CN108817615B - 焊缝跟踪方法 - Google Patents

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CN108817615B CN201810658695.0A CN201810658695A CN108817615B CN 108817615 B CN108817615 B CN 108817615B CN 201810658695 A CN201810658695 A CN 201810658695A CN 108817615 B CN108817615 B CN 108817615B
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Abstract

本发明提供一种焊缝跟踪方法，包括如下步骤：S1.控制激光横摆滑架带动激光测距传感器沿焊缝的宽度方向移动，获取激光横摆滑架中的若干位置Sn、激光横摆滑架开始移动时焊接小车的位置Ps以及移动结束时焊接小车的位置Pe；同时，获取在前述若干位置Sn处的距离值Hn；S2.计算若干距离值的均值
Figure DDA0001706140580000018
为焊枪在校准位置
Figure DDA0001706140580000013
处的竖直校准位置；S3.筛选出与
Figure DDA0001706140580000014
差值较大的N个连续的距离值，去掉上述N个距离值中的最大值以及最小值，取剩下的距离值对应的激光横摆滑架的位置，并计算这(N‑2)个激光横摆滑架的位置的平均值
Figure DDA0001706140580000019
为焊枪在校准位置
Figure DDA0001706140580000017
处的横向校准位置；对焊枪实时进行精确的定位与控制，降低因焊缝不均匀造成的人为干预的程度，并有效保证了焊缝成型质量及效率。

Description

焊缝跟踪方法
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种焊缝跟踪方法。
背景技术
随着时代的发展，在自动化焊接领域，人们对自动化焊接设备提出了越来越高的要求，例如，低干预、高效率、地故障、高质量等。
在进行纵缝焊接时，由于被焊接的工件存在不可避免的加工精度、组对精度以及装载精度等问题，使焊接过程中焊枪的行走轨迹与焊缝无法做到完全拟合，会出现焊缝焊偏的情况出现，影响成型的工件的美观度，甚至可能会使产品报废、导致成本上升。
现有的解决上述问题的方案为：焊接操作工通过手持焊帽或者通过电弧监视系统，经肉眼观察焊枪与焊缝的水平位置以及竖直位置，当发现电弧偏离焊缝中心或者工件在竖直方向发生变化时，立刻调整焊枪横摆滑架与弧长滑架，使电弧能够重新回到焊缝的中心。但是，该方案对焊接操作工的要求较高，且在调节所述焊枪横摆滑架与弧长滑架时，很容易出现调节不当的情况，焊缝成型质量难以控制。
有鉴于此，有必要提供一种改进的焊缝跟踪方法以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种焊缝跟踪方法。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：一种焊缝跟踪方法，基于焊缝跟踪系统，所述焊缝跟踪系统包括焊接小车以及控制单元，所述焊接小车上设置有焊枪组件以及焊缝跟踪组件；所述焊枪组件包括焊枪，所述焊缝跟踪组件包括激光横摆滑架以及设置于所述激光横摆滑架上的激光测距传感器，所述激光测距传感器位于所述焊枪前侧且两者在前后方向上的间距为L；所述焊缝跟踪方法包括如下步骤：
S1.控制激光横摆滑架带动激光测距传感器沿焊缝的宽度方向移动，获取激光横摆滑架移动过程中的若干位置Sn、激光横摆滑架开始移动时焊接小车的位置Ps以及移动结束时焊接小车的位置Pe；
同时，通过激光测距传感器获取在前述若干位置Sn处激光测距传感器与焊缝底部之间的距离值Hn；
S2.计算S1步骤获取的若干所述距离值的均值
Figure BDA0001706140560000021
所述
Figure BDA0001706140560000022
为焊枪在校准位置
Figure BDA0001706140560000023
处时在焊缝深度方向的竖直校准位置；
S3.筛选出与所述
Figure BDA0001706140560000024
差值较大的N个连续的所述距离值，去掉上述N个距离值中的最大值以及最小值，取剩下的(N-2)个距离值对应的激光横摆滑架的位置，并计算这(N-2)个激光横摆滑架的位置的平均值
