CN104607848A - 角型焊道定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种角型焊道定位方法，该方法通过焊枪确定第一工件和第二工件形成的角型焊道，包括步骤：将焊枪靠近角型焊道选取第一点和第二点，靠近第一工件任取第三点，并且不在第一点和第二点确定的直线上；移动焊枪触碰第一点、第二点和第三点在第一工件上的第一正投影点、第二正投影点和第三正投影点，记录焊枪位置；确定第一工件所在平面；同理，确定第一点和第二点在第二工件上的第四正投影点和第五正投影点；计算第四正投影点和第五正投影点在第一工件所在平面上的第六正投影点和第七正投影点；第六正投影点和所述第七正投影点所连接的直线位置为所述角型焊道。上述角型焊道定位方法结构简单，适用性强，成本低。

Description

角型焊道定位方法
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，特别涉及一种角型焊道的定位方法。
背景技术
角型焊道，即两块板形工件以一定角度相接形成的焊道，在焊接技术领域，角型焊道的焊接非常常见。在一些大型碳钢或者不锈钢工件的生产过程中，焊接工件的形状重复度以及定位重复的精度都较低，因而焊道位置经常需要重新寻找、探测。
通常的探测焊道位置的方法，或者为人工直接测量焊道的位置，耗费大量人工；或者需要附加较多的已知条件，以计算和确定焊道位置，较为复杂；亦或者成本太高，比如通过使用机器视觉等方法定位焊道的位置。并且这些方法对焊道结构、焊道位置以及焊接系统的配置都有很高的要求，因为一旦超出了特定位置或者系统配置不够高，便无法进行焊道搜寻。
发明内容
基于此，有必要针对上述角型焊道的定位问题，提供一种角型焊道定位方法。
一种角型焊道定位方法，所述角型焊道由第一工件和第二工件以预设夹角相接形成，所述预设夹角大于0度且小于180度，包括如下步骤：
在原始坐标系中，将焊枪靠近所述角型焊道的所述夹角的内角空间选取第一点和第二点，并在所述夹角的内角空间内靠近所述第一工件处取第三点，所述第三点不在所述第一点和第二点确定的直线上；
移动所述焊枪，触碰所述第一点、所述第二点和所述第三点在所述第一工件上的第一正投影点、第二正投影点和第三正投影点，记录所述焊枪位置为所述第一正投影点、所述第二正投影点和所述第三正投影点的位置；
根据所述第一正投影点、所述第二正投影点和所述第三正投影点，确定所述第一工件所在平面；
恢复所述焊枪至所述第一点和所述第二点的位置，再移动所述焊枪，触碰所述第一点和所述第二点在所述第二工件上的第四正投影点和第五正投影点，记录所述焊枪位置为所述第四正投影点和所述第五正投影点的位置；
计算所述第四正投影点和所述第五正投影点在所述第一工件所在平面上的第六正投影点和第七正投影点；
将所述第六正投影点和所述第七正投影点所连接而成的直线确定为所述角型焊道。
在其中一个实施例中，还包括如下步骤：建立第二坐标系，设置所述原始坐标系的原点为所述第二坐标系的原点，将所述第一正投影点、所述第二正投影点和所述第三正投影点确定的平面设置为所述第二坐标系的一个坐标平面，设置所述焊枪在所述第二坐标系中的坐标信息，将所述第一点和所述第二点的坐标值转换为在所述第二坐标系中的坐标值，设置所述第二坐标系为焊接时的坐标系。
在其中一个实施例中，在记录所述第一正投影点、所述第二正投影点和所述第三正投影点的位置的步骤中还包括如下步骤：
将所述焊枪设置在所述第一点；
将所述焊枪沿垂直于所述第一工件的方向向所述第一工件移动；
当焊枪触碰到所述第一工件时触发一触碰信号，记录此刻所述焊枪位置为所述第一正投影点；
将所述焊枪设置在所述第二点和所述第三点，重复上述步骤，确定所述第二正投影点和所述第三正投影点。
