CN105118369B

CN105118369B - 微机控制自动热点追踪焊接示教仪

Info

Publication number: CN105118369B
Application number: CN201510505175.2A
Authority: CN
Inventors: 郝兴涛; 董炯; 王清晋; 张明; 徐允振; 李健; 申奇
Original assignee: Shenyang Zhongpeng Equipment Co ltd
Current assignee: Shenyang Zhongpeng Equipment Co ltd
Priority date: 2015-08-18
Filing date: 2015-08-18
Publication date: 2020-08-28
Anticipated expiration: 2035-08-18
Also published as: CN105118369A

Abstract

一种微机控制自动热点追踪焊接示教仪，由实验台、桁架、微机控制柜、热探头、镜头和变色镜片等组成，接通电源，示教仪供电，操作电焊机引弧，热探头开始引导伺服电机转动，带动镜头寻找热点定位，变色滤光片因光亮度增加而色度变深；焊点移动时，热点移动，热探头反馈信号控制伺服电机转动，引导相机随焊点移动、镜头变化角度追踪热点而实时获取影像信息，通过计算机屏幕，或投影装置，或利用影像资料看到焊接焊缝形成的全过程，自我调整焊接动作要领，了解焊接参数对焊缝质量的影响；通过比对检验变色滤光片变色的反应时间和变色度分析焊接镜片的质量；通过微机控制系统控制影像采集系统，达到一机多用和降低成本的目的。

Description

微机控制自动热点追踪焊接示教仪

技术领域：

本发明属于冶金钢铁、机械制造、建筑业、水利水电业、高等院校、职教学校、石油化工等行业的技术领域，特别涉及一种教学与培训示范和焊接质量监控等的演示焊接过程、及时观察控制焊接接缝质量和检测焊接用镜片质量等示教、试验的机械。

背景技术：

电焊原理其实就是：由我们常用的220V电压或者380V的工业用电通过电焊机里的减压器降低了电压，增强了电流，利用电能产生的巨大热量融化钢铁，将两个分离的物体永久地连接在一起的工艺过程，焊接过程要求工艺过程复杂，特别是压力容器等高负载、高密封性要求的。在研究探索新材料、新工艺、新技术和新结构的过程中，焊接也是一种不可或缺的重要加工手段。目前电焊机的种类很多，按控制方式分为手动控制和自动控制两种方式；按保护方式又分为气体保护和焊条药皮等形式。由于焊接过程中产生耀眼的弧光，使操作者很难直视控制焊接工艺参数，保证焊缝质量。目前国际国内焊接教学时多采用每位学员一顶焊接帽，师傅施焊，学生旁观或通过影像资料观察等方式进行，现场空间有限，以及现场环境，如：温度、气氛等使学习者很难静心学习和思考，因此急需一台焊接示教仪。目前尚未发现对焊接过程进行实时转播、监控和信息采集的设备的研究和应用。而本发明是基于微机控制的对焊接过程进行实时转播、监控和信息采集的设备，它是针对建筑业、水利水电业、煤矿等需要设备检修行业和其它涉及焊接行业以及焊接技术培训、焊接质量监控和焊接镜片质量检测的专用焊接示教仪。它主要用于计量质检、冶金钢铁、机械制造、建筑行业、水利水电业、高等院校、科研实验所、商检仲裁、技术监督部门、石油化工等行业的焊接性能检测，或焊接技术培训，或焊接参数选择，或焊接附属零部件检验的领域。