Figure BDA0001706140560000029
所述
Figure BDA0001706140560000025
为焊枪在校准位置
Figure BDA0001706140560000026
处时在焊缝宽度方向的横向校准位置。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述焊缝跟踪方法包括如下步骤：
控制所述激光测距传感器移动至焊缝初始位置，运行步骤S1～S3得出焊枪在焊缝初始位置时的横向校准位置
Figure BDA0001706140560000027
以及竖直校准位置
Figure BDA0001706140560000028
作为本发明进一步改进的技术方案，所述焊枪组件还包括带动所述焊枪沿焊缝的宽度方向移动的焊枪横摆滑架、带动所述焊枪沿焊缝的深度方向移动的弧长滑架；在控制所述激光测距传感器移动至焊缝初始位置前，所述焊缝跟踪方法还包括如下步骤：
调整所述焊枪的位置，使焊枪的焊丝或者钨极对准焊缝起始点，所述控制单元记录此时焊枪横摆滑架的位置P1、弧长滑架的位置P2、焊接小车的位置P3；
驱动所述焊接小车后移距离L以将所述激光测距传感器移动至焊缝初始位置。
作为本发明进一步改进的技术方案，在得出焊枪在焊缝初始位置时的横向校准位置
Figure BDA0001706140560000031
以及竖直校准位置
Figure BDA0001706140560000032
后，所述焊缝跟踪方法还包括如下步骤：
控制焊接小车以焊接速度向前移动；
运行步骤S1～S3得出焊枪在校准位置
Figure BDA0001706140560000033
的竖直校准位置
Figure BDA0001706140560000034
以及横向校准位置
Figure BDA0001706140560000035
计算得出焊枪在校准位置
Figure BDA0001706140560000036
处的横向偏差
Figure BDA0001706140560000037
以及焊枪在校准位置
Figure BDA0001706140560000038
处的竖直偏差
Figure BDA0001706140560000039
控制单元获取上述校准位置以及与该校准位置对应的横向偏差△Sn以及竖直偏差△Hn；
在所述焊接小车运行至P3处时，控制所述焊枪组件启动。
作为本发明进一步改进的技术方案，控制所述焊枪组件启动具体包括如下步骤：
比较焊接小车的当前位置与所述控制单元中保存的校准位置，获取位于该焊接小车的当前位置的前侧的校准位置以及与该校准位置对应的横向偏差△Sn、竖直偏差△Hn，控制焊枪横摆滑架移动至P1+△Sn处，弧长滑架移动至P2+△Hn处，并在所述焊枪移动至该校准位置后控制所述焊枪启动进行焊接；
反复重复该步骤，直至焊接结束。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述N＝5。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述L＝100mm。
本发明的有益效果是：本发明中的焊缝跟踪方法中，在激光横摆滑架带动激光测距传感器沿焊缝的宽度方向移动时，获取激光横摆滑架的若干位置、与前述若干位置一一对应的距离值、激光横摆滑架开始移动时焊接小车的位置Ps以及移动结束时焊接小车的位置Pe，能够计算得出焊枪在校准位置
Figure BDA0001706140560000041
时的横向校准位置以及竖直校准位置，从而，能够在焊枪移动至校准位置时调节焊枪的位置使焊枪移动至横向校准位置以及竖直校准位置处进行焊接，以对焊枪实时进行精确的定位与控制，可大大降低焊接过程中因焊缝不均匀造成的人为干预的程度，也减轻了人的劳动强度，并有效保证了焊缝成型质量以及焊接效率。
附图说明
图1是发明中的焊缝跟踪系统的部分结构示意图。
图2是图1的另一角度的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
为清楚地表达本发明内所描述的位置与方向，以在焊接过程中，焊接小车的行进方向为前。
本发明提供一种焊缝跟踪方法，以在焊接过程中跟踪焊缝，进而调节焊枪的位姿以提高焊接质量。
请参图1-图2所示，为所述焊缝跟踪方法基于的焊缝跟踪系统，所述焊缝跟踪系统包括焊接小车以及控制所述焊缝跟踪系统的控制单元。所述焊接小车上设置有焊枪组件1以及焊缝跟踪组件2，在所述焊接小车行进时，所述焊枪组件1以及焊缝跟踪组件2均与所述焊接小车同步行进。
