(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210953658.9 (22)申请日 2022.08.10 (71)申请人 航天智造 （上海） 科技有限责任公司 地址 201601 上海市松江区佘山 镇强业路 801弄9号10号 (72)发明人 尚继辉　孟繁冲　陈小虎　李青晓　 高洋　程俊华　 (51)Int.Cl. B23K 26/044(2014.01) B23K 26/28(2014.01) B23K 26/70(2014.01) (54)发明名称 一种用于短焊缝定位的环形激光焊缝跟踪 传感器 (57)摘要 本发明专利是一种只需Z方向对准， 即可完 成对直线、 非直线焊缝定位的环形激光焊缝跟踪 传感器。 该传感器由智 能处理单元、 环形激光光 源、 相机、 镜头、 滤光片及偏振片等部件组成。 激 光器实时360度发射环形激光线， 相机实时采集 反射图像。 传感器收到图像后， 会立刻发送给智 能处理单元， 智能处理单元会对环形激光图像进 行解析， 求出焊缝的实时相位， 作为包含机器人 在内的配合移动装置的移动方位。 从而实现仅通 过拍照计算 即可获取焊缝方向的目的。 本专利通 过上述新 颖的软硬件设计， 可以实现在焊缝方向 不固定的生产线场景中， 进行跟踪焊接的功能， 从而可以使用在诸如非直线焊接等的工业和日 常应用中。 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 CN 115502549 A 2022.12.23 CN 115502549 A 1.一种用于非直线焊缝拍照的的焊缝跟踪装置， 包括智能处理单元、 环形激光光源、 相 机、 镜头、 滤光片偏振片， 其特征在于， 本传感器使用所智能控制单元和环形激光装置与相 机相连， 采用TCP/IP协议向相机发送信号打开光源、 开启拍照， 从而实现实时焊缝跟踪的目 的， 所述环形激光光源和相机经过标定， 标定方法采用独有的环形激光曲面标定法， 后续通 过处理图像能够得到搭接、 拼接、 角接等的焊缝位置信息， 所述激光光源为定制环形固定波 长激光器。 2.根据权利要求1所述的一种用于非直线焊缝拍照的的焊缝跟踪装置， 其特征在于， 所 述智能处理单元分别与相 机模块和环形激光光源相连， 镜头安装在高清相 机的前端， 滤光 片偏振片安装在相机和环形激光 光源(3)的前端。 3.根据权利要求1所述的一种用于非直线焊缝拍照的的焊缝跟踪装置， 其特征在于， 所 述智能处理单元内部包括了图像滤波模块， 环形激光分析模块、 机器人实时通讯模块和环 形激光专用相 机标定模块， 环形激光专用手眼标定模块， 所述图像滤波模块保留图像细节 特征的条件下对目标图像的噪声进行抑制， 所述环形激光分析模块用于旋转运动参数的测 量分析， 所述机器人实时通讯模块用于进行信息传输， 所述环形激光专用相 机标定模块和 环形激光专用手眼标定模块用于对信息源捕捉定位。 4.根据权利要求1所述的一种用于非直线焊缝拍照的的焊缝跟踪装置， 其特征在于， 所 述激光光源为环形激光发射器。 5.根据权利要求1所述的一种用于非直线焊缝拍照的的焊缝跟踪装置， 其特征在于， 所 述工业相机为高清相机 。 6.根据权利要求1所述的一种用于非直线焊缝拍照的的焊缝跟踪装置， 其特征在于， 所 述高清相机和光源上均设有偏振片、 滤光片。 7.根据权利要求3所述的一种环形激光， 其特征在于， 所述环形激光发射器所发射激光 为柱面或锥面， 且轴线与相机轴线平行或近似平行。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115502549 A 2一种用于短焊缝定位的环形 激光焊缝跟踪传感器 技术领域 [0001]本发明属于激光焊接技术领域， 具体为一种用于短焊缝定位的环形激光焊缝跟踪 传感 器。 背景技术 [0002]随着科技水平的进步， 人们对焊接质量的要求也越来越高。 而人工焊接时， 由于受 到 技术水平、 疲劳程度、 责任心、 生理极限等客观和主观因素的应影响， 难以较长时间保持   焊接工作的稳定性和 一致性。 另一方面， 使用激光三角法测量原理的焊缝跟踪装置以其焊   接过程的自动化， 逐渐渗透 到焊接的各个领域。 [0003]传统的基于激光三角法的激光焊缝跟踪装置传感器一般使用单根激光线的激光 发生器 与拍照单元进行组合， 在对焊缝特征进行测量时， 会由于实际成像的问题的限制， 存在以 下问题： [0004]1.线激光对焊缝位置突变， 难以及时反应， 无法继续跟踪。 [0005]2.对于特 征交汇的地方， 线激光跟踪容 易找丢特 征， 进而跟踪到其 他地方。 [0006]因此， 在实际应用中， 需要一种能够解决焊缝方向突变环境下的激光焊缝跟踪装 置。 发明内容 [0007]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷， 而提供一种高清、 使用方 便的 可用于各种不同焊缝跟踪的激光 三维传感器。 [0008]本发明的目的可以通过以下技 术方案来实现： [0009]一种面向焊缝跟踪行业的三维传感器包括有智能处理单元、 环形激光光源、 相机、 镜 头、 滤光片及偏振片等构成， 本传感器使用所智能控制单元和环形激光装置与相机相 连， 采用TCP/IP协议向相机发送信号打开 光源、 开启拍照， 从而实现实时焊缝跟踪的目的。 [0010]所述的环形激光光源和相机经过标定， 标定方法采用独有的环形激光曲面标定 法， 后 续通过处理图像能够得到搭接、 拼接、 角接等的焊缝位置信息 。 [0011]所述激光 光源为定制环形固定波长 激光器。 [0012]所述智能处理单元内嵌多种处理算法， 可以通过滤波， 分离出来环形激光图像， 并 根 据整个环形激光在图像上 的坐标， 使用之前标定的结果， 得到对应的三维坐标， 进而获 取 到不同的特 征信息， 最后对特 征信息进行分析， 达 到快速拍照实时焊缝跟踪的目的。 [0013]所述滤光片、 偏振片安装在相机和激光光源的前端， 能最大程度拍 摄到环形激光 图像， 减少处理的难度。 [0014]与现有技 术相比， 本发明具有以下优点： [0015](1)采用环形激光装置作为线结构光， 可以自适应焊缝方向突变环境下的焊缝跟 踪。 [0016](2)采用环形激光装置作为线结构光， 可以自适应兼容传统焊缝方向变化缓慢环说　明　书 1/4 页 3 CN 115502549 A 3