CN106583874A - 焊道偏差跟踪装置以及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种焊道偏差跟踪装置以及方法，涉及自动焊接技术领域，该焊道偏差跟踪装置包括：焊接装置以及跟踪装置；其中，焊接装置包括：驱动装置、车轮；跟踪装置实时采集焊道的位置偏差，并将位置偏差转化为车轮的速度信号发送至驱动装置；驱动装置根据车轮的速度信号，驱动车轮转动。该焊道偏差跟踪装置能够自动纠正焊丝位置与焊道中心位置的位置偏差，提高了焊接的准确性。

Description

焊道偏差跟踪装置以及方法

技术领域

本发明涉及自动焊接技术领域，尤其是涉及一种焊道偏差跟踪装置以及方法。

背景技术

在焊接工艺中，往往需要用到附接有焊枪的焊接小车对焊道进行焊接，使焊枪的焊丝位置与焊道的中心位置对齐，从而保证焊道焊接的准确性。然而使用现有的焊接技术、焊接小车对焊道进行焊接的过程中，由于热变形或者其它因素的影响，不可避免地会产生一些焊丝位置与焊道中心位置的随机位置偏差，由于位置偏差的存在，严重地影响了焊道焊接的准确性，甚至导致焊接失败。

针对上述问题，目前还没有提出有效的解决方案。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种焊道偏差跟踪装置以及方法，能够自动纠正焊丝位置与焊道中心位置的位置偏差，从而提高焊接的准确性。

第一方面，本发明实施例提供了一种焊道偏差跟踪装置，包括：焊接装置以及跟踪装置；

其中，焊接装置包括：驱动装置、车轮；

跟踪装置实时采集焊道的位置偏差，并将位置偏差转化为车轮的速度信号发送至驱动装置；

驱动装置根据车轮的速度信号，驱动车轮转动。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，还包括：通讯模块或者可编程逻辑器件；

跟踪装置通过通讯模块或者可编程逻辑器件将车轮的速度信号发送至驱动装置。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，焊接装置还包括：焊枪、固定架；

焊枪通过固定架固定于焊接装置上。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，跟踪装置包括：激光跟踪器；

激光跟踪器固定于焊接装置上，用于采集焊道的位置偏差。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，驱动装置包括：电机；

电机根据车轮的速度信号，控制车轮转动。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，车轮的数量为至少两个。

第二方面，本发明实施例还提供一种焊道偏差跟踪方法，该方法应用于焊道偏差跟踪装置中，方法包括：

实时获取焊道位置偏差dx；

根据焊道位置偏差dx，分别计算焊接装置中左、右车轮的速度信号Vr以及Vl。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，根据焊道位置偏差dx，分别计算焊接装置中左、右车轮的速度信号Vr以及Vl，具体包括：

根据焊道位置偏差dx，计算跟踪圆弧半径R；

根据跟踪圆弧半径R以及预先给定的焊枪的基速度Vb，分别计算焊接装置中左、右车轮的速度信号Vl以及Vr。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，通过下述公式计算跟踪圆弧半径R：

R＝(dx²+s²)/2dx；

其中，dx为焊道位置偏差，s为焊丝到激光线的距离。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，通过下述公式分别计算左、右车轮的速度信号Vl以及Vr：

Vl＝Vb+Vb*((l+L)/R)＝Vb*(1+(l+L)/r*k)；

Vr＝Vb+Vb*(l/R)＝Vb*(1+l/R*k)；

其中，Vb为焊枪的基速度，l为焊丝到右车轮中心线的距离，L为左、右车轮中心距，R为跟踪圆弧半径，k为调节速度大小的系数。

本发明实施例提供的技术方案带来了以下有益效果：本发明实施例提供的焊道偏差跟踪装置以及方法，其中，焊道偏差跟踪装置包括焊接装置以及跟踪装置；其中，焊接装置包括：驱动装置、车轮；通过该焊道偏差跟踪装置的跟踪装置，可以将采集到的焊道位置偏差转化为车轮的速度信号，并将该车轮的速度信号发送给焊接装置中的驱动装置，进一步地，驱动装置根据该车轮的速度信号驱动车轮的转动，从而纠正焊丝位置与焊道中心位置的位置偏差，提高焊接装置焊接的准确性。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的一种焊道偏差跟踪装置的示意图；

图2为本发明实施例二提供的一种焊道偏差跟踪装置的示意图；

图3为本发明实施例二提供的一种焊道偏差跟踪装置的实物图；

图4为本发明实施例三提供的一种焊道偏差跟踪方法的流程图；

图5为本发明实施例三提供的一种焊道偏差跟踪方法的算法推导图；

图6为本发明实施例三提供的一种焊道偏差跟踪方法的算法推导图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

考虑到现有的焊接技术、焊接小车对焊道进行焊接的过程中，由于焊丝位置与焊道中心位置的随机位置偏差的存在，严重地影响了焊道焊接的准确性，甚至导致焊接失败。基于此，本发明实施例提供了一种焊道偏差跟踪装置以及方法，能够自动纠正焊丝位置与焊道中心位置的位置偏差，从而提高焊接的准确性。