所述焊枪组件1包括焊枪11、带动所述焊枪11沿焊缝的宽度方向移动的焊枪横摆滑架12、带动所述焊枪11沿焊缝的深度方向移动的弧长滑架13、与所述控制单元通讯连接以控制所述焊枪横摆滑架12以及所述弧长滑架13移动的第一驱动件，在所述焊枪组件1启动后，所述第一驱动件驱动所述焊枪横摆滑架12移动以调节所述焊枪在所述焊缝宽度方向的位置、同时驱动所述弧长滑架13移动以调节所述焊枪11在所述焊缝深度方向的位置。
具体地，所述焊枪组件1还包括固定于所述焊接小车上的固定座14，所述弧长滑架13滑动连接于所述固定座14上，所述焊枪横摆滑架12滑动连接于所述弧长滑架13上。
所述焊缝跟踪组件2用以以实时跟踪焊缝并反馈给所述控制单元，所述控制单元根据跟踪结果对装有焊枪11的焊枪横摆滑架12以及弧长滑架13实时进行精确的定位与控制，可大大降低焊接过程中因焊缝不均匀造成的人为干预的程度，也减轻了人的劳动强度，并有效保证了焊缝成型质量以及焊接效率。
所述焊缝跟踪组件2包括安装于所述焊接小车上的安装座21、滑动连接于所述安装座21上的激光横摆滑架22、设置于所述激光横摆滑架22上的激光测距传感器23、与所述控制单元通讯连接以控制所述激光横摆滑架22移动的第二驱动件，在需要扫描焊缝的时候，控制所述第二驱动件驱动所述激光横摆滑架22移动以带动所述激光测距传感器23沿所述焊缝的宽度方向移动。
具体地，所述激光测距传感器22位于所述焊枪11的前侧且两者在前后方向上的间距为L，从而在焊接的过程中，能够跟踪位于当前焊接位置前侧的焊缝，以便于所述控制单元根据跟踪结果对装有焊枪的焊枪横摆滑架12以及弧长滑架13实时进行精确的定位与控制。
具体地，所述L＝100mm。
下面，将对基于上述焊缝跟踪系统的焊缝跟踪方法进行具体描述。
具体地，所述焊缝跟踪方法包括如下步骤：
S1.控制激光横摆滑架带动激光测距传感器沿焊缝的宽度方向移动，获取激光横摆滑架移动过程中的若干位置Sn、激光横摆滑架开始移动时焊接小车的位置Ps以及移动结束时焊接小车的位置Pe；
同时，通过激光测距传感器获取在前述若干位置Sn处激光测距传感器与焊缝底部之间的距离值Hn；
S2.计算S1步骤获取的若干所述距离值的均值
Figure BDA0001706140560000061
所述
Figure BDA0001706140560000062
为焊枪在校准位置
Figure BDA0001706140560000063
处时在焊缝深度方向的竖直校准位置；
S3.筛选出与所述
Figure BDA0001706140560000064
差值较大的N个连续的所述距离值，去掉上述N个距离值中的最大值以及最小值，取剩下的(N-2)个距离值对应的激光横摆滑架的位置，并计算这(N-2)个激光横摆滑架的位置的平均值
Figure BDA0001706140560000065
所述
Figure BDA0001706140560000066
为焊枪在校准位置
Figure BDA0001706140560000067
处时在焊缝宽度方向的横向校准位置。
步骤S1中，前述控制激光横摆滑架22带动激光测距传感器23沿焊缝的宽度方向移动、移动过程、开始移动、移动结束均对应的是所述激光横摆滑架22沿所述焊缝的宽度方向的一个方向的单次移动。
上述的带动激光测距传感器23沿焊缝的宽度方向移动具体为带动所述激光测距传感器23沿焊缝的宽度方向自所述焊缝的一侧移动至另一侧，以使所述激光测距传感器23能够扫描到完整的焊缝，对焊缝的跟踪更加精确。
步骤S3中筛选出的与所述
Figure BDA0001706140560000068
差值较大的N个连续的所述距离值中包括与
Figure BDA0001706140560000069
差值最大的一个距离值。
可以理解的，在所述激光测距传感器扫描的过程中，若所述焊接小车未移动，则得到的即为焊枪在焊接小车的当前位置前侧L处的横向校准位置以及竖直校准位置。
具体地，该步骤中所述N＝5，且所述若干位置Sn为100个位置，即最终获取100个位置Sn以及与它们一一对应的100个距离值Hn。
进一步地，所述焊缝跟踪方法包括如下步骤：
控制所述激光测距传感器23移动至焊缝初始位置，运行步骤S1～S3得出焊枪11在焊缝初始位置时的横向校准位置
Figure BDA0001706140560000071
以及竖直校准位置
Figure BDA0001706140560000072
在该步骤中，所述焊接小车未移动，故，能够得出焊枪11在焊缝初始位置时在焊缝宽度方向的横向校准位置
Figure BDA0001706140560000073
以及在焊缝深度方向的竖直校准位置
