一種帶有視覺功能的同軸一體化焊槍的制作方法

專利名稱：一種帶有視覺功能的同軸一體化焊槍的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及焊槍，特指一種帶有視覺功能的同軸一體化焊槍，在鎢極氬弧自動焊焊槍內(nèi)部裝有與焊接電極同軸微型攝像系統(tǒng)，用以同步監(jiān)測焊接過程中焊縫的質(zhì)量，一種擁有新型結(jié)構(gòu)的氬弧焊焊槍，獨(dú)立于焊接電源，具有優(yōu)秀的通用性，可以用于各種不同的焊弧設(shè)備上，屬于焊接設(shè)備及工藝領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
焊接作為一門制造技術(shù)廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)，焊接接頭一般經(jīng)驗(yàn)上是構(gòu)件的薄弱部位，因此焊接質(zhì)量很大程度上決定了產(chǎn)品的質(zhì)量和合格率，所以在焊槍上安裝監(jiān)測和跟蹤控制裝置是提高焊接質(zhì)量的重要舉措。其中視覺傳感技術(shù)因?yàn)榫哂行畔⒘看?、直觀的特點(diǎn)得到較多的應(yīng)用。目前視覺技術(shù)主要用于焊接過程的監(jiān)控、焊縫跟蹤、焊接質(zhì)量控制等領(lǐng)域，目前帶有視覺功能的自動焊焊接領(lǐng)域已有技術(shù)中，如申請?zhí)枮?00920103489. X公開號為CN201467363V的“焊接監(jiān)控裝置” 一用具有可控鏡頭的攝像機(jī)來監(jiān)控焊縫及其周圍區(qū)域狀況、用以提供焊縫準(zhǔn)確定位信息，實(shí)現(xiàn)了焊接作業(yè)區(qū)域的可視化，提高了產(chǎn)品的焊接質(zhì)量。申請?zhí)枮?011100299M.0發(fā)明了一種“多功能弧焊視覺監(jiān)視裝置和監(jiān)視方法”，這些裝置和技術(shù)的共同特點(diǎn)是將一套視覺系統(tǒng)置于生產(chǎn)線或者機(jī)器人等焊接裝備外部，以設(shè)計(jì)的角度或者方法用以監(jiān)控焊接過程。從結(jié)構(gòu)上來說，因?yàn)閿z像機(jī)外置，專門設(shè)置安裝結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致體積過于龐大，占用太多的空間，不夠緊湊，容易與工作環(huán)境造成干涉甚至碰撞，影響焊槍的可達(dá)性；同時由于該種視覺結(jié)構(gòu)與實(shí)際焊接熔池成一定的角度，對提取的焊接過程信息精度受到影響，甚至要專門開發(fā)提取焊接中心的算法，使得過程復(fù)雜精度降低，如申請?zhí)枮?00810151197. 3的國家發(fā)明專利發(fā)明了一種基于計(jì)算機(jī)視覺識別焊點(diǎn)中心位置的方法，專門用于焊接中心位置的提取，降低了系統(tǒng)的魯棒性。同時目前焊槍的設(shè)計(jì)過于單調(diào)，不僅在鎢極調(diào)節(jié)方面不夠靈活，而且不能取得最好的冷卻降溫的和氣體保護(hù)效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對以上所述結(jié)構(gòu)的不足和缺陷，設(shè)計(jì)了一種帶有視覺功能的同軸一體化焊槍設(shè)備，使鎢極與攝像機(jī)同軸，不但可以同步監(jiān)測焊縫的質(zhì)量，而且還使結(jié)構(gòu)更加緊湊。