系统工作的稳定性。
37.具体地，锁紧件包括锁紧螺栓和自锁垫圈，自锁垫圈能锁紧连接于锁紧螺栓的螺杆。借助锁紧螺栓和自锁垫圈的配合，能够轻松地将穿过两个第一定位块333或两个第二定位块的锁紧螺栓的螺杆进行锁定，由此保障了锁固的效果，保证了连接环对连接轴的稳定套接。
38.具体地，第一连接环332设于移动梁330上，第一连接轴220设于摆动臂200上；第二连接环设于摆动臂200上，第二连接轴设于焊枪夹具120上。
39.在本实施例中，跟踪模块400上固接有固定轨310，固定轨310上滑设有滑动块320，滑动块320能沿第二方向z相对固定轨310滑动；滑动块320上活动安装有移动梁330，移动梁330能沿第一方向x相对滑动块320滑动，移动梁330与摆动臂200相连接。通过调整移动梁330位置的方式，能够使摆动臂200相对跟踪模块400在第一方向x上移动；通过调整滑动块320位置的方式，能够使摆动臂200相对跟踪模块400在第二方向z上移动。以上移动模块的设计简单有效，通过调整双向滑块的方式，使摆动臂200能够沿第一方向x和第二方向z移动，实现了对摆动臂200与跟踪模块400之间相对位置的精确调整，保证了摆动臂200在工作
平面内能够相对跟踪模块400进行移动。
40.具体地，移动梁330上设有沿第一方向x延伸的梁滑轨331，滑动块320上固设有滑块销，滑块销与梁滑轨331滑动配合。
41.示例性地，第一方向x垂直于第二方向z。以上设计优化了移动模块的结构，降低了对摆动臂200与跟踪模块400之间的相对位置进行调整的难度，提高了移动模块的工作效率。具体地，还具有第三方向y，第三方向y垂直于第一方向x，第三方向y垂直于第二方向z，位于第二方向z和第三方向y所在的平面内的摆动臂200绕第一方向x旋转。
42.进一步地，固定轨310上沿第二方向z间隔均布有多个定位孔311，滑动块320贯通有滑块通孔321，定位销能够穿过滑块通孔321并插接于多个定位孔311中的任意一个。
43.本实施例中，沿第一方向x的移动动作和绕第一方向x的旋转动作的调节方式均为无级调节，以上设计可以精准的实现跟踪模块400和焊枪模块之间相对位置和角度的调节操作；而在第二方向z的移动动作为档位调节，能够使线结构光焊缝跟踪系统的固定垂直的更加牢固可靠。
44.示例性地，定位销包括定位螺栓，定位孔311设有内螺纹，定位螺栓与内螺纹螺纹连接。以上设计简单可靠，能够使定位螺栓的螺杆在穿过滑块通孔321后顺利地与定位孔311螺纹配合，由此保证了滑动块320在固定轨310上定位的准确性。
45.本实施例中，各构件间的相对位置调节简单可靠，通过松紧定位销的方式，即可实现固定轨310与滑动块320之间的连接状态的调整；通过松紧锁紧件的方式，即可实现连接环与连接轴之间的连接状态的调整。
46.具体地，定位孔311为螺纹孔，固定轨310上一共设有13个等间距的螺纹孔，以上设计进一步地方便了工作人员在第二方向z上选择合适的高度进行调整。
47.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

