CN102266862A - 一种能对焊点自动跟踪定位的焊烟收集装置和方法 - Google Patents
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Abstract
一种能对焊点自动跟踪定位的焊烟收集装置和方法，其焊烟收集装置，包括跟踪控制系统和焊烟抽风管，跟踪控制系统包括一组光电式传感器、智能控制单元、机械传动单元、机械臂，其焊烟收集方法是，利用装置在抽风口罩上不同位置的各光电式传感器来感应焊点所发出的可见光、红外线或紫外线，焊点移动与各光电式传感器距离的变化能够使各光电式传感器感应到的焊点弧光的强弱产生变化，每一个光电式传感器都依据所感应到的焊点弧光强弱输出一个电信号给智能控制单元，计算出焊点移动的方向和距离，控制机械传动单元驱动机械臂移动，本发明工作效率高，能耗小，设备成本低，能自动实现焊点的跟踪。
Description
技术领域
本发明涉及一种能对焊点自动跟踪定位的焊烟收集装置和方法。
背景技术
目前，对焊烟进行收集处理的方法主要有两种：一种是在工件的焊接作业区域进行整体抽风，对烟雾进行收集处理，该方法虽然操作简单，但抽风面积较大，故整体抽风量大，能耗高，且除烟效果不理想；另一种是采用点对点的方式，即对于单个焊接点产生的焊烟用一个较小的抽风口单独进行收集处理，该方法要求的抽风量小，具有使用灵活、方便、节能等优点。但对于较大的焊接工件或焊点位置变化较大的场所，其抽风口必须能跟随焊点移动。目前市场上已有焊烟收集自动跟踪臂，该类自动跟踪臂一般采用图像传感器来采集焊点位置变化的信息并将之传给智能控制单元来分析处理。此种跟踪控制系统较复杂，造价昂贵，至使该类自动跟踪臂不能有效的在市场得到推广。
发明内容
为了解决现有焊烟自动跟踪臂跟踪控制系统过于复杂，造价昂贵的技术问题，本发明提供一种结构简单，操作方便，设备成本低的能对焊点自动跟踪定位的焊烟收集装置和方法。
为了达到上述技术目的，本发明的技术方案是：
一种能对焊点自动跟踪定位的焊烟收集装置，包括焊烟抽风管，其特征在于，还设有跟踪控制系统，所述跟踪控制系统由一组光电式传感器、智能控制单元、机械传动单元、机械臂构成，光电式传感器与智能控制单元相连，智能控制单元与机械传动单元相连，机械传动单元与机械臂相连，焊烟抽风管固定于机械臂上，所述光电式传感器设于装置在机械臂端部的抽风口罩上。
本装置中，所述的光电式传感器为紫外传感器、红外传感器或可见光传感器。
一种能对焊点自动跟踪定位的焊烟收集方法，包括以下步骤：
i、布设：在抽风口罩上设置一组光电式传感器；
j、设定预设值：人工调整抽风口罩与焊点的起始相对位置，达到最佳焊烟抽取效果，然后控制智能控制单元记录每个光电式传感器所感应到的焊点弧光的强弱作为初始值；
k、定位：当焊点移动后，将每个光电式传感器感应到的焊点弧光的强弱通过电信号传输给智能控制单元进行分析处理，从而计算出焊点在水平面或垂直面的移动距离和方向，然后智能控制单元再控制机械传动单元驱动机械臂移动对焊点进行跟踪。
本方法中，所述抽风口罩上设有一组共四个独立且相同的光电式传感器，所述光电式传感器设置在所述抽风口罩的圆周上，并且相邻光电式传感器之间距离相等。
本方法中，所述焊点在水平面上的移动距离和方向如下确定：成对的光电式传感器A和光电式传感器B与焊点C之间的距离分别为a和b，当焊点在一个水平面内移动时，在该水平面内有一条AB连线的投影线为y轴，另一对成对的光电式传感器的连线的投影线为x轴，x轴和y轴互相垂直，焊点在该平面内所有的移动轨迹都可以投射到x轴和y轴上，当焊点移动投射到y轴上有位置变化时，则光电式传感器A和B与焊点C之间的距离a和b亦会产生变化，一个变大一个变小，则光电式传感器A和B所感应到的焊点弧光的强弱亦会产生变化，一个变强一个变弱，则光电式传感器A和B所感应到的焊点弧光的强弱其差值与预设值的差值比较亦会产生变化，其差值变化的大小代表了焊点在y轴上移动的距离，其差值变化的正负代表了焊点在y轴上移动的方向，其差值变化的大小和正负依据光电式传感器A和B所感应到的焊点弧光的强弱输给智能控制单元的电信号来体现。焊点的移动投射到x轴上有位置变化时与投射到y轴上有位置变化是一样的处理过程。