同時，優(yōu)化了焊槍的結(jié)構(gòu)，使鎢極調(diào)節(jié)更方便以及冷卻降溫和氣體保護(hù)的效果更好。本發(fā)明是通過以下方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括焊槍外殼、攝像機(jī)、濾光系統(tǒng)、冷卻和保護(hù)系統(tǒng)和鎢極調(diào)節(jié)系統(tǒng)；在圓柱形的焊槍外殼內(nèi)部上端安裝一個攝像機(jī)，攝像機(jī)的中心與鎢極同軸，且位于鎢極的正上方，焊槍外殼內(nèi)部中間有濾光系統(tǒng)，通過螺釘固定在焊槍外殼內(nèi)，冷卻和保護(hù)系統(tǒng)安裝于絕緣外殼內(nèi)部，其內(nèi)部端與鎢極調(diào)節(jié)系統(tǒng)相連，外部伸出端由絕緣筒保護(hù)與外界相隔離，這樣使結(jié)構(gòu)更緊湊，調(diào)節(jié)更方便。濾光系統(tǒng)由與焊槍外殼相固定的鏈接件、濾光片和夾緊墊片組成；濾光系統(tǒng)安裝在焊槍外殼內(nèi)，位于攝像機(jī)與鎢極調(diào)節(jié)系統(tǒng)之間；濾光片通過夾緊墊片安裝在連接件上方；設(shè)置專門的濾光片，以獲得最優(yōu)的焊接區(qū)域圖象，該濾光片可以根據(jù)焊接材料的不同自行進(jìn)行更換，所設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)保證了濾光片的方便快捷的更換。攝像機(jī)通過圖像卡外接控制器或者計(jì)算機(jī)，用以監(jiān)控焊縫的質(zhì)量，并反饋給計(jì)算機(jī)，來控制焊接過程。鎢極調(diào)節(jié)系統(tǒng)安裝在焊槍外殼內(nèi)部下端，包括可動部分、彈簧和鎢極調(diào)節(jié)桿；可動部分的前端呈圓柱形，其上設(shè)有彈簧并固定在不動部分的安裝孔內(nèi)，可動部分的中間段開孔套在鎢極調(diào)節(jié)桿上，鎢極調(diào)節(jié)桿安裝在焊槍外殼上，可動部分的后端前部設(shè)有與鎢極直徑相配合的半圓柱形套筒，卡在鎢極上，通過彈簧壓力用來卡緊鎢極。冷卻和保護(hù)系統(tǒng)安裝在絕緣外殼內(nèi)并固定在焊槍外殼內(nèi)部下端，位于鎢極調(diào)節(jié)系統(tǒng)一側(cè)，包括冷卻水室、保護(hù)氣室、不動部分、進(jìn)水管、出水管、氣管和擋板；保護(hù)氣室和冷卻水室與不動部分設(shè)計(jì)成一個整體位于絕緣外殼內(nèi)，不動部分前端設(shè)有套環(huán)套住鎢極，保護(hù)氣室面向焊槍外殼的側(cè)壁開氣孔，保護(hù)氣室的上端設(shè)有氣管，冷卻水室內(nèi)設(shè)有擋板將冷卻水室分為進(jìn)水部分和出水部分，進(jìn)水部分上端設(shè)有進(jìn)水管，出水部分上端設(shè)有出水管；進(jìn)水管、出水管和氣管位于絕緣筒內(nèi)，起到隔熱和保護(hù)的作用；絕緣外殼避免冷卻和保護(hù)系統(tǒng)與焊槍外殼直接接觸，起到保護(hù)作用。本發(fā)明在已有的帶監(jiān)控裝置焊槍的基礎(chǔ)上，改進(jìn)了焊槍的結(jié)構(gòu)，并優(yōu)化了監(jiān)控裝置的空間位置，使其與焊槍結(jié)合更緊湊，并可以同軸同步監(jiān)測焊縫的質(zhì)量；而且新型焊槍還可更方便、靈活的調(diào)節(jié)鎢極的伸出量，而不用拆下噴嘴；同時其冷卻面積有了很大的提高，保護(hù)氣可以通過氣孔從鎢極的兩側(cè)吹過，更好的保護(hù)了焊接電弧，使電弧更穩(wěn)定，焊接的質(zhì)