技术特征：
1.线结构光焊缝跟踪系统，其特征在于，包括：跟踪模块(400)和焊枪模块；摆动臂(200)，通过移动模块与所述跟踪模块(400)相连接，所述移动模块能使所述摆动臂(200)与所述跟踪模块(400)在工作平面内相对移动；所述移动模块与所述摆动臂(200)中的一个设有第一连接轴(220)，另一个设有第一连接环(332)，所述第一连接环(332)套设于所述第一连接轴(220)，且所述第一连接环(332)选择性套接于所述第一连接轴(220)，所述摆动臂(200)能绕所述第一连接轴(220)的轴线旋转，所述第一连接轴(220)的轴线平行于第一方向(x)；所述焊枪模块与所述摆动臂(200)中的一个设有第二连接轴，另一个设有第二连接环，所述第二连接环套设于所述第二连接轴，且所述第二连接环选择性套接于所述第二连接轴，所述焊枪模块能绕所述第二连接轴的轴线旋转，所述第二连接轴的轴线平行于所述第一方向(x)；其中，所述第一方向(x)位于所述工作平面中。2.根据权利要求1所述的线结构光焊缝跟踪系统，其特征在于，所述第一连接环(332)贯通有第一缓冲槽(335)，所述第一缓冲槽(335)的两侧设有相对的两个第一定位块(333)，两个所述第一定位块(333)能通过锁紧件锁紧连接。3.根据权利要求2所述的线结构光焊缝跟踪系统，其特征在于，所述第一定位块(333)上贯通有第一锁固孔(334)，所述锁紧件能同时穿接于两个所述第一锁固孔(334)。4.根据权利要求1所述的线结构光焊缝跟踪系统，其特征在于，所述第二连接环贯通有第二缓冲槽，所述第二缓冲槽的两侧设有相对的两个第二定位块，两个所述第二定位块能通过锁紧件锁紧连接。5.根据权利要求4所述的线结构光焊缝跟踪系统，其特征在于，所述第二定位块上贯通有第二锁固孔，所述锁紧件能同时穿接于两个所述第二锁固孔。6.根据权利要求2-5任一项所述的线结构光焊缝跟踪系统，其特征在于，所述锁紧件包括锁紧螺栓和自锁垫圈，所述自锁垫圈能锁紧连接于所述锁紧螺栓的螺杆。7.根据权利要求1所述的线结构光焊缝跟踪系统，其特征在于，所述跟踪模块(400)上固接有固定轨(310)，所述固定轨(310)上滑设有滑动块(320)，所述滑动块(320)能沿第二方向(z)相对所述固定轨(310)滑动；所述滑动块(320)上活动安装有移动梁(330)，所述移动梁(330)能沿所述第一方向(x)相对所述滑动块(320)滑动，所述移动梁(330)与所述摆动臂(200)相连接。8.根据权利要求7所述的线结构光焊缝跟踪系统，其特征在于，所述固定轨(310)上沿所述第二方向(z)间隔均布有多个定位孔(311)，所述滑动块(320)贯通有滑块通孔(321)，定位销能够穿过所述滑块通孔(321)并插接于多个所述定位孔(311)中的任意一个。9.根据权利要求8所述的线结构光焊缝跟踪系统，其特征在于，所述定位销包括定位螺栓，所述定位孔(311)设有内螺纹，所述定位螺栓与所述内螺纹螺纹连接。10.根据权利要求7所述的线结构光焊缝跟踪系统，其特征在于，所述第一方向(x)垂直于所述第二方向(z)。

技术总结
本实用新型涉及焊缝检测技术领域，具体公开了线结构光焊缝跟踪系统。该系统包括摆动臂、跟踪模块和焊枪模块；摆动臂通过移动模块与跟踪模块相连接，移动模块能使摆动臂与跟踪模块在工作平面内相对移动；移动模块与摆动臂中的一个设有连接轴，另一个设有连接环；焊枪模块与摆动臂中的一个设有连接轴，另一个设有连接环，连接环套设于连接轴，连接环选择性套接于连接轴，焊枪模块能绕连接轴的轴线旋转，连接轴的轴线平行于第一方向，第一方向位于工作平面中。该系统借助摆动臂和移动模块，实现焊枪模块在四个自由度上自由活动，满足焊接不同种类焊缝时对视觉传感器的角度和位置的调整需求，使系统的姿态能够针对不同的焊接环境进行调整。进行调整。进行调整。


技术研发人员：曹广忠 余兴华 王鑫
受保护的技术使用者：深圳大学
技术研发日：2023.02.14
技术公布日：2023/7/28