发明内容：

本发明的目的是提供一种通过微机控制系统控制影像采集系统，对焊接过程的影像实时采集，使学员可以直观地或利用影像资料看到焊接焊缝形成的全过程；也可以使操作者事后观察自己焊接过程，自我调整焊接动作要领，了解焊接参数对焊缝质量的影响；通过比对检验变色镜片变色的反应时间和变色度分析焊接镜片的质量的一机多用的微机控制焊接示教仪。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种微机控制自动热点追踪焊接示教仪，由实验台、桁架、微机控制柜、热探头、镜头和变色镜片组成，其特征是：操作台横梁22连接实验桌腿A21、实验桌腿B31、实验桌腿C33和实验桌腿D36组成的框架支撑操作台27；横梁34连接桁架立柱A11和桁架立柱B23，组成桁架安装在操作台27上，被焊件A8和被焊件B29安放在操作台27上；丝杠17一端由丝杠支座B37支撑，另一端由丝杠支座A18支撑，并穿过丝杠支座A18，通过联轴器12连接在步进电机A15上，丝杠支座A18和丝杠支座B37分别通过丝杠支座垫片A24和丝杠支座垫片B26固定在桁架立柱A11和桁架立柱B23上；电机支架13固定在桁架立柱A11上，步进电机A15安装在电机座14上，电机座14固定在电机支架13上；用固定螺钉B30将光杠轴承座A16和光杠轴承座B35分别固定在桁架立柱A11和桁架立柱B23上，导轨光杠5安装在光杠轴承座A16和光杠轴承座B35上；拖带1一端连接相机2，另一端连接桁架立柱A11；数据总线32内置拖带1中，所述数据总线32的一端穿过桁架立柱A11与微机控制柜10连接，另一端连接步进电机A15和相机2，再通过排线A47、排线B48、排线C49和排线D50，分别连接直线电机39、步进电机B46、相机镜头42和热探头6；丝杠螺母19嵌入丝杠螺母座25中，丝杠螺母座25固定在外壳7上，丝杠螺母19与丝杠17螺纹连接；滑块3套装在导轨光杠5上，用固定螺钉A4连接外壳7；微机控制柜10固定在操作台横梁22和实验桌腿C33上，微机控制柜10面板上安装有控制键20和把手28，电源线63一端通入微机控制柜10，另一端连接电源，数据线64一端通入微机控制柜10，另一端连接外挂设备；电焊机57放在实验台旁边，地线61一端连接电焊机57，另一端连接到实验桌腿B31上，焊靶线58一端连接电焊机57，另一端连接电焊钳59，电焊钳59夹持电焊条60，控制线62一端连接电焊机57，另一端连接微机控制柜10。

如上所述，相机2由外壳7、保护镜片9、变色镜片55、相机镜头42、直线电机座38、直线电机39、直线电机轴40、相机角度调节板41、变焦系统43、固定螺钉C44、步进电机轴45、步进电机B46、固定螺钉D51和调节轴52组成，相机镜头42用固定螺钉C44固定在相机角度调节板41上，用调节轴52把相机角度调节板41的一端与外壳7连接，直线电机轴40滑动连接到相机角度调节板41另一端的滑槽53中，直线电机39通过直线电机座38固定在外壳7上，步进电机B46固定在外壳7上，步进电机轴45用变焦系统43与相机镜头42连接调焦，保护镜片9安装在外壳7上的限位槽B56中，变色镜片55安装在外壳7上的限位槽A54中，用固定螺钉D51将热探头6与相机角度调节板41连接。

本发明的有益效果：由实验台、桁架、微机控制柜、热探头、镜头和变色镜片组成，接通电源，示教仪供电，操作电焊机引弧，热探头开始引导伺服电机转动，带动镜头寻找热点定位，变色镜片因光亮度增加而色度变深；焊点移动时，热点移动，热探头反馈信号控制伺服电机转动，引导相机随焊点移动、镜头变化角度追踪热点而实时获取影像信息，通过计算机屏幕，或投影装置，或利用影像资料看到焊接焊缝形成的全过程，自我调整焊接动作要领，了解焊接参数对焊缝质量的影响；通过比对检验变色镜片变色的反应时间和变色度分析焊接镜片的质量；通过微机控制系统控制影像采集系统，达到一机多用和降低成本的目的。

附图说明：

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的左视图；

图3是图2的A向视图；

图4是图1的俯视图；

图5是图3的B-B剖面图；

图6是图1的立体图。

图中：1.拖带；2.相机；3.滑块；4.固定螺钉A；5.导轨光杠；6.热探头；7.外壳；8.被焊件A；9.保护镜片；10.控制柜；11.桁架立柱A；12.联轴器；13.电机支架；14.电机座；15.步进电机A；16.光杠轴承座A；17.丝杠；18.丝杠支座A；19.丝杠螺母；20.控制键；21.实验桌腿A；22.操作台横梁；23.桁架立柱B；24.丝杠支座垫片A；25.丝杠螺母座；26.丝杠支座垫片B；27.操作台；28.把手；29.被焊件B；30.固定螺钉B；31.实验桌腿B；32.数据总线；33.实验桌腿C；34.横梁；35.光杠轴承座B；36.实验桌腿D；37.丝杠支座B；38.直线电机座；39.直线电机；40.直线电机轴；41.相机角度调节板；42.相机镜头；43.变焦系统；44.固定螺钉C；45.步进电机轴；46.步进电机B；47.排线A；48.排线B；49.排线C；50.排线D；51.固定螺钉D；52.调节轴；53.滑槽；54.限位槽A；55.变色镜片；56.限位槽B；57.电焊机；58.焊靶线；59.电焊钳；60.电焊条；61.地线；62.控制线；63.电源线；64.数据线