在其中一个实施例中，在确定所述第四正投影点和所述第五正投影点的位置的步骤中还包括如下步骤：
将所述焊枪设置在所述第一点；
将所述焊枪沿垂直于所述第二工件方向向所述第二工件移动；
当所述焊枪触碰到所述第二工件时触发一触碰信号，记录此刻所述焊枪位置为所述第四正投影点；
将所述焊枪设置在所述第二点，重复上述步骤，确定所述第五正投影点。
在其中一个实施例中，在确定所述第六正投影点和所述第七正投影点的步骤中，还包括如下步骤：
将所述焊枪设置在所述第四正投影点；
将所述焊枪沿垂直于所述第一工件所在平面的方向向所述第一工件移动；
当所述焊枪触碰到所述第一工件时触发一触碰信号，记录此刻所述焊枪位置为所述第六正投影点；
将所述焊枪设置在所述第五投影点，重复上述步骤，确定所述第七正投影点。
在其中一个实施例中，所述焊枪与控制装置连接，所述控制装置包括控制单元、位置检测电源、第一继电器及第二继电器，所述第一继电器的常开触点一端连接所述位置检测电源，另一端连接焊枪，所述第一继电器的线圈一端连接所述控制单元的输出端，另一端接地；所述第二继电器的常开触点一端连接所述位置检测电源，另一端连接所述控制单元的输入端，所述第二继电器的线圈一端连接所述第一工件和所述第二工件，另一端接地。
在其中一个实施例中，当所述焊枪进行所述角型焊道定位时，所述控制单元输出高电平；当所述角型焊道定位结束时，复位所述控制单元输出信号。
在其中一个实施例中，当所述焊枪触碰到第一工件或第二工件时，所述控制单元的输入端输入高电平，并记录所述焊枪的位置信息。
一种角型焊道定位方法，包括上述的角型焊道定位方法，其中确定所述第四正投影点和所述第五正投影点的位置的步骤由以下步骤所替代：
将所述焊枪设置在所述第一投影点，保持所述焊枪在所述第一正投影点的空间姿态；
将所述焊枪沿垂直于所述第一工件所在的平面的方向向远离所述第一工件移动设定距离；
将所述焊枪沿垂直于所述第二工件所在的平面的方向向所述第二工件移动；
当所述焊枪触碰到所述第二工件时触发一触碰信号，记录此刻所述焊枪位置为所述第四正投影点；
设置所述焊枪在所述第二正投影点，保持所述焊枪在所述第二投影点的空间姿态，重复上述步骤，确定所述第五正投影点。
在其中一个实施例中，所述设定距离为2mm至5mm。
上述角型焊道定位方法，通过焊枪的移动，返回焊枪的位置坐标信息，定位角型焊道位置，进行焊接，而不需要人工进行测量，也无需配置太多的参数和条件进行计算，简单方便，易于操作，成本较低。
附图说明
图1为一实施例的角型焊道定位方法的坐标示意图；
图2为图1所示的角型焊道定位方法的流程图；
图3为图2所示的角型焊道定位方法的步骤S200的子步骤的流程图；
图4为图2所示的角型焊道定位方法的S400的子步骤的流程图；
图5为一实施例的控制装置的结构示意图；
图6为另一实施例的角型焊道定位方法的S400的子步骤的流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
参见图1至图4，分别为本发明一实施例角型焊道定位方法的坐标示意图以及角型焊道定位方法的流程示意图。
如图1所示，角型焊道L由第一工件M1和第二工件M2以预设夹角相接形成板型，该第一工件M1和第二工件M2的夹角大于0度且小于180度，参见图2，该角型焊道定位方法包括如下步骤：
步骤S100：在原始坐标系中，将焊枪在靠近角型焊道L的夹角的内角空间选取第一点A和第二点B，并在该夹角的内角空间中取第三点C，该第三点C靠近第一工件M1，并且该第三点不在第一点A和第二点B所确定的直线上。
步骤S200：移动焊枪，触碰第一点A、第二点B和第三点C在第一工件M1上的第一正投影点A1、第二正投影点B1和第三正投影点C1，记录焊枪位置为第一正投影点A1、第二正投影点B1和第三正投影点C1的位置。
