一种有焊缝跟踪功能的激光焊接头装置的制作方法

本发明涉及激光焊接技术领域，具体为一种有焊缝跟踪功能的激光焊接头装置。

背景技术：

与传统的焊接方法相比，激光焊具有能量密度高、穿透力强、精度高、适应性强等优点。作为现代高科技产物的激光焊，已成为现代工业发展必不可少的加工工艺。随着航空航天、电子汽车制造、医疗及核工业的迅猛发展，产品零件结构形状越来越复杂，对材料性能的要求不断提高，对加工精度和焊接质量的要求日益严格，同时企业对加工方法的生产效率、工作环境的要求也越来越高，焊缝跟踪系统和激光焊接相结合的加工方式，也日益得到重视并逐步推广使用。

在焊缝跟踪功能与激光焊接头相结合的方案中，目前主要有两种：一种是焊缝跟踪传感器固定在激光焊接头上，传感器是一个独立的设备，激光焊接头是一个独立的设备，二者用卡具连接固定在一起；另一种是外置结构光，借用一部分激光焊接头的光路作为镜头部分，将图像投影到外置的相机上。

第一种方法可以简单的实现焊缝跟踪激光焊接，但是存在装置占用空间大，检测位置与焊接位置距离(前置距离)大的问题，尤其在薄板焊接应用中，薄板受热易变性，前置距离过大会导致实际焊接点的空间坐标与该点的检测空间坐标不一致从而导致焊接失败。

第二种方法可以有效解决占用空间大和前置距离大的问题，但是存在元器件裸露无防护的问题，在应用过程中容易受到高温和飞溅、烟尘的影响。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供了一种有焊缝跟踪功能的激光焊接头装置，解决了将焊缝跟踪传感器固定在激光焊接头上，检测位置与焊接位置距离距离过大会导致实际焊接点的空间坐标与该点的检测空间坐标不一致从而导致焊接失败；采用外置结构光的方式存在元器件裸露无防护的问题，在应用过程中容易受到高温和飞溅、烟尘影响的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种有焊缝跟踪功能的激光焊接头装置，包括激光焊接头、外置结构光部分和相机部分，所述外置结构光部分和相机部分分别固定设置在激光焊接头的两侧，所述外置结构光部分包括壳体，所述壳体内部的中间固定连接有竖直向下照射激光的激光器，所述壳体内腔的左下角设置有旋转块，所述旋转块的右侧固定连接有反光镜。

所述激光焊接头的底部固定连接有空心激光头，所述空心激光头的内部且位于空心激光头的正上方固定连接有半反射镜，所述激光焊接头的右侧且位于半反射镜的正右方固定连接有可调焦距镜头，且可调焦距镜头的内部且位于半反射镜的正右方固定连接有反射镜，所述相机部分固定连接在可调焦距镜头顶部位于反射镜正上方的位置。

优选的，所述外置结构光部分还包括固定连接在旋转块前侧的调节旋钮，所述调节旋钮的前端贯穿壳体的前壁且与壳体前壁的内表面阻尼转动连接，可以灵活调节结构光照射位置与焊接位置距离及前后位置关系。

优选的，所述壳体顶部的前侧通过法兰座固定连接有第一航插，所述壳体顶部的后侧连通有接气嘴，所述壳体内壁的右侧设置有与接气嘴底端相连通的冷却吹扫气道。

优选的，所述壳体内壁的左侧且位于激光器的上方固定连接有电路板，电路板的右侧电性连接有芯片。

优选的，所述壳体的底部固定连接有保护窗口，且保护窗口的内部固定连接有窗口镜片，可以实现窗口镜片的更换。

优选的，所述相机部分包括固定连接在可调焦距镜头顶部的相机外壳，且相机外壳的顶部固定连接有第二航插，所述相机外壳的内部固定连接有相机。

优选的，所述外置结构光部分通过可调高度卡具安装在激光焊接头的左侧，所述可调高度卡具包括固定连接在激光焊接头左侧的固定块，所述固定块的前后两侧均通过螺丝固定连接有卡爪。

优选的，两个所述卡爪的相对一侧均开设有燕尾槽，所述壳体的右侧通过燕尾结构与燕尾槽阻尼式滑动连接。

有益效果

本发明提供了一种有焊缝跟踪功能的激光焊接头装置。与现有技术相比具备以下有益效果：

(1)、该有焊缝跟踪功能的激光焊接头装置，通过使外置结构光部分包括壳体，壳体内部的中间固定连接有竖直向下照射激光的激光器，壳体内腔的左下角设置有旋转块，旋转块的右侧固定连接有反光镜；激光焊接头的底部固定连接有空心激光头，空心激光头的内部且位于空心激光头的正上方固定连接有半反射镜，激光焊接头的右侧且位于半反射镜的正右方固定连接有可调焦距镜头，且可调焦距镜头的内部且位于半反射镜的正右方固定连接有反射镜，相机部分固定连接在可调焦距镜头顶部位于反射镜正上方的位置，通过采用外置结构光，借用一部分激光焊接头的光路作为镜头部分，将图像投影到外置的相机上，该装置集焊缝跟踪传感器和激光焊接功能与一体，相对于焊缝跟踪传感器通过卡具固定在激光焊接头的形式，该发明具有空间占用小，检测前置距离小的优点。