量更好。


圖1是一種帶有視覺功能的同軸一體化焊槍的剖面示意圖；圖2是一種帶有視覺功能的同軸一體化焊槍結(jié)構(gòu)圖3是鎢極固定架及冷卻和保護(hù)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖；圖4是氣室、冷卻水室的剖面示意5是固定架可動部分結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是鎢極調(diào)節(jié)桿的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是焊槍內(nèi)部裝配剖面示意圖；圖8是焊槍內(nèi)部裝配結(jié)構(gòu)俯視圖；圖9是焊槍內(nèi)部裝配結(jié)構(gòu)主視圖10是將焊槍外殼分為上下殼體的同軸一體化焊槍的剖面示意圖；附圖中1-鎢極；2-噴嘴；3-絕緣外殼；4-檔板；5-冷卻和保護(hù)系統(tǒng)；6-氣孔；7-冷卻水室；8-氣室；9-可動部分；10-彈簧；11-鎢極調(diào)節(jié)桿；12-鎢極調(diào)節(jié)系統(tǒng)；13-不動部分；14-連接件；15-濾光片；16-夾緊墊片；17-濾光系統(tǒng)；18-進(jìn)水管；19-氣管；20-出水管；21-絕緣筒；22-焊槍外殼；23-后蓋；24-攝像機(jī)；25-螺釘；26-可動部分的圓柱形前端；27-可動部分的中間段；28-可動部分的后端；29-半圓柱套筒；30-套環(huán)；31-鎢極調(diào)節(jié)桿的前端；32-鎢極調(diào)節(jié)桿的中間段；33-鎢極調(diào)節(jié)桿的后端；34-焊槍外殼上殼體；35-焊槍外殼下殼體。
具體實(shí)施例方式下面對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。如圖1所示，本發(fā)明包括焊槍外殼22、攝像機(jī)M、濾光系統(tǒng)17、冷卻和保護(hù)系統(tǒng)5和鎢極調(diào)節(jié)系統(tǒng)12。在圓柱形的焊槍外殼22內(nèi)部上端安裝一個攝像機(jī)M，其中心與鎢極1同軸，且位于鎢極1的正上方，中間有濾光系統(tǒng)17，通過螺釘固定在焊槍外殼22上，冷卻和保護(hù)系統(tǒng)5安裝于絕緣外殼3內(nèi)部，其內(nèi)部一端與鎢極調(diào)節(jié)系統(tǒng)12相連，外部伸出端由絕緣筒21保護(hù)且與外界相隔離。濾光系統(tǒng)17由通過螺釘25固定在焊槍外殼22內(nèi)的鏈接件14、安裝在其上的濾光片15和夾緊墊片16組成；濾光系統(tǒng)17安裝在焊槍外殼22內(nèi)，位于攝像機(jī)M與鎢極調(diào)節(jié)系統(tǒng)12之間；濾光片15通過夾緊墊片16安裝在連接件14上方；設(shè)置專門的濾光片15，以獲得最優(yōu)的焊接區(qū)域圖象。該濾光片15可以根據(jù)焊接材料的不同自行進(jìn)行更換，所設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)保證了濾光片15的方便快捷的更換。攝像機(jī)M通過圖像卡外接控制器或者計(jì)算機(jī)，用以監(jiān)控焊縫的質(zhì)量，并反饋給計(jì)算機(jī)，來控制焊接過程。鎢極調(diào)節(jié)系統(tǒng)12包括可動部分9、彈簧10和鎢極調(diào)節(jié)桿11 ；可動部分的前端沈呈圓柱形，其上設(shè)有彈簧10并固定在不動部分13的安裝孔內(nèi)，可動部分的中間段27開孔套在鎢極調(diào)節(jié)桿U上，鎢極調(diào)節(jié)桿U固定在焊槍外殼22上，可動部分的后端觀前部設(shè)有與鎢極1直徑相配合的半圓柱形套筒四，卡在鎢極1上，通過彈簧10壓力用來夾緊鎢極1。