参见图3，在该实施例中，步骤S200具体包括如下步骤：
步骤S201：将焊枪设置在第一点A。
步骤S202：将焊枪沿垂直于第一工件M1的方向向第一工件M1移动；
步骤S203：当触碰到第一工件M1时，触发一触碰信号，记录此刻焊枪位置为第一正投影点A1；
步骤S204：将焊枪设置在第二点B和第三点C，重复上述步骤S202至S203，确定第二正投影点B1和第三正投影点C1。
这样所得到的第一正投影点A1、第二正投影点B1和第三正投影点C1即为第一点A、第二点B和第三点C在第一工件M1表面的正投影点。
步骤S300：根据三点确定一个平面的原理，通过第一正投影点A1、第二正投影点B1和第三正投影点C1，确定第一工件M1所在平面。
在其中一个实施例中还包括以下步骤：建立第二坐标系，设置所述原坐标系的原点为第二坐标系的原点，将第一工件M1所在的平面设置为第二坐标系的一个坐标平面，设置焊枪在第二坐标系中的坐标信息，将第一正投影点A1和第二正投影点B1的坐标值转换为在第二坐标系中的坐标值。
步骤S400：将焊枪恢复至第一点A和第二点B位置，然后移动焊枪，触碰第一点A和第二点B在第二工件M2表面上的第四正投影点A2和第五正投影点B2，记录焊枪位置为第四正投影点A2和第五正投影点B2的位置。
参见图4，在其中一个实施例中，步骤S400还包括如下步骤：
步骤S401：将焊枪恢复至第一点A。
步骤S402：将焊枪沿垂直于第二工件M2方向向第二工件M2移动。
步骤S403：当焊枪触碰到第二工件M2时，触发一触碰信号，记录此刻焊枪位置为第四正投影点A2；
步骤S404：将焊枪恢复至第二点B，重复上述步骤S402至S403，确定第五正投影点B2。
步骤S500：计算第四正投影点A2和第五投影点B2在第一工件M1所在平面上的第六正投影点A’和第七正投影点B’。
S600：根据第六正投影点A’和第七正投影点B’所连接的直线位置确定所述角型焊道A’B’。
在其中一个实施例中，为了能够通过焊枪实现上述角型焊道定位方法，焊枪和控制装置相连，参见图5，为本发明一实施例的控制装置的结构示意图。
该控制装置包括控制单元100和位置检测电源300，还包括第一继电器和第二继电器，第一继电器的常开触点411的一端连接位置检测电源300，另一端连接焊枪200，第一继电器的线圈412一端连接控制单元100的输出端101，另一端接地。第二继电器的常开触点421的一端连接位置检测电源300，另一端连接控制单元100的输入端102，第二继电器的线圈422一端连接工件500，另一端接地。该第一继电器用于保护焊接时，位置检测电源300的安全性。第二继电器用于将焊枪200与工件500触碰时的电信号转化为输入输出信号(I/O信号)传送给控制单元100的输入端101。
定位功能启动时，控制单元100的输出端101输出高电平，从而第一继电器的线圈412导通，第一继电器的常开触点411闭合，焊枪200与位置检测电源300接通，当焊枪200触碰到工件500时，第二继电器的线圈422导通，使得第二继电器的常开触点421闭合，即触发触碰信号。这样，控制单元100的输入端102也连接位置检测电源，为高电平，此时，控制单元则可记录焊枪200的位置信息。当焊枪200离开工件500，或者焊枪200还未触碰到工件500时，第二继电器的线圈422上没有电流通过，因而第二继电器的常开触点421断开，这样控制单元100的输出端101保持为低电平，焊枪200的位置信息不被记录。
当定位结束，将控制单元100的输出端101复位，为低电平，这样第一继电器的线圈上没有电流通过，不被导通，从而第一继电器的常开触点411断开，这样就避免了焊接时焊接电源过大会将焊枪上加的对位置检测电源300烧毁，确保了位置检测电源300的安全性。
