CN101774064A - 自动焊接机弧光检测智能跟踪系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自动焊接机弧光检测智能跟踪系统，属于焊接技术领域。它解决了现有的自动焊接焊枪与焊缝的距离会发生变化，致使焊缝上各点的焊接效果存在差异、焊接质量差的问题。本自动焊接机弧光检测智能跟踪系统包括控制电路以及与控制电路联接的弧光检测装置和焊枪驱动机构，弧光检测装置可接收焊接机在焊接时的弧光信号，并将接收到的弧光信号分离成光束强度信号和光束光谱信号传输给控制电路，控制电路将光束强度信号和光束光谱信号进行处理后发出相应的控制信号给焊枪驱动机构，由焊枪驱动机构调节焊枪与工件焊接点的距离。本自动焊接机弧光检测智能跟踪系统能自动调整焊枪与焊接点的距离，焊接质量好。

Description

自动焊接机弧光检测智能跟踪系统

技术领域

本发明属于焊接技术领域，涉及自动焊接机弧光检测智能跟踪系统。

背景技术

一般来说，在制造三维形状物时，要把多个部件通过焊接结合，使其形成三维形状物。焊接时的焊缝常常是不规则的，电焊工沿拼缝进行焊接的过程中，焊枪与焊接点之间的距离也时时发生变化。

总所周知，焊枪与工件焊接点之间的焊接距离不同时，电弧的颜色和粗细也随之变化，焊接的效果也不同。有经验的电焊工都是靠肉眼观察电弧的颜色和粗细来判断焊枪与工件焊接点的距离是否合理，时时调整距离以保证焊接的效果。但是，这种人工焊接的工作效率较低，工作效率及工作质量得不到保证，长时间进行焊接工作还会严重影响工人的身体健康。

随着生产技术的发展，已经出现了自动化的数控焊接机，以适应复杂的焊接工作，这种焊接机的拖板在程序控制下带动工件运动，使焊枪和工件的焊缝发生相对位移来自动完成焊接。其中焊枪的位置是不动的，这就使得在焊接某些不规则焊缝时，焊枪与焊缝的距离会发生变化，致使焊缝上各点的焊接效果存在差异，影响产品的焊接质量。

发明内容

本发明的目的是针对现有的自动焊接机所存在的上述问题，而提出了一种可根据电弧的颜色和粗细自动调整焊枪与工件焊接点之间距离的自动焊接机弧光检测智能跟踪系统。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种自动焊接机弧光检测智能跟踪系统，其特征在于，该系统包括控制电路以及与控制电路联接的弧光检测装置和焊枪驱动机构，所述的弧光检测装置可接收焊接机在焊接时的弧光信号，并将接收到的弧光信号分离成光束强度信号和光束光谱信号传输给控制电路，所述的控制电路将光束强度信号和光束光谱信号进行处理后发出相应的控制信号给焊枪驱动机构，由焊枪驱动机构调节焊枪与工件焊接点的距离。

焊接时，弧光检测装置对焊接时的电弧进行弧光信号采集，并将采集得到的弧光信号分离成代表电弧粗细的光束强度信号和表示电弧颜色的光束光谱信号。控制电路根据光束强度信号和光束光谱信号强度来发出相应的控制信号给焊枪驱动机构，由焊枪驱动机构调节焊枪位置，使焊枪与工件焊接点的距离时时保持在理想距离。

在上述的自动焊接机弧光检测智能跟踪系统中，所述的弧光检测装置为视频摄像传感器，视频摄像传感器的信号输入端设有滤光片，信号输出端与控制电路联接。

电弧的弧光信号首先经过滤光片过滤，滤光片用来选取电弧弧光信号中的特定波长，使只有特定波长的光线才过穿过。之后再由视频摄像传感器将穿过滤光片的特定波长光线的颜色和光线粗细进行采集，并分别以光束光谱信号和光束强度信号的形式发送至控制电路。

在上述的自动焊接机弧光检测智能跟踪系统中，所述的控制电路包括中央处理器和弧光信号A/D转换器，弧光信号A/D转换器与中央处理器联接，所述的中央处理器和焊枪驱动机构之间联接有焊枪驱动电路。