实施例一：

本发明实施例提供一种焊道偏差跟踪装置，如图1所示，包括：焊接装置11以及跟踪装置12；其中，焊接装置11包括：驱动装置111、车轮112；跟踪装置12实时采集焊道的位置偏差，并将位置偏差转化为车轮112的速度信号发送至驱动装置111；驱动装置111根据车轮112的速度信号，驱动车轮112转动。

具体的，焊接装置11中的车轮112的数量至少为两个，本实施例以两个车轮112为例。焊道偏差跟踪装置还可以包括：通讯模块或者可编程逻辑器件；跟踪装置12可以通过该通讯模块或者可编程逻辑器件将车轮的速度信号发送给驱动装置111，以使驱动装置111根据车轮112的速度信号，调节车轮112的转动，由于车轮112不会改变方向，所以当两个车轮的速度不同的时候，就可以改变焊接装置11的运动方向，从而纠正焊道偏差位置。

此外，焊接装置11还可以包括：焊枪以及固定架；焊枪通过固定架固定于焊接装置11上，焊接装置11通过固定于其上的焊枪进行焊接。跟踪装置12可以为激光跟踪器或者激光相机，在本发明中不做具体限定，只要可以采集焊道的位置偏差即可。该激光跟踪器或者激光相机固定于焊接装置上，用于采集焊道的位置偏差。驱动装置111可以为电机或者驱动器，该电机为集成有驱动器的电机，电机或者驱动器能够根据跟踪装置所发送的车轮112的速度信号，对车轮112进行驱动，以使车轮112带动焊接装置11进入正确焊接轨道。

本发明实施例提供的焊道偏差跟踪装置，包括焊接装置11以及跟踪装置12；其中，焊接装置11包括：驱动装置111、车轮112；通过该焊道偏差跟踪装置的跟踪装置12，可以将采集到的焊道位置偏差转化为车轮112的速度信号，并将该车轮112的速度信号发送给焊接装置11中的驱动装置111，进一步地，驱动装置111根据该车轮112的速度信号驱动车轮112的转动，从而纠正焊丝位置与焊道中心位置的位置偏差，提高焊接装置焊接的准确性。

需要说明的是，该焊道偏差跟踪装置，可以用于焊接机器人时的埋弧焊焊接条件下的焊接平台，也可用于一般的焊缝焊接工艺中。

实施例二：

本发明实施例提供一种焊道偏差跟踪装置，参见图2所示，作为优选实施例，焊道偏差跟踪装置中的焊接装置为焊接小车21，焊接小车中的驱动装置为电机211，该电机211集成有驱动器，焊接装置中的车轮212为左、右两轮，跟踪装置为激光相机22。该激光相机22中集成有激光跟踪器，激光相机22首先可以通过激光跟踪器获取焊道位置偏差，然后通过一定的方法将该位置偏差转化为焊接小车左右两轮的速度信号，并通过可编程逻辑器件23将该速度信号发送给焊接小车21中的电机211，电机211根据接收到的速度信号，驱动左、右车轮转动，纠正焊道位置偏差导致的焊接误差。

图3为本发明实施例中一种焊道偏差跟踪装置的实物图。该焊道偏差跟踪装置包括：焊接小车31、相机固定架32、激光相机33、焊枪34以及车轮35。

激光相机33通过相机固定架32固定于焊接小车31上，实时地采集焊道偏差位置，焊枪34通过固定架也固定于焊接小车31上，焊接小车31通过固定于其上的焊枪34进行焊接。焊接小车31包括左右两个车轮35。

本发明实施例提供的焊道偏差跟踪装置，通过其激光相机22，可以将采集到的焊道位置偏差转化为焊接小车中左右两个车轮212的速度信号，并将该左右两个车轮212的速度信号发送给焊接小车21中的电机211，进一步地，电机211根据该车轮212的速度信号驱动左右两个车轮212的转动，从而纠正焊丝位置与焊道中心位置的位置偏差，提高焊接装置焊接的准确性。