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1-4、6所示，一种微机控制自动热点追踪焊接示教仪，由实验台、桁架、微机控制柜、热探头、镜头和变色镜片组成，其特征是：操作台横梁22连接实验桌腿A21、实验桌腿B31、实验桌腿C33和实验桌腿D36组成的框架支撑操作台27；横梁34连接桁架立柱A11和桁架立柱B23，组成桁架安装在操作台27上，被焊件A8和被焊件B29安放在操作台27上；丝杠17一端由丝杠支座B37支撑，另一端由丝杠支座A18支撑，并穿过丝杠支座A18，通过联轴器12连接在步进电机A15上，丝杠支座A18和丝杠支座B37分别通过丝杠支座垫片A24和丝杠支座垫片B26固定在桁架立柱A11和桁架立柱B23上；电机支架13固定在桁架立柱A11上，步进电机A15安装在电机座14上，电机座14固定在电机支架13上；用固定螺钉B30将光杠轴承座A16和光杠轴承座B35分别固定在桁架立柱A11和桁架立柱B23上，导轨光杠5安装在光杠轴承座A16和光杠轴承座B35上；拖带1一端连接相机2，另一端连接桁架立柱A11；数据总线32内置拖带1中，所述数据总线32的一端穿过桁架立柱A11与微机控制柜10连接，另一端连接步进电机A15和相机2，再通过排线A47、排线B48、排线C49和排线D50，分别连接直线电机39、步进电机B46、相机镜头42和热探头6；丝杠螺母19嵌入丝杠螺母座25中，丝杠螺母座25固定在外壳7上，丝杠螺母19与丝杠17螺纹连接；滑块3套装在导轨光杠5上，用固定螺钉A4连接外壳7；微机控制柜10固定在操作台横梁22和实验桌腿C33上，微机控制柜10面板上安装有控制键20和把手28，电源线63一端通入微机控制柜10，另一端连接电源，数据线64一端通入微机控制柜10，另一端连接外挂设备；电焊机57放在实验台旁边，地线61一端连接电焊机57，另一端连接到实验桌腿B31上，焊靶线58一端连接电焊机57，另一端连接电焊钳59，电焊钳59夹持电焊条60，控制线62一端连接电焊机57，另一端连接微机控制柜10。

如上所述，如图5所示，相机2由外壳7、保护镜片9、变色镜片55、相机镜头42、直线电机座38、直线电机39、直线电机轴40、相机角度调节板41、变焦系统43、固定螺钉C44、步进电机轴45、步进电机B46、固定螺钉D51和调节轴52组成，相机镜头42用固定螺钉C44固定在相机角度调节板41上，用调节轴52把相机角度调节板41的一端与外壳7连接，直线电机轴40滑动连接到相机角度调节板41另一端的滑槽53中，直线电机39通过直线电机座38固定在外壳7上，步进电机B46固定在外壳7上，步进电机轴45用变焦系统43与相机镜头42连接调焦，保护镜片9安装在外壳7上的限位槽B56中，变色镜片55安装在外壳7上的限位槽A54中，用固定螺钉D51将热探头6与相机角度调节板41连接。

接通电源，按下控制键20，将电焊条60瞬间接触被焊件A8和被焊件B29，引弧产生热源，热探头6受热产生信号，通过排线D50、数据总线32将信息传递给微机控制柜10，微机控制柜10反馈控制信号经数据总线32传递给步进电机A15，步进电机A15带动联轴器12、带动丝杠17旋转，使丝杠螺母19带动相机2沿导轨光杠直线移动，同时，反馈信号传给排线A47、排线B48分别控制步进电机B46和直线电机39，步进电机B46带动变焦系统43使相机镜头42调焦，直线电机39带动直线电机轴40沿相机角度调节板41上的滑槽53内滑动，带动相机角度调节板41绕调节轴52旋转，调整相机镜头42和热探头6与被焊件A8和被焊件B29间的夹角；光线通过保护镜片9、变色镜片55进入相机镜头42，相机镜头42实时采集经变色镜片55变色而减弱的信号通过排线C49、数据总线32传递给微机控制柜10，经数据线64传入外挂设备，实时显示。