视频摄像传感器发送的光束光谱信号和光束强度信号为模拟量，弧光信号A/D转换器将这些模拟量转化成数字量后传输给中央处理器，中央处理器进行分析处理后，若光束强度信号未达到标准值，则中央处理器发出控制信号给焊枪驱动电路，由焊枪驱动电路驱动焊枪驱动机构来调整焊枪与工件焊接点之间的距离，使其达到理想距离。

在上述的自动焊接机弧光检测智能跟踪系统中，所述的系统还包括有焊机信号反馈电路，所述的焊机信号反馈电路包括焊机控制输出电路和电信号A/D转换器，焊机控制输出电路和电信号A/D转换器同时与中央处理器及自动焊机联接。

焊枪与工件焊接点之间的距离不同，其工作时的电压和电流都是不同的，此处设置这一焊机信号反馈电路来辅助弧光检测装置一起对焊枪的位置进行时时监控、调整，达到双重控制的目的。

中央处理器通过焊机控制输出电路输出电压控制信号和电流控制信号给自动焊机，由自动焊机向焊枪提供焊接电源。自动焊机将工作时的工作电压信号和工作电流信号经由电信号A/D转换器转换后反馈回中央处理器，中央处理器根据反馈得到的信号向焊枪驱动电路发出控制信号以调节焊枪位置，使自动焊机工作时的工作电压信号和工作电流信号保持在一稳定值。

在上述的自动焊接机弧光检测智能跟踪系统中，所述的视频摄像传感器为摄像头。

与现有技术相比，本自动焊接机弧光检测智能跟踪系统通过一视频摄像传感器对焊接时电弧的颜色和粗细进行采集，并根据这些采集信号来判断焊枪与工件焊接点之间的距离是否理想，并时时进行调整以保证焊接质量。此外，焊机信号反馈电路和弧光检测装置两者相结合对焊枪与工件焊接点的距离进行监控、调整，形成双重控制，控制更精确。

附图说明

图1是本自动焊接机弧光检测智能跟踪系统应用于自动焊接机时的结构示意图。

图2是本自动焊接机弧光检测智能跟踪系统结合自动焊接机的原理方框图。

图中，1、工作平台；2、焊枪；3、自动焊机；4、立柱；5、滑台一；6、滑台二；7、转盘；71、夹块；8、工件；9、滑动件；10、滑臂；11、转动块；12、摄像头。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1所示，自动焊接机包括工作平台1、焊枪2和向焊枪2提供焊接电源的自动焊机3，工作平台1上设有立柱4、滑台一5、滑台二6和转盘7，立柱4垂直于工作平台1设置，转盘7、滑台二6和滑台一5至上而下依次设置，工件8设置在转盘7上并由夹块71进行固定。滑台一5可在图示的Y向来回滑动，滑台二6可在图示的X向来回滑动，而转盘7可在图示的C向转动。此处滑台一5、滑台二6和转盘7的驱动方式与普通焊接机和数控机床类似，在此就不再赘述。

本自动焊接机弧光检测智能跟踪系统包括控制电路、视频摄像传感器和焊枪驱动机构。焊枪驱动机构包括套接在立柱4上并可沿立柱4自由滑动的滑动件9(图示Z向)，滑动件9上固连有滑臂10，滑臂10的一端与滑动件9固连，滑臂10的另一端设有一转动块11，该转动块11可绕垂直于立柱4方向的轴心转动(图示A向)，焊枪2固定在转动块11上。

本实施例中，视频摄像传感器为摄像头12，该摄像头12设置在焊枪2上，且摄像头12的镜片始终正对焊接时的电弧位置，摄像头12的镜片作为信号输入端，而摄像头12的信号输出端与控制电路联接。摄像头12的镜片前还设有滤光片。

如图2所示，控制电路包括中央处理器、弧光信号A/D转换器和焊枪驱动电路，弧光信号A/D转换器联接在摄像头12的信号输出端和中央处理器之间，焊枪驱动电路联接在Z轴驱动装置、A轴驱动装置和中央处理器之间，这里的Z轴驱动装置就是指上述可沿立柱4自由滑动的滑动件9和滑臂10；而A轴驱动装置就是指上述可绕垂直于立柱4方向的轴心转动的转动块11。