焊点在垂直面上的移动距离和方向如下确定：依据四个光电式传感器感应到的焊点弧光的强弱同时变大或同时变小来判断，如同时变大则表示焊点向上移动，如同时变小则表示焊点向下移动，与预先设定值比较其差值的大小表示了焊点移动距离的大小。
本发明利用装置在抽风口罩上不同位置的一组光电式传感器来感应焊点所发出的可见光、红外线或紫外线，焊点移动与各光电式传感器距离的变化能够使各光电式传感器感应到的焊点弧光的强弱产生变化，使用本发明，无论焊点的轨迹是直线或不规则曲线，焊接速度是匀速或变速，都能自动的实现对焊点的跟踪，始终保持焊烟抽风口与焊点同步，在焊烟产生的同时就能对其进行高效的收集处理。。
附图说明
图1：本发明实施例工作原理图
图2；本发明实施例跟踪控制系统结构示意图；
图3：本发明实施例立体结构示意图；
附图1、2、3中，1为智能控制单元，2为焊烟净化器，3为机械传动单元，4为抽风管，5为机械臂，6为抽风口罩，7为光电式传感器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
实施例：
参见图1至图3，本发明包括跟踪控制系统和焊烟抽风管，所述跟踪控制系统由智能控制单元1，机械传动单元3，机械臂5和一组共四个独立且相同的光电式传感器7构成。四个光电式传感器7与智能控制单元1相连，智能控制单元1与机械传动单元3相连，机械传动单元3与机械臂5相连，焊烟抽风管4固定于机械臂5上，焊烟抽风管4一端与焊烟净化器2的进风口对接，一端与抽风口罩6对接，抽风口罩6装置在机械臂5的端部，四个光电式传感器7每两个都成对装置在抽风口罩6上且均布于抽风口罩6四周。所述光电式传感器7为紫外传感器、红外传感器或可见光传感器。
焊点自动跟踪定位的焊烟收集方法为：包括以下步骤：
i、布设：在抽风口罩上设置一组光电式传感器；
j、设定预设值：人工调整抽风口罩与焊点的起始相对位置，达到最佳焊烟抽取效果，然后控制智能控制单元记录每个光电式传感器所感应到的焊点弧光的强弱作为初始值；
k、定位：当焊点移动后，将每个光电式传感器感应到的焊点弧光的强弱通过电信号传输给智能控制单元进行分析处理，从而计算出焊点在水平面或垂直面的移动距离和方向，然后智能控制单元再控制机械传动单元驱动机械臂移动对焊点进行跟踪。
具体来说，焊点在水平面上的移动距离和方向如下确定，如图1所示(图中只标明一对传感器A和B，还有一对传感器未标出)，其中一对成对装置的传感器A和B与焊点C之间的距离分别为a和b，当焊点在一个水平面内移动时，在该水平面内有一条AB连线的投影线为y轴，另一对成对的光电式传感器的连线的投影线为x轴，x轴和y轴互相垂直，焊点在该平面内所有的移动轨迹都可以投射到x轴和y轴上，即焊点在该平面内所有的运动都可以由x轴和y轴上的运动合成而成。当焊点的移动轨迹投射到y轴上，在y轴上焊点的位置有变化时，传感器A和B与焊点C之间的距离a和b也会有变化，一个变大一个变小，传感器A和B感应到的焊点弧光的强弱也会产生变化，一个变强一个变弱，传感器A和B所感应到的焊点弧光的强弱其差值也会有变化，其差值与预先设定值的差值比较，其变化的正负代表了焊点在y轴上移动的方向，其变化的大小代表了焊点在y轴上移动的距离，这些变化的信息都可以以光电式传感器A和B依据所感应到的焊点弧光的强弱输给智能控制单元1的电信号来体现。焊点的移动轨迹投射到x轴上有位置变化时与投射到y轴上有位置变化是一样的处理过程。
