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CN101372070B - 一种连杆式激光焊接测量一体化装置 - Google Patents

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CN101372070B
CN101372070B CN 200810030174 CN200810030174A CN101372070B CN 101372070 B CN101372070 B CN 101372070B CN 200810030174 CN200810030174 CN 200810030174 CN 200810030174 A CN200810030174 A CN 200810030174A CN 101372070 B CN101372070 B CN 101372070B
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李斌
黄禹
毛新勇
龚时华
蔡立兵
周辅林
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DG-HUST MANUFACTURING ENGINEERING INSTITUTE
Huazhong University of Science and Technology
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DG-HUST MANUFACTURING ENGINEERING INSTITUTE
Huazhong University of Science and Technology
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Abstract

本发明涉及焊接测量装置技术领域，特别涉及一种连杆式激光焊接测量一体化装置，其包括有焊接头安装座以及安装在焊接头安装座的焊接头，其还包含有平面四杆机构和摄像头装置支架以及连接在摄像头装置支架的摄像头，所述的平面四杆机构为包含有连架杆和双连杆的双摇杆结构，其与激光焊接头安装座相连；摄像头装置支架通过设置在摄像头装置支架的转动副与平面四杆机构的双连杆相连；在焊接头安装座上设置有用于驱动平面四杆机构连架杆的数控旋转轴，在摄像头装置支架上还设置有手动调整平台以及用于调整摄像头装置支架的直线导轨和数控旋转轴，本发明可实现三维复杂结构轻质合金构件激光焊接的形状控制和性能控制。