控制单元100可以内置或外接电源(图中未示)，以实现在启动定位功能时，输出端101能够输出高电平。
需要指出的是，这里的工件500可以是图1中的第一工件M1也可以是图1中的第二工件M2。
在其中一个实施例中，位置检测电源电压为24V，以确保控制单元100的安全性和稳定性。
在其中一个实施例中，该控制单元100为机器人控制单元，所述焊枪由机器人控制。
在其中一个实施例中，该控制单元100也可以为可编程逻辑控制器(PLC：Programmable Logic Controller)。
这种角型焊道定位方法，通过焊枪的移动，触碰第一工件和第二工件，触发触碰信号，记录焊枪的位置坐标信息，而不需要人工进行测量，也无需配置太多的参数和条件进行计算，简单方便，易于操作，成本较低。另外由于本发明针对的有一定厚度的大型板材，因此，虽然第六投影点A’和第七投影点B’所确定的角型焊道A’B’可能和实际的角型焊道L有一定的偏差，但是该偏差是可以接受的。
参见图6，在另一个实施例中，步骤S400可以由以下步骤所替代：
步骤S411：将焊枪设置在第一投影点A1，保持所述焊枪在该第一投影点A1的空间姿态；
步骤S412：将焊枪沿垂直于第一工件M1所在的平面的方向向远离第一工件M1移动设定距离；
步骤S413：将焊枪沿垂直于第二工件M2所在的平面的方向向第二工件M2移动；
步骤S414：当焊枪触碰到第二工件M2时，触发一触碰信号，记录此刻焊枪位置为第四正投影点A2；
步骤S415：设置焊枪在第二正投影点B1，保持焊枪在第二正投影点B1的空间姿态，重复上述步骤S412至S414，确定第五正投影点B2。
这样无需将焊枪恢复至第一点A和第一点B点，就可以直接从第一正投影点A1和第二正投影点B1点得到第四正投影点A2和第五正投影点B2，虽然由于这种方法得到的第四正投影点A2、第五正投影点B2和将焊枪恢复到第一点A、第二点B后得到的第四正投影点A2、第五正投影点B2之间会在垂直于第一工件M1的方向会存在位移差，但是这种位移差不会影响其在第一工件M1表面所在的平面上的正投影点A’、B’的位置，因而这种方法更加便捷和方便。
在其中一个实施例中，焊枪移动的设定距离为2mm至5mm，这样，可以确保焊枪不会在第一工件M1上滑动，造成焊枪和第一工件M1的损伤，并且确保由此定位的角型焊道A’B’和实际角型焊道L之间的误差可控，在可接受的差异范围内，不影响焊接质量。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种角型焊道定位方法，所述角型焊道由第一工件和第二工件以预设夹角相接形成，所述预设夹角大于0度且小于180度，其特征在于，包括如下步骤：
在原始坐标系中，将焊枪靠近所述角型焊道的所述夹角的内角空间选取第一点和第二点，并在所述夹角的内角空间内靠近所述第一工件处取第三点，所述第三点不在所述第一点和第二点确定的直线上；
移动所述焊枪，触碰所述第一点、所述第二点和所述第三点在所述第一工件上的第一正投影点、第二正投影点和第三正投影点，记录所述焊枪位置为所述第一正投影点、所述第二正投影点和所述第三正投影点的位置；
根据所述第一正投影点、所述第二正投影点和所述第三正投影点，确定所述第一工件所在平面；
恢复所述焊枪至所述第一点和所述第二点的位置，再移动所述焊枪，触碰所述第一点和所述第二点在所述第二工件上的第四正投影点和第五正投影点，记录所述焊枪位置为所述第四正投影点和所述第五正投影点的位置；
计算所述第四正投影点和所述第五正投影点在所述第一工件所在平面上的第六正投影点和第七正投影点；
将所述第六正投影点和所述第七正投影点所连接而成的直线确定为所述角型焊道。
