Оптический сенсор

/10 1 о 86 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ОПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) В се со юзн ы й н ауч но-и сслский, проектно-конструкторскийгический институт электрособорудования(56) Патент СШАК 4567347, кл, В 23 К 9Патент СШАМ 4724301, кл, В 23 К 9/12, 1988 Изобретение относися к средствам адаптации сварочных роботов, а более конкретно к оптическим сенсорам для слежения за стыком деталей при дуговой сварке, и может быть исг, льзовано для получения информации об относительном положении стыка и о геометрии разделки при автоматизированной, автоматической или роботизированной сварке,Известен оптический сенсор, содержащий полупроводниковый лазер, объектив для фокусировки излучения лазера на поверхности изделий, объектив для формирования изображения световой полосы и фотоприемник,Известный сенсор не позволяет изменить направление визирования сенсора без поворота сварочной горелки с закрепленным на ней сенсором в целом, что сужает технологические возможности, особенно при сварке изделий сложной конфигурации. Известен также сенсор, принятый зарототип, в котором имеется полупроводни 1761405 А(57) Использование: для автоматического слежения за стыком деталей при автоматизированной, автоматической или роботизированной сварке. Сущность; снабжение оптического сенсора двумя парами оптических клиньев за счет упрощения измерения направления визирования, позволяет расширить диапазон расстояний между анализируемой сценой и зоной сварки, выбрать требуемую точность измерения координат, работать при различных ориентациях сварочной горелки относительно стыка деталей, 1 ил. ковыи лазер, оптически связанные с ним первый фокусирующий объектив, уел формирования квазиплоского пучка излучения лазера и первая защитная прозрачная пластина, а также оптически связанные между собой интерференционный селективный светофильтр для пропускания излучения лазера в узком спектральном диапазоне на длине волны излучения лазера, вторая защитная прозрачная пластина, второй фокусирующий объектив, фотоприемник, а также привод для его поворота отнссительно оси горелки, Зтим обеспечивается расширение зоны поиска стыка без разворота горелки в целом.Недостатком известного сенсора является невозможность изменить расстояние между анализируемой сценой и зоной сварки, что снижает технологические возможности сенсора, Кроме того, наличие привода и движущихся частей в сенсоре усложняет его конструкцию; снижает надежность его работы и точностные характеристики, увеличивает вес и габариты сенсора.10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Целью изобретения является уменьшение габаритов сенсора и расширение его технологических возможностей без существенного усложнения его конструкции,Указанная цель достигается тем, что в известном сенсоре, включающем полупроводниковый лазер, оптически связанные с ним первый фокусирующий обьектив, астигматический элемент для формирования квази плоского пучка излучения лазера и первую защитную прозрачную пластину, а также оптически связанные между собой интерференционный селективный светофильтр для пропускания излучения лазера в узком спектральном диапазоне на длине волны излучения лазера, вторую защитную прозрачную пластину, второй фокусирующий объектив и матричный фотоприемник, согласно изобретению установлены две пары оптических клиньев, оптически связанные с первым и вторым объективами, соответственно, причем клинья в каждой паре установлены с возможностью независимых поворотов друг относительно друга в каждой паре вокруг оптических осей соответственно каждого из обьективов.На чертеже приведена общая схема оптического сенсора.Оптический сенсор 1 содержит разъем 2 для питания полупроводникового лазера 3, первый фокусирующий объектив 4, астигматичный элемент 5, оптические клинья б, первую и вторую защитные прозрачные пластины 7, интерференционный селективный светофильтр 8, второй фокусирующий объектив 9 и матричный фотоприемник 10, представляющий собой блок с ПЭС-матрицей, Для защиты от тепловых и механических воздействий сварочной дуги элементы оптического сенсора помещены в воздухоохлаждаемый кожух 11.Оптический сенсор работает следующим образом.Инфракрасные излучение полупроводникового лазера 3 с помощью первого фокусирующего объектива 4 и астигматичного элемента 5 формируется в зондирующий квазиплоский пучок, при этом направление квазиплоского пучка устанавливается посредством поворотов оптических клиньев в паре оптически связан ной,с первым фокусирующим обьективом вокруг его оси.Излучение, рассеянное поверхностями деталей, принимается вторым фокусирующим объективом 9, и на чувствительной площадке матричного фотоприемника (ПЭС-матрицы) 10 формируется изображение светового сечения свариваемых повер. хностей. Согласование направления оси на. блюдения сенсора с положением анализируемой сцены обеспечивается по. средством поворотов оптических клиньев е паре оптически связанной со вторым фокусирующим обьективом вокруг его оси. Осве. щающий пучок и рассеянное излучение проходят через прозрачные защитные пластины 7, которые в свою очередь защищены от попадания дыма, гари и брызг расплавленного металла воздушной завесой, созда. ваемой отработавшим охлаждающим воздухом, Для снижения влияния засветки от близко расположенной сварочной дуги используется спектральная фильтрация на длине волны излучения лазера с помощью интерференционного фильтра 8,Использование пар оптических клиньев. оптически связанных с первым и вторым объективами, по сравнению с прототипом позволяет оперативно изменить направление визирования для согласования про. странственного положения анализируемой оптическим сенсором сцены с конкретной технологической задачей, без замены оптических элементов или поворота оптическогс сенсора в целом, упрощает конструкцию и улучшает массогабаритные показатели оптического сенсора,Формула изобретения Оптический сенсор для слежения за стыком при дуговой сварке, содержащий по. лупроводниковый лазер, оптически связанные с ним первый фокусирующий объектив, астигматический элемент для формирования квазиплоского пучка излучения лазера и первую защитную прозрачную пластину, а также оптически связанные между собой интерференционный селективный светофильтр для пропускания излучения лазера в узком спектральном диапазоне на длине волны излучения лазера, вторую защитную прозрачную пластину, второй фокусирующий объектив и матричный фотоприемник, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, ч целью уменьшения габаритов сенсора и расширения его технологических возможностей за счет упрощения изменения направления визирования, сенсор снабжен двумя парами оптических клиньев, оптически связанных с первым и вторым объективами соответственно; причем клинья в каждой паре установлены с возможностью независимых поворотов друг относительно друга в какдой паре вокруг оптических осей соответственно каждого из объективов.