冷卻和保護(hù)系統(tǒng)5安裝在絕緣外殼3內(nèi)并固定在焊槍外殼22內(nèi)部下端，位于鎢極調(diào)節(jié)系統(tǒng)12 —側(cè)，它包括冷卻水室7、保護(hù)氣室8、不動部分13、進(jìn)水管18、出水管20、氣管19和擋板4 ；保護(hù)氣室8和冷卻水室7與不動部分13設(shè)計(jì)成一個整體位于絕緣外殼3內(nèi)，不動部分13前端設(shè)有套環(huán)30套住鎢極1，保護(hù)氣室8面向焊槍外殼22的側(cè)壁開氣孔6，保護(hù)氣室8的上端設(shè)有氣管19，冷卻水室7內(nèi)設(shè)有擋板4將冷卻水室7分為進(jìn)水部分和出水部分，進(jìn)水部分上端設(shè)有進(jìn)水管18，出水部分上端設(shè)有出水管20 ；進(jìn)水管18、出水管20和氣管19位于絕緣筒21內(nèi)，起到隔熱和保護(hù)的作用；絕緣外殼3避免冷卻和保護(hù)系統(tǒng)5與焊槍外殼22直接接觸，起到保護(hù)作用。具體的操作過程如下
第一步，在焊槍外殼22的殼體內(nèi)部下端一側(cè)安裝絕緣外殼3，然后將冷卻和保護(hù)系統(tǒng)5安裝在絕緣外殼3的內(nèi)部，其前端的不動部分13與絕緣外殼3配合定位，將不動部分13前端的套環(huán)30內(nèi)套住鎢極1，可動部分的后端觀的半圓柱形套筒四卡在鎢極1上，通過彈簧10和不動部分13前端的套環(huán)對鎢極1的壓力來夾緊鎢極1。第二步，將連接件14安裝在焊槍外殼22的殼體內(nèi)部中端，外部并用螺釘25固定在焊槍外殼22上，然后在連接件14內(nèi)部安裝濾光片15，其上用夾緊墊片16進(jìn)行固定。第三步，在焊槍外殼22的殼體內(nèi)部上端安裝同軸攝像機(jī)M，并蓋上后蓋23。第四步，將出水管20、進(jìn)水管18和氣管19分別安裝到相應(yīng)的冷卻和保護(hù)系統(tǒng)5的冷卻水室7和氣室8上，然后在其外側(cè)安裝絕緣筒21。4/4頁第五步，在焊槍外殼22的下殼體上安裝噴嘴2，然后將焊槍體固定到自動焊接設(shè)備上。第六步，鎢極調(diào)節(jié)桿的前端31與可動部分的中間段27圓孔相配合，而調(diào)節(jié)桿的中間段32與焊槍外殼22上的孔相配合，通過旋轉(zhuǎn)鎢極調(diào)節(jié)桿的后端33，壓縮與可動部分的前端沈相配合的彈簧10，此時鎢極1被松開，調(diào)整鎢極1合適的伸出噴嘴2的長度，再旋轉(zhuǎn)鎢極調(diào)節(jié)桿的后端33，張緊彈簧10，從而調(diào)節(jié)鎢極1的伸出量。第七步，開始進(jìn)行焊接，根據(jù)所給產(chǎn)品焊縫的要求，通過同軸攝像機(jī)M監(jiān)控焊接過程中的焊縫質(zhì)量，最后完成焊接。為了便于安裝，可將焊槍外殼22分為上下殼體，先將濾光系統(tǒng)17和冷卻和保護(hù)系統(tǒng)5安裝在焊槍外殼下殼體35內(nèi)，再將攝像機(jī)M安裝在焊槍外殼上殼體34內(nèi)，再將焊槍外殼上殼體34固定在濾光系統(tǒng)17的鏈接件14上。本實(shí)施例中，焊槍、焊接用鎢極等具體尺寸可以根據(jù)焊接工藝所需電源功率進(jìn)行更換，不受具體尺寸形式限制。
權(quán)利要求