当焊点位置在垂直于该水平面的高度方向有变化时，则依据四个光电式传感器7感应到的焊点弧光的强弱同时变大或同时变小来判断，如同时变大则表示焊点向上移动，如同时变小则表示焊点向下移动，与预先设定值比较其差值的大小表示了焊点移动距离的大小。
每一个光电式传感器7都依据所感应到的焊点弧光的强弱输出一个电信号给智能控制单元1，智能控制单元1依据两对成对装置的四个光电式传感器7传来的四个电信号进行分析处理，计算出焊点移动的方向和距离，并据此控制机械传动单元3驱动机械臂5移动，当每个光电式传感器7感应到的焊点弧光的强弱与预先设定值相同时，停止机械臂5的移动。该预先设定值为：在每一次开始自动跟踪定位前，抽风口罩6与焊点的起始相对位置可由人工任意调整至达到最佳焊烟抽取效果为止，此时开焊之后各光电式传感器7感应到的焊点弧光强弱的初始值即为预先设定值。
Claims (6)
1.一种能对焊点自动跟踪定位的焊烟收集装置，包括焊烟抽风管，其特征在于，还设有跟踪控制系统，所述跟踪控制系统由一组光电式传感器、智能控制单元、机械传动单元、机械臂构成，光电式传感器与智能控制单元相连，智能控制单元与机械传动单元相连，机械传动单元与机械臂相连，焊烟抽风管固定于机械臂上，所述光电式传感器设于装置在机械臂端部的抽风口罩上。
2.根据权利要求1所述的能对焊点自动跟踪定位的焊烟收集装置，其特征在于，所述光电式传感器为紫外传感器、红外传感器或可见光传感器。
3.根据权利要求1所述的能对焊点自动跟踪定位的焊烟收集装置，其特征在于，所述抽风口罩上设有一组共四个独立且相同的光电式传感器，所述光电式传感器设置在所述抽风口罩的圆周上，并且相邻光电式传感器之间距离相等。
4.一种能对焊点自动跟踪定位的焊烟收集方法，其特征在于，包括以下步骤：
i、布设：在抽风口罩上设置一组光电式传感器；
j、设定预设值：人工调整抽风口罩与焊点的起始相对位置，达到最佳焊烟抽取效果，然后控制智能控制单元记录每个光电式传感器所感应到的焊点弧光的强弱作为初始值；
k、定位：当焊点移动后，将每个光电式传感器感应到的焊点弧光的强弱通过电信号传输给智能控制单元进行分析处理，从而计算出焊点在水平面或垂直面的移动距离和方向，然后智能控制单元再控制机械传动单元驱动机械臂移动对焊点进行跟踪。
5.根据权利要求4所述的能对焊点自动跟踪定位的焊烟收集方法，其特征在于，所述抽风口罩上设有一组共四个独立且相同的光电式传感器，所述光电式传感器设置在所述抽风口罩的圆周上，并且相邻光电式传感器之间距离相等。
6.根据权利要求4所述的能对焊点自动跟踪定位的焊烟收集方法，其特征在于，所述焊点在水平面上的移动距离和方向如下确定：成对的光电式传感器A和光电式传感器B与焊点C之间的距离分别为a和b，当焊点在一个水平面内移动时，在该水平面内有一条AB连线的投影线为y轴，另一对成对的光电式传感器的连线的投影线为x轴，x轴和y轴互相垂直，焊点在该平面内所有的移动轨迹都可以投射到x轴和y轴上，当焊点移动投射到y轴上有位置变化时，则光电式传感器A和B与焊点C之间的距离a和b亦会产生变化，一个变大一个变小，则光电式传感器A和B所感应到的焊点弧光的强弱亦会产生变化，一个变强一个变弱，则光电式传感器A和B所感应到的焊点弧光的强弱其差值与预设值的差值比较亦会产生变化，其差值变化的大小代表了焊点在y轴上移动的距离，其差值变化的正负代表了焊点在y轴上移动的方向，其差值变化的大小和正负依据光电式传感器A和B所感应到的焊点弧光的强弱输给智能控制单元的电信号来体现。焊点的移动投射到x轴上有位置变化时与投射到y轴上有位置变化是一样的处理过程。
垂直面上的移动距离和方向如下确定：依据四个光电式传感器感应到的焊点弧光的强弱同时变大或同时变小来判断，如同时变大则表示焊点向上移动，如同时变小则表示焊点向下移动，与预先设定值比较其差值的大小表示了焊点移动距离的大小。
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