2.根据权利要求1所述的角型焊道定位方法，其特征在于，还包括如下步骤：建立第二坐标系，设置所述原始坐标系的原点为所述第二坐标系的原点，将所述第一正投影点、所述第二正投影点和所述第三正投影点确定的平面设置为所述第二坐标系的一个坐标平面，设置所述焊枪在所述第二坐标系中的坐标信息，将所述第一点和所述第二点的坐标值转换为在所述第二坐标系中的坐标值，设置所述第二坐标系为焊接时的坐标系。
3.根据权利要求2所述的角型焊道定位方法，其特征在于，在记录所述第一正投影点、所述第二正投影点和所述第三正投影点的位置的步骤中还包括如下步骤：
将所述焊枪设置在所述第一点；
将所述焊枪沿垂直于所述第一工件的方向向所述第一工件移动；
当焊枪触碰到所述第一工件时触发一触碰信号，记录此刻所述焊枪位置为所述第一正投影点；
将所述焊枪设置在所述第二点和所述第三点，重复上述步骤，确定所述第二正投影点和所述第三正投影点。
4.根据权利要求2所述的角型焊道定位方法，其特征在于，在确定所述第四正投影点和所述第五正投影点的位置的步骤中还包括如下步骤：
将所述焊枪设置在所述第一点；
将所述焊枪沿垂直于所述第二工件方向向所述第二工件移动；
当所述焊枪触碰到所述第二工件时触发一触碰信号，记录此刻所述焊枪位置为所述第四正投影点；
将所述焊枪设置在所述第二点，重复上述步骤，确定所述第五正投影点。
5.根据权利要求2所述的角型焊道定位方法，其特征在于，在确定所述第六正投影点和所述第七正投影点的步骤中，还包括如下步骤：
将所述焊枪设置在所述第四正投影点；
将所述焊枪沿垂直于所述第一工件所在平面的方向向所述第一工件移动；
当所述焊枪触碰到所述第一工件时触发一触碰信号，记录此刻所述焊枪位置为所述第六正投影点；
将所述焊枪设置在所述第五投影点，重复上述步骤，确定所述第七正投影点。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的角型焊道定位方法，其特征在于，所述焊枪与控制装置连接，所述控制装置包括控制单元、位置检测电源、第一继电器及第二继电器，所述第一继电器的常开触点一端连接所述位置检测电源，另一端连接焊枪，所述第一继电器的线圈一端连接所述控制单元的输出端，另一端接地；所述第二继电器的常开触点一端连接所述位置检测电源，另一端连接所述控制单元的输入端，所述第二继电器的线圈一端连接所述第一工件和所述第二工件，另一端接地。
7.根据权利要求6所述的角型焊道定位方法，其特征在于，当所述焊枪进行所述角型焊道定位时，所述控制单元输出高电平；当所述角型焊道定位结束时，复位所述控制单元输出信号。
8.根据权利要求6所述的角型焊道定位方法，其特征在于，当所述焊枪触碰到第一工件或第二工件时，所述控制单元的输入端输入高电平，并记录所述焊枪的位置信息。
9.一种角型焊道定位方法，其特征在于，包括如权利要求1-8中任意一项所述的角型焊道定位方法，其中确定所述第四正投影点和所述第五正投影点的位置的步骤由以下步骤所替代：
将所述焊枪设置在所述第一投影点，保持所述焊枪在所述第一正投影点的空间姿态；
将所述焊枪沿垂直于所述第一工件所在的平面的方向向远离所述第一工件移动设定距离；
将所述焊枪沿垂直于所述第二工件所在的平面的方向向所述第二工件移动；
当所述焊枪触碰到所述第二工件时触发一触碰信号，记录此刻所述焊枪位置为所述第四正投影点；
设置所述焊枪在所述第二正投影点，保持所述焊枪在所述第二投影点的空间姿态，重复上述步骤，确定所述第五正投影点。
10.根据权利要求9所述的角型焊道定位方法，其特征在于，所述设定距离为2mm至5mm。
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