Description

一种连杆式激光焊接测量一体化装置
技术领域
本发明涉及焊接测量装置技术领域，特别涉及一种连杆式激光焊接测量一体化装置。
背景技术
在石化、航空航天和军事等领域，管道、导弹外壳等零部件往往通过多片部件拼焊而成。此类的零部件是将多个部件组合起来制造空间的三维物体，其部件拼缝为空间的三维曲线。由于此类组合部件在加工过程中引起的形状误差、组合部件焊接装夹固定时引起的偏差、以及激光焊接时的零部件热变形引起的组合部件形状误差以及其它等因素，将使得焊接时拼缝的形貌与理论设计的状况存在一定的差别，这使得在组合部件的焊接部位上，部件拼缝宽度沿着拼缝曲线都存在一定程度的变化，而一般而言拼缝误差不能超过板厚的1/10，故如果按照固定的焊缝参数来实施焊接则焊接质量不稳定，或者焊接质量达不到要求。因此需要一种激光焊接在线测量拼缝宽度的方法，相对焊接点可超前测量拼缝形貌，为后续焊接的工艺参数补偿提供数据。
申请号为02151438.0，发明名称为“三维形状物焊接方法及其装置”的中国专利申请给出了对三维形状物焊接时利用照相机先获得焊缝位置偏移量的方法，但检测所用的照相机是固连在焊接头 上，是同时与焊接头一起运动的，该照相机不具有相对于焊接头的运动自由度。
而申请号为02158340.4，发明名称为“具有视觉焊缝自动跟踪功能的弧焊机器人控制平台”中国专利申请给出的焊缝自动跟踪功能的摄像头同样也是固定在焊接头的末端，其摄像头也不具有相对于焊接头的运动自由度。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术存在的不足之处，而提供一种可实现对焊接点后空间曲率变化的拼缝形貌进行检测的连杆式激光焊接测量一体化装置。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种连杆式激光焊接测量一体化装置，其包括有焊接头安装座以及安装在焊接头安装座的焊接头，其还包含有平面四杆机构和摄像头装置支架以及连接在摄像头装置支架的摄像头，所述的平面四杆机构为包含有连架杆和双连杆的双摇杆结构，其与激光焊接头安装座相连；摄像头装置支架通过设置在摄像头装置支架的转动副与平面四杆机构的双连杆相连；在焊接头安装座上设置有用于驱动平面四杆机构连架杆的数控旋转轴，在摄像头装置支架上还设置有手动调整平台以及用于调整摄像头装置支架的直线导轨和数控旋转轴。
其中所述的摄像头装置支架上的两个转动副分别安装在双连杆的中点位置上。
本发明的有益效果是：一种连杆式激光焊接测量一体化装置， 其包括有焊接头安装座以及安装在焊接头安装座的焊接头，其还包含有平面四杆机构和摄像头装置支架以及连接在摄像头装置支架的摄像头，所述的平面四杆机构为包含有连架杆和双连杆的双摇杆结构，其与激光焊接头安装座相连；摄像头装置支架通过设置在摄像头装置支架的转动副与平面四杆机构的双连杆相连；在焊接头安装座上设置有用于驱动平面四杆机构连架杆的数控旋转轴，在摄像头装置支架上还设置有手动调整平台以及用于调整摄像头装置支架的直线导轨和数控旋转轴，采用上述结构的本发明具有两数控旋转轴控制的摄像头，可对焊接点后空间曲率变化的拼缝形貌进行检测，其安装位置超前激光焊接头一定的距离，提供超前于焊接点的图像处理计算时间片段，便于实时计算相应拼缝形貌参数所对应的焊接工艺参数，并对其进行补偿调整，实现三维复杂结构轻质合金构件激光焊接的形状控制和性能控制。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述：
如附图1所示，一种连杆式激光焊接测量一体化装置，其包括有焊接头安装座1以及安装在焊接头安装座1的焊接头2，其特征在于：其还包含有平面四杆机构3和摄像头装置支架4以及连接在摄像头装置支架4的摄像头5，所述的平面四杆机构3为包含有连架杆31和双连杆32的双摇杆结构，其与激光焊接头安装座1相连； 摄像头装置支架4通过设置在摄像头装置支架4的转动副6与平面四杆机构3的双连杆32相连；在焊接头安装座1上设置有用于驱动平面四杆机构3连架杆31的数控旋转轴11，在摄像头装置支架4上还设置有手动调整平台7以及用于调整摄像头装置支架4的直线导轨8和数控旋转轴10，所述摄像头装置支架4上的两个转动副6分别安装在双连杆32的中点位置上。
焊接头安装座1的安装接口提供拼缝形貌测量激光复合焊接头与相应机床的连接接口。平面四杆机构3与激光焊接头安装座1相连，平面四杆机构3采用双摇杆结构，连架杆31等长，连杆采用有间距的双连杆32。摄像头装置支架4通过转动副6与平面四杆机构3的双连杆32相连，支架上的两个转动副6分别安装在双连杆32的中点位置上。由于平面四杆机构3的连架杆31等长，摄像头装置支架4的运动状态与连架杆31相同。
通过数控旋转轴11驱动平面四杆机构3的连架杆31，对摄像头5进行相对与焊接头2的角度旋转伺服控制。
摄像头装置通过直线导轨8和数控旋转轴10实现相对焊接头2的升降运动。通过手动调整平台7微调摄像头5相对于焊接头2的距离。
本发明具有两数控旋转轴控制10、11的摄像头5，可对焊接点后空间曲率变化的拼缝形貌进行检测，其安装位置超前激光焊接头2一定的距离，提供超前于焊接点的图像处理计算时间片段，便于实时计算相应拼缝形貌参数所对应的焊接工艺参数，并对其进行 补偿调整，实现三维复杂结构轻质合金构件激光焊接的形状控制和性能控制。
以上所述实施例，只是本发明的较佳实例，并非来限制本发明实施范围，故凡依本发明申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明专利申请范围内。

Claims (2)

1.一种连杆式激光焊接测量一体化装置，其包括有焊接头安装座(1)以及安装在焊接头安装座(1)的焊接头(2)，其特征在于：其还包含有平面四杆机构(3)和摄像头装置支架(4)以及连接在摄像头装置支架(4)的摄像头(5)，所述的平面四杆机构(3)为包含有连架杆(31)和双连杆(32)的双摇杆结构，其与激光焊接头安装座(1)相连；摄像头装置支架(4)通过设置在摄像头装置支架(4)的转动副(6)与平面四杆机构(3)的双连杆(32)相连；在焊接头安装座(1)上设置有用于驱动平面四杆机构(3)连架杆(31)的数控旋转轴(11)，在摄像头装置支架(4)上还设置有手动调整平台(7)以及用于调整摄像头装置支架(4)的直线导轨(8)和数控旋转轴(10)。
2.根据权利要求1所述的一种连杆式激光焊接测量一体化装置，其特征在于：摄像头装置支架(4)设置有两个转动副(6)，两个转动副(6)分别安装在双连杆(32)两个杆的中点位置上。
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