实施例三：

本发明实施例提供一种焊道偏差跟踪方法，该方法应用于焊道偏差跟踪装置中，如图4所示，该焊道偏差跟踪方法包括以下步骤：

S41：实时获取焊道位置偏差dx。

首先焊道偏差跟踪装置中的跟踪装置首先获取焊道位置偏差，参见图4所示，焊道位置偏差dx为跟踪装置，如激光相机返回的偏差值，也就是相机激光线中心点到焊缝中心的距离。

S42：根据所述焊道位置偏差dx，分别计算焊接装置中左、右车轮的速度信号Vr以及Vl。

具体的，根据焊道位置偏差dx，计算跟踪圆弧半径R。

根据跟踪圆弧半径R以及预先给定的焊枪的基速度Vb，分别计算焊接装置中左、右车轮的速度信号Vl以及Vr。

在跟踪装置采集到焊道位置偏差之后，首先根据焊道位置偏差dx，计算出跟踪圆弧半径R，具体算法参见图5所示：

dx代表相机返回的偏差值，即相机激光线中心点到焊缝中心的距离；

s代表前置距离，即焊丝到相机激光线的距离；

o是跟踪圆弧的圆心；

R是跟踪圆弧的半径。

在三角形ABO中利用勾股定理得：

(R-dx)²+s²＝R²，

将上面的式子展开化简得

dx²+s²＝2dx*R，

由此公式计算得

R＝(dx²+s²)/2dx。

因此，可以通过公式R＝(dx²+s²)/2dx来计算跟踪圆弧的半径，其中，dx为所述焊道位置偏差，s为焊丝到激光线的距离。

在计算出跟踪圆弧半径R后，可以根据跟踪圆弧半径R以及预先给定的焊枪的基速度Vb，分别计算焊接装置中左、右车轮的速度信号Vl以及Vr。

为了保证在跟踪的过程中焊枪的跟踪速度不发生变化，焊枪的基速度Vb是一个给定的值，参见图6所示，根据同心线速度成比例的原理可以得出以下公式，左、右车轮的速度信号Vl以及Vr分别为：

Vl＝Vb+Vb*((l+L)/R)＝Vb*(1+(l+L)/r*k)；

Vr＝Vb+Vb*(l/R)＝Vb*(1+l/R*k)；

其中，Vb为焊枪的基速度，l为焊丝到右车轮中心线的距离，L为左、右车轮中心距，R为所述跟踪圆弧半径，k为调节速度大小的系数。

下面进行一个详细的举例说明：

比如：焊枪的基速度为Vb＝300；

相机返回的偏差值为dx＝30；

前置距离s＝35；

小车的左右轮的中心距为L＝190；

焊丝到小车右轮中心的距离为l＝30；

调节速度的比例系数k＝1.0；

由第一步的计算公式得出跟踪圆弧的跟踪半径为：

R＝(dx²+s²)/2dx＝(30²+35²)/(2*30)＝35.42；

由第二步的计算公式得出小车右轮的速度为：

Vr＝Vb*(1+l/R*k)＝300*(1+30/35.42*1.0)＝554.09；

由第二步的计算公式得出小车左轮的速度为：

Vl＝Vb*(1+(l+L)/r*k)＝300*(1+(30+190)/35.42*1.0)＝2163.35。

将上述方法应用于焊道偏差跟踪装置中，可以使跟踪装置将采集到的焊道位置偏差转化为焊接装置中车轮的速度信号，从而使驱动装置根据该速度信号，调节车轮的转动速度，进一步改变焊接装置的运动方向，完成焊道位置偏差跟踪纠正过程。

需要说明的是，该方法不仅可以用于两个车轮的情况，将其进行推导可适用于多轮速度的计算。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置的具体工作过程，可以参考方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种焊道偏差跟踪装置，其特征在于，包括：焊接装置以及跟踪装置；

其中，所述焊接装置包括：驱动装置、车轮；

所述跟踪装置实时采集焊道的位置偏差，并将所述位置偏差转化为所述车轮的速度信号发送至所述驱动装置；

所述驱动装置根据所述车轮的速度信号，驱动所述车轮转动。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：通讯模块或者可编程逻辑器件；

所述跟踪装置通过所述通讯模块或者所述可编程逻辑器件将所述车轮的速度信号发送至所述驱动装置。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述焊接装置还包括：焊枪、固定架；

所述焊枪通过所述固定架固定于所述焊接装置上。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述跟踪装置包括：激光跟踪器；

所述激光跟踪器固定于所述焊接装置上，用于采集焊道的位置偏差。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述驱动装置包括：电机；

所述电机根据所述车轮的速度信号，控制所述车轮转动。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述车轮的数量为至少两个。

7.一种焊道偏差跟踪方法，该方法应用于焊道偏差跟踪装置中，其特征在于，所述方法包括：

实时获取焊道位置偏差dx；

根据所述焊道位置偏差dx，分别计算焊接装置中左、右车轮的速度信号Vr以及Vl。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述焊道位置偏差dx，分别计算焊接装置中左、右车轮的速度信号Vr以及Vl，具体包括：

根据所述焊道位置偏差dx，计算跟踪圆弧半径R；

根据所述跟踪圆弧半径R以及预先给定的焊枪的基速度Vb，分别计算焊接装置中左、右车轮的速度信号Vl以及Vr。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，通过下述公式计算所述跟踪圆弧半径R：

R＝(dx²+s²)/2dx；

其中，dx为所述焊道位置偏差，s为焊丝到激光线的距离。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，通过下述公式分别计算所述左、右车轮的速度信号Vl以及Vr：

Vl＝Vb+Vb*((l+L)/R)＝Vb*(1+(l+L)/r*k)；

Vr＝Vb+Vb*(l/R)＝Vb*(1+l/R*k)；

其中，Vb为焊枪的基速度，l为焊丝到右车轮中心线的距离，L为左、右车轮中心距，R为所述跟踪圆弧半径，k为调节速度大小的系数。