1.一種帶有視覺功能的同軸一體化焊槍，其特征在于所述焊槍包括焊槍外殼、攝像機(jī)、濾光系統(tǒng)、冷卻和保護(hù)系統(tǒng)和鎢極調(diào)節(jié)系統(tǒng)；在圓柱形的焊槍外殼內(nèi)部上端安裝一個攝像機(jī)，攝像機(jī)的中心與鎢極同軸，且位于鎢極的正上方；濾光系統(tǒng)安裝在焊槍外殼內(nèi)，位于攝像機(jī)與鎢極調(diào)節(jié)系統(tǒng)之間；鎢極調(diào)節(jié)系統(tǒng)安裝在焊槍外殼內(nèi)部下端，包括可動部分、彈簧和鎢極調(diào)節(jié)桿；可動部分的前端呈圓柱形，其上設(shè)有彈簧并固定在不動部分的安裝孔內(nèi)，可動部分的中間段開孔套在鎢極調(diào)節(jié)桿上，鎢極調(diào)節(jié)桿安裝在焊槍外殼上，可動部分的后端前部設(shè)有與鎢極直徑相配合的半圓柱形套筒，卡在鎢極上，通過彈簧壓力用來卡緊鎢極；冷卻和保護(hù)系統(tǒng)安裝在絕緣外殼內(nèi)并固定在焊槍外殼內(nèi)部下端，位于鎢極調(diào)節(jié)系統(tǒng)一側(cè)，包括冷卻水室、保護(hù)氣室、不動部分、進(jìn)水管、出水管、氣管和擋板；保護(hù)氣室和冷卻水室與不動部分設(shè)計(jì)成一個整體位于絕緣外殼內(nèi)，不動部分前端設(shè)有套環(huán)套住鎢極，保護(hù)氣室面向焊槍外殼的側(cè)壁開氣孔，保護(hù)氣室的上端設(shè)有氣管，冷卻水室內(nèi)設(shè)有擋板將冷卻水室分為進(jìn)水部分和出水部分，進(jìn)水部分上端設(shè)有進(jìn)水管，出水部分上端設(shè)有出水管；進(jìn)水管、出水管和氣管位于絕緣筒內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種帶有視覺功能的同軸一體化焊槍，其特征在于所述攝像機(jī)通過圖像卡外接控制器或者計(jì)算機(jī)，用以監(jiān)控焊縫的質(zhì)量，并反饋給計(jì)算機(jī)，來控制焊接過程。
3.如權(quán)利要求1所述的一種帶有視覺功能的同軸一體化焊槍，其特征在于濾光系統(tǒng)由與焊槍外殼相固定的鏈接件、濾光片和夾緊墊片組成；濾光片通過夾緊墊片安裝在連接件上方。
4.如權(quán)利要求1所述的一種帶有視覺功能的同軸一體化焊槍，其特征在于所述焊槍為鎢極氬弧自動焊焊槍。
全文摘要
本發(fā)明涉及焊槍，特指一種帶有視覺功能的同軸一體化焊槍，其包括焊槍外殼、攝像機(jī)、濾光系統(tǒng)、冷卻和保護(hù)系統(tǒng)和鎢極調(diào)節(jié)系統(tǒng)；在焊槍外殼內(nèi)部上端安裝一個攝像機(jī)，攝像機(jī)的中心與鎢極同軸，且位于鎢極的正上方，焊槍外殼內(nèi)部中間有濾光系統(tǒng)，固定在焊槍外殼內(nèi)，冷卻和保護(hù)系統(tǒng)安裝于絕緣外殼內(nèi)部，其內(nèi)部端與鎢極調(diào)節(jié)系統(tǒng)相連，外部伸出端由絕緣筒保護(hù)與外界相隔離。本發(fā)明可以同軸同步監(jiān)測焊縫的質(zhì)量；而且新型焊槍還可更方便、靈活的調(diào)節(jié)鎢極的伸出量，而不用拆下噴嘴；同時其冷卻面積有了很大的提高，保護(hù)氣可以通過氣孔從鎢極的兩側(cè)吹過，更好的保護(hù)了焊接電弧，使電弧更穩(wěn)定，焊接的質(zhì)量更好。
文檔編號B23K9/28GK102554422SQ201210030180
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月13日
發(fā)明者于杰, 陳希章 申請人:江蘇大學(xué)