中央处理器上还联接有工件驱动电路，用于驱动C轴驱动装置、X轴驱动装置和Y轴驱动装置的工作，分别带动转盘7、滑台一5和滑台二6按各自图示方向运动。

焊接时，摄像头12对焊接时的电弧进行弧光信号采集，电弧的弧光信号首先经过滤光片过滤，仅让特定颜色的光线透过，本实施例中，滤光片选择透过的光线为波长较长的红外线，那么与这个颜色越相近的光线就越容易透过，颜色相差越远就越难以透过。之后再由摄像头12将穿过滤光片的红外线的颜色和光线粗细进行采集，并分别以光束光谱信号和光束强度信号的形式发送至弧光信号A/D转换器，由弧光信号A/D转换器将模拟信号转成数字信号后发送至中央处理器。光束强度信号的大小表示透过滤光片后的电弧光线粗细，而光束光谱信号的大小则表示透过滤光片的电弧光线的颜色。

由于电弧的颜色与焊枪2距工件8焊接点的距离有关，当距离不同时，电弧的颜色和透过滤光片的红外线量的多少也是不同的，此时中央处理器可根据摄像头12采集到的红外线的粗细来判断焊枪2距工件8焊接点是否处于理想距离。若没有达到理想距离，中央处理器向焊枪驱动电路发出控制信号，由焊枪驱动电路驱动Z轴驱动装置和A轴驱动装置工作，调节焊枪2位置，使焊枪2与工件8焊接点的距离时时保持在理想距离。滑动件9和滑臂10沿立柱4上下运动来使焊枪2垂直方向接近或远离工件8焊接点，而转动块11转动时带动焊枪2圆弧运动以调整焊枪2朝向。

本自动焊接机弧光检测智能跟踪系统中还包括有焊机信号反馈电路，该焊机信号反馈电路包括与中央处理器联接的焊机控制输出电路和电信号A/D转换器，焊机控制输出电路和电信号A/D转换器还同时联接到自动焊机3上。

焊枪2与工件8焊接点之间的距离不同，其工作时的电压和电流都是不同的，此处设置这一焊机信号反馈电路来辅助摄像头12一起对焊枪2的位置进行时时监控、调整，达到双重控制的目的。

中央处理器通过焊机控制输出电路输出电压控制信号和电流控制信号给自动焊机3，由自动焊机3向焊枪2提供焊接电源。自动焊机3将工作时的工作电压信号和工作电流信号经由电信号A/D转换器转换后反馈回中央处理器，中央处理器根据反馈得到的信号向焊枪驱动电路发出控制信号以调节焊枪2位置，使自动焊机3工作时的工作电压信号和工作电流信号保持在一稳定值。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (5)

1.一种自动焊接机弧光检测智能跟踪系统，其特征在于，该系统包括控制电路以及与控制电路联接的弧光检测装置和焊枪驱动机构，所述的弧光检测装置可接收焊接机在焊接时的弧光信号，并将接收到的弧光信号分离成光束强度信号和光束光谱信号传输给控制电路，所述的控制电路将光束强度信号和光束光谱信号进行处理后发出相应的控制信号给焊枪驱动机构，由焊枪驱动机构调节焊枪与工件焊接点的距离。

2.根据权利要求1所述的自动焊接机弧光检测智能跟踪系统，其特征在于，所述的弧光检测装置为视频摄像传感器，视频摄像传感器的信号输入端设有滤光片，信号输出端与控制电路联接。

3.根据权利要求1或2所述的自动焊接机弧光检测智能跟踪系统，其特征在于，所述的控制电路包括中央处理器和弧光信号A/D转换器，弧光信号A/D转换器与中央处理器联接，所述的中央处理器和焊枪驱动机构之间联接有焊枪驱动电路。

4.根据权利要求3所述的自动焊接机弧光检测智能跟踪系统，其特征在于，所述的系统还包括有焊机信号反馈电路，所述的焊机信号反馈电路包括焊机控制输出电路和电信号A/D转换器，焊机控制输出电路和电信号A/D转换器同时与中央处理器及自动焊机联接。

5.根据权利要求2所述的自动焊接机弧光检测智能跟踪系统，其特征在于，所述的视频摄像传感器为摄像头(12)。

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