板狀部分最底部的U形窗口 ；U形窗口后方有一長方形攝像窗口，由3片微型光學(xué)鏡片、2片微型三梭鏡片及一片光學(xué)鏡片或一組光學(xué)濾鏡片組成的光路被布置在形像窗口上方，線狀激光器投射在窄間隙坡口焊縫底部的輪廓圖像通過漫反射反射到上述與攝像窗口承一定角度放置的光路中，通過光路的反射透射可將圖像完整地投射到光路上方的光學(xué)列陣傳感器電路上；光學(xué)列陣傳感器電路對圖像數(shù)據(jù)進行預(yù)處理后將數(shù)字信息通過多芯通信接頭向上傳遞給圖像采集與控制器，進行深度處理后可實時獲得焊縫底部的各項參數(shù)，與焊槍配合可完成窄間隙坡口焊縫的跟蹤。
[0028]如圖1至圖3所示，該窄間隙焊縫跟蹤激光傳感器的具體結(jié)構(gòu)包括:Τ形傳感器外殼1、線狀激光器2、U形窗口 3、攝像窗口 4、微型光學(xué)鏡片5、微型三梭鏡片6、光學(xué)鏡片7、光學(xué)列陣傳感器電路8、多芯通信接頭9。
[0029]如圖4所示，該窄間隙焊縫跟蹤激光傳感器進行焊縫跟蹤時與焊槍的關(guān)系包括:11、窄間隙焊縫跟蹤激光傳感器，12、窄間隙焊槍，13、焊縫底部線狀激光帶，14、半剖視的大厚板窄間隙焊縫。
[0030]T形傳感器外殼I的下方薄板狀部分的寬度小于10mm，其中，前方固定有線狀激光器2，線狀激光器2的激光發(fā)出端與T形傳感器外殼I下方薄板部分底部的U形窗口 3相對，其所發(fā)射出的線狀激光可透過U形窗口 3后打在半剖視的大厚板窄間隙焊縫14的焊縫底部及兩側(cè)壁上；
[0031]T形傳感器外殼I的U形窗口 3后方，開設(shè)有一長方形攝像窗口 4，投射到焊縫底部的線狀激光帶經(jīng)漫反射后部分透過攝像窗口 4反射到微型光學(xué)鏡片5上；
[0032]由上述3個微型光學(xué)鏡片5、2個微型三梭鏡片6及I個光學(xué)鏡片7構(gòu)成了此窄間隙焊縫跟蹤激光傳感器11的光路鏡片組，可將透過攝像窗口 4反射到微型光學(xué)鏡片5上的線狀激光帶圖像完整的向上傳遞，最終投射到光學(xué)鏡片7斜上方的光學(xué)列陣傳感器電路8的光學(xué)列陣傳感器上；
[0033]上述光學(xué)鏡片7還可由光學(xué)鏡片組代替，光學(xué)鏡片組中除光學(xué)鏡片7外還可包含若干光學(xué)濾光片和干涉光片，可使投射到上述光學(xué)列陣傳感器電路8上的圖像質(zhì)量更為清晰。
[0034]當(dāng)線狀激光帶形成的窄間隙焊縫底部的輪廓圖像被投射到上述光學(xué)列陣傳感器電路8的光學(xué)列陣傳感器上后，傳感器電路可對圖像進行初步處理，將處理結(jié)果以數(shù)字信號的方式通過多芯通信接頭9上傳至圖像采集控制器中，進行后續(xù)的處理。
[0035]本實用新型傳感器的工作過程如下:
[0036]T形傳感器外殼I內(nèi)的線狀激光器2發(fā)出線狀激光，通過T形傳感器外殼I下方薄板部分底部的U形窗口 3投射到半剖視的大厚板窄間隙焊縫14的焊縫底部及兩側(cè)壁上，經(jīng)漫反射后形成的焊縫底部輪廓圖像透過攝像窗口 4，反射到由3個微型光學(xué)鏡片5、2個微型三梭鏡片6及I個光學(xué)鏡片7構(gòu)成的光路鏡片組，經(jīng)過光路鏡片組的反射透射，最終可將透過攝像窗口 4的線狀激光帶圖像完整的向上傳遞，投射到光學(xué)鏡片7斜上方的光學(xué)列陣傳感器電路8的光學(xué)列陣傳感器上，這時，光學(xué)列陣傳感器電路8可對圖像進行初步處理，將處理結(jié)果以數(shù)字信號的方式通過多芯通信接頭9上傳至圖像采集控制器中，進行后續(xù)的處理。
[0037]進行窄間隙坡口焊縫的跟蹤時，將窄間隙焊縫跟蹤激光傳感器11的薄板狀部分插入窄間隙坡口中，底部與焊縫底部保持25mm-30mm高度距離，將窄間隙焊槍12置于窄間隙焊縫跟蹤激光傳感器11后方，由窄間隙焊縫跟蹤激光傳感器11獲得的實時焊縫底部參數(shù)，如橫向偏移、高度偏移等，可用于調(diào)整焊槍位置，完成焊縫跟蹤過程。
[0038]以上所述，僅為本實用新型較佳的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1.一種窄間隙焊縫跟蹤激光傳感器，其特征在于，包括橫截面為T形的T形傳感器外殼，所述T形傳感器外殼的下部薄板狀部分的厚度小于窄間隙焊縫的寬度，所述T形傳感器外殼內(nèi)安裝有線狀激光器及光學(xué)部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的窄間隙焊縫跟蹤激光傳感器，其特征在于，所述T形傳感器外殼的下方薄板狀部分的底部設(shè)有U形窗口和長方形攝像窗口，所述線狀激光器的激光發(fā)出端與所述U形窗口相對，所述光學(xué)部件的圖像獲取端與所述長方形攝像窗口相對。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的窄間隙焊縫跟蹤激光傳感器，其特征在于，所述光學(xué)部件包括3個微型光學(xué)鏡片、2個微型三梭鏡片和I個光學(xué)鏡片，所述光學(xué)鏡片的斜上方設(shè)有光學(xué)列陣傳感器電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的窄間隙焊縫跟蹤激光傳感器，其特征在于，所述T形傳感器外殼設(shè)有多芯通信接頭，所述光學(xué)列陣傳感器電路與所述多芯通信接頭連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的窄間隙焊縫跟蹤激光傳感器，其特征在于，所述光學(xué)部件還包含若干光學(xué)濾光片和干涉光片。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的窄間隙焊縫跟蹤激光傳感器，其特征在于，所述T形傳感器外殼的下部薄板狀部分的厚度小于或等于10_，所述窄間隙焊縫寬度大于或等于12mm，所述窄間隙焊縫深度小于或等于140mm。
【專利摘要】本實用新型公開了一種窄間隙焊縫跟蹤激光傳感器，包括橫截面為T形的T形傳感器外殼，T形傳感器外殼的下部薄板狀部分的厚度小于窄間隙焊縫的寬度，T形傳感器外殼內(nèi)安裝有線狀激光器及光學(xué)部件。T形傳感器外殼的下方薄板狀部分的底部設(shè)有U形窗口和長方形攝像窗口，線狀激光器的激光發(fā)出端與U形窗口相對，光學(xué)部件的圖像獲取端與長方形攝像窗口相對。能夠?qū)?0mm以上大厚板窄間隙坡口焊縫，尤其是對窄間隙坡口焊縫底部輪廓進行有效高精度跟蹤。
【IPC分類】B23K9-127
【公開號】CN204545670
【申請?zhí)枴緾N201520256919
【發(fā)明人】劉正文, 許平非, 黃松濤, 焦向東
【申請人】北京石油化工學(xué)院
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年4月24日