Claims

1.一种微机控制自动热点追踪焊接示教仪，由实验台、桁架、微机控制柜、热探头、镜头和变色滤光片组成，其特征是：操作台横梁（22）连接实验桌腿A（21）、实验桌腿B（31）、实验桌腿C（33）和实验桌腿D（36）组成的框架支撑操作台（27)；横梁（34）连接桁架立柱A（11）和桁架立柱B（23），组成桁架安装在操作台（27）上，被焊件A（8）和被焊件B（29）安放在操作台（27）上；丝杠（17）一端由丝杠支座B（37）支撑，另一端由丝杠支座A（18）支撑，并穿过丝杠支座A（18），通过联轴器（12）连接在步进电机A（15）上，丝杠支座A（18）和丝杠支座B（37）分别通过丝杠支座垫片A（24）和丝杠支座垫片B（26）固定在桁架立柱A（11）和桁架立柱B（23）上；电机支架（13）固定在桁架立柱A（11）上，步进电机A（15）安装在电机座（14）上，电机座（14）固定在电机支架（13）上；用固定螺钉B（30）将光杠轴承座A（16）和光杠轴承座B（35）分别固定在桁架立柱A（11）和桁架立柱B（23）上，导轨光杠（5）安装在光杠轴承座A（16）和光杠轴承座B（35）上；拖带（1）一端连接相机（2），另一端连接桁架立柱A（11）；数据总线（32）内置拖带（1）中，所述的数据总线（32）一端穿过桁架立柱A（11）连接到微机控制柜（10）中，另一端连接步进电机A（15）和相机（2），再通过排线A（47）、排线B（48）、排线C（49）和排线D（50），分别连接直线电机（39）、步进电机B（46）、相机镜头（42）和热探头（6）；丝杠螺母（19）嵌入丝杠螺母座（25）中，丝杠螺母座（25）固定在外壳（7）上，丝杠螺母（19）与丝杠（17）螺纹连接；滑块（3）套装在导轨光杠（5）上，用固定螺钉A（4）连接外壳（7）；微机控制柜（10）固定在操作台横梁（22）和实验桌腿C（33）上，微机控制柜（10）面板上安装有控制键（20）和把手（28），电源线（63）一端通入微机控制柜（10），另一端连接电源，数据线（64）一端通入微机控制柜（10），另一端连接外挂设备；电焊机（57）放在实验台旁边，地线（61）一端连接电焊机（57），另一端连接到实验桌腿B（31）上，焊靶线（58）一端连接电焊机（57），另一端连接电焊钳（59），电焊钳（59）夹持电焊条（60），控制线（62）一端连接电焊机（57），另一端连接微机控制柜（10）。

2.根据权利要求1所述的一种微机控制自动热点追踪焊接示教仪，其特征是：相机（2）由外壳（7）、保护镜片（9）、变色镜片（55）、相机镜头（42）、直线电机座（38）、直线电机（39）、直线电机轴（40）、相机角度调节板（41）、变焦系统（43）、固定螺钉C（44）、步进电机轴（45）、步进电机B（46）、固定螺钉D（51）和调节轴（52）组成，相机镜头（42）用固定螺钉C（44）固定在相机角度调节板（41）上，用调节轴（52）把相机角度调节板（41）的一端与外壳（7）连接，直线电机轴（40）滑动连接到相机角度调节板（41）另一端的滑槽（53）中，直线电机（39）通过直线电机座（38）固定在外壳（7）上，步进电机B（46）固定在外壳（7）上，步进电机轴（45）用变焦系统（43）与相机镜头（42）连接调焦，保护镜片（9）安装在外壳（7）上的限位槽B（56）中，变色镜片（55）安装在外壳（7）上的限位槽A（54）中，用固定螺钉D（51）将热探头（6）与相机角度调节板（41）连接。