(2)、该有焊缝跟踪功能的激光焊接头装置，通过在外置结构光部分还包括固定连接在旋转块前侧的调节旋钮，调节旋钮的前端贯穿壳体的前壁且与壳体前壁的内表面阻尼转动连接，外置结构光部分通过可调高度卡具安装在激光焊接头的左侧，可调高度卡具包括固定连接在激光焊接头左侧的固定块，固定块的前后两侧均通过螺丝固定连接有卡爪，两个卡爪的相对一侧均开设有燕尾槽，壳体的右侧通过燕尾结构与燕尾槽阻尼式滑动连接，外置结构光部分可上下调节以适应激光焊接头不同的对焦距离；射出的结构光可以调节角度，使结构光扫描焊缝的位置落在激光焊接位置的前方或后方，减少姿态调节，方便整个装置安装的安装使用。

(3)、该有焊缝跟踪功能的激光焊接头装置，通过在壳体顶部的前侧通过法兰座固定连接有第一航插，壳体顶部的后侧连通有接气嘴，壳体内壁的右侧设置有与接气嘴底端相连通的冷却吹扫气道，壳体内壁的左侧且位于激光器的上方固定连接有电路板，电路板的右侧电性连接有芯片，壳体的底部固定连接有保护窗口，且保护窗口的内部固定连接有窗口镜片，外置主动光源具有外壳防护，有冷却吹扫功能，可更换的窗口镜片可以防止焊接飞溅和烟尘对元器件的损坏。

附图说明

图1为本发明结构的主视图；

图2为本发明光路轨迹示意图；

图3为本发明外置结构光部分的剖视图；

图4为本发明相机部分的结构示意图；

图5为本发明可调高度卡具的立体图。

图中：1-激光焊接头、2-外置结构光部分、3-相机部分、4-可调焦距镜头、5-可调高度卡具、6-接气嘴、7-第一航插、8-法兰座、9-壳体、10-芯片、11-激光器、12-旋转块、13-调节旋钮、14-窗口镜片、15-保护窗口、16-第二航插、17-相机外壳、18-相机、19-固定块、20-卡爪、21-半反射镜、22-反射镜、23-空心激光头、24-反光镜。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种有焊缝跟踪功能的激光焊接头装置，包括激光焊接头1、外置结构光部分2和相机部分3，外置结构光部分2和相机部分3分别固定设置在激光焊接头1的两侧，外置结构光部分2通过可调高度卡具5安装在激光焊接头1的左侧，可调高度卡具5包括固定连接在激光焊接头1左侧的固定块19，固定块19的前后两侧均通过螺丝固定连接有卡爪20，两个卡爪20的相对一侧均开设有燕尾槽，壳体9的右侧通过燕尾结构与燕尾槽阻尼式滑动连接，外置结构光部分2可上下调节以适应激光焊接头1不同的对焦距离；射出的结构光可以调节角度，使结构光扫描焊缝的位置落在激光焊接位置的前方或后方，减少姿态调节，方便整个装置安装的安装使用，外置结构光部分2包括壳体9，壳体9顶部的前侧通过法兰座8固定连接有第一航插7，第一航插7连接壳体9内部的芯片10，壳体9顶部的后侧连通有接气嘴6，壳体9内壁的右侧设置有与接气嘴6底端相连通的冷却吹扫气道，接气嘴6通干燥的冷却气后可以对外置结构光部分2进行降温和对窗口镜片14的吹扫，壳体9内部的中间固定连接有竖直向下照射激光的激光器11，壳体9内壁的左侧且位于激光器11的上方固定连接有电路板，电路板的右侧电性连接有芯片10，芯片10可以控制激光器11的开关及功率，并能反馈内部温度信息；壳体9内腔的左下角设置有旋转块12，旋转块12的右侧固定连接有反光镜24，外置结构光部分2还包括固定连接在旋转块12前侧的调节旋钮13，调节旋钮13的前端贯穿壳体9的前壁且与壳体9前壁的内表面阻尼转动连接，可以灵活调节结构光照射位置与焊接位置距离及前后位置关系，壳体9的底部固定连接有保护窗口15，且保护窗口15的内部固定连接有窗口镜片14，可以实现窗口镜片14的更换，保护窗口15通过螺丝与壳体9的装卸可以实现窗口镜片14的更换，外置主动光源具有外壳防护，有冷却吹扫功能，可更换的窗口镜片可以防止焊接飞溅和烟尘对元器件的损坏。

激光焊接头1的底部固定连接有空心激光头23，空心激光头23的内部且位于空心激光头23的正上方固定连接有半反射镜21，激光焊接头1的右侧且位于半反射镜21的正右方固定连接有可调焦距镜头4，且可调焦距镜头4的内部且位于半反射镜21的正右方固定连接有反射镜22，相机部分3固定连接在可调焦距镜头4顶部位于反射镜22正上方的位置，通过采用外置结构光，借用一部分激光焊接头的光路作为镜头部分，将图像投影到外置的相机上，该装置集焊缝跟踪传感器和激光焊接功能与一体，相对于焊缝跟踪传感器通过卡具固定在激光焊接头的形式，该发明具有空间占用小，检测前置距离小的优点。

相机部分3包括固定连接在可调焦距镜头4顶部的相机外壳17，且相机外壳17的顶部固定连接有第二航插16，相机外壳17的内部固定连接有相机18，相机18内置有窄带滤光片。

同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。

使用前，依据接收的图像信息，通过上下滑动外置结构光部分2调整其高度，并转动调节旋钮13使旋转块12转动，进而调整其上反光镜24的角度，使结构光扫描焊缝的位置落在激光焊接位置的前方或后方。

使用时，激光器11发出的结构光，经过旋转块12上的反光镜24反射，通过装有窗口镜片14的保护窗口15发射出去，当结构光打在工件焊缝表面时，反射光会通过激光焊接头1的出光孔，进入激光焊接头1内，通过半反射镜21、反射镜22的反射后，进入到相机18被cmmos接受，形成焊缝图像，图像经处理后得到焊缝信息。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。