Figure BDA0001706140560000074
进一步地，在控制所述激光测距传感器23移动至焊缝初始位置前，所述焊缝跟踪方法还包括如下步骤：
调整所述焊枪11的位置，使焊枪11的焊丝或者钨极对准焊缝起始点，所述控制单元记录此时焊枪横摆滑架12的位置P1、弧长滑架13的位置P2、焊接小车的位置P3；
驱动所述焊接小车后移距离L以将所述激光测距传感器23移动至焊缝初始位置。
在该步骤中，调整所述焊枪11的位置使焊枪11的焊丝或者钨极对准焊缝起始点后，所述焊枪11位于横向校准位置
Figure BDA0001706140560000075
以及竖直校准位置
Figure BDA0001706140560000076
即，在所述焊枪11位于横向校准位置
Figure BDA0001706140560000077
以及竖直校准位置
Figure BDA0001706140560000078
时，所述焊枪横摆滑架12位于位置P1、所述弧长滑架13位于位置P2、所述焊接小车的坐标为P3。
进一步地，在得出焊枪11在焊缝初始位置时的横向校准位置
Figure BDA0001706140560000079
以及竖直校准位置
Figure BDA00017061405600000710
后，所述焊缝跟踪方法还包括如下步骤：
控制焊接小车以焊接速度向前移动；
运行步骤S1～S3得出焊枪在校准位置
Figure BDA00017061405600000711
的竖直校准位置
Figure BDA00017061405600000712
以及横向校准位置
Figure BDA00017061405600000713
计算得出焊枪在校准位置
Figure BDA00017061405600000714
处的横向偏差
Figure BDA00017061405600000715
以及焊枪在校准位置
Figure BDA0001706140560000081
处的竖直偏差
Figure BDA0001706140560000082
控制单元获取上述校准位置以及与该校准位置对应的横向偏差△Sn以及竖直偏差△Hn；
在所述焊接小车运行至P3处时，控制所述焊枪组件启动。
在该步骤中，运行步骤S1～S3的过程中，所述焊接小车以焊接速度移动，故，感测到的校准位置位于焊缝初始位置的前侧。
可以理解的，在所述焊接小车运行至P3处时，所述焊枪11位于焊缝初始位置，控制所述焊枪组件1启动以对焊缝进行焊接。
进一步地，控制所述焊枪组件1启动具体包括如下步骤：
比较焊接小车的当前位置与所述控制单元中保存的校准位置，获取位于该焊接小车的当前位置的前侧的校准位置以及与该校准位置对应的横向偏差△Sn、竖直偏差△Hn，控制焊枪横摆滑架移动至P1+△Sn处，弧长滑架移动至P2+△Hn处，并在所述焊枪移动至该校准位置后控制所述焊枪启动进行焊接；
反复重复该步骤，直至焊接结束。
从而，在焊接过程中，以焊枪11位于焊缝起始点时焊枪横摆滑架的位置P1、弧长滑架的位置P2为参照，实时计算得出位于焊枪11的前侧的校准位置相对于焊枪11位于焊缝起始点时的水平偏差△Sn以及竖直偏差△Hn，再对装有焊枪11的焊枪横摆滑架12以及弧长滑架13实时进行精确的定位与控制，可大大降低焊接过程中因焊缝不均匀造成的人为干预的程度，也减轻了人的劳动强度，并有效保证了焊缝成型质量以及焊接效率。
综上所述，本发明中的焊缝跟踪方法中，在激光横摆滑架22带动激光测距传感器23沿焊缝的宽度方向移动时，获取激光横摆滑架22的若干位置、与前述若干位置一一对应的距离值、激光横摆滑架22开始移动时焊接小车的位置Ps以及移动结束时焊接小车的位置Pe，能够计算得出焊枪11在校准位置
Figure BDA0001706140560000091
时的横向校准位置以及竖直校准位置，从而，能够在焊枪移动至校准位置时调节焊枪至横向校准位置以及竖直校准位置处进行焊接，以对焊枪11实时进行精确的定位与控制，可大大降低焊接过程中因焊缝不均匀造成的人为干预的程度，也减轻了人的劳动强度，并有效保证了焊缝成型质量以及焊接效率。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种焊缝跟踪方法，基于焊缝跟踪系统，所述焊缝跟踪系统包括焊接小车以及控制单元，所述焊接小车上设置有焊枪组件以及焊缝跟踪组件；所述焊枪组件包括焊枪，所述焊缝跟踪组件包括激光横摆滑架以及设置于所述激光横摆滑架上的激光测距传感器，所述激光测距传感器位于所述焊枪前侧且两者在前后方向上的间距为L；其特征在于：所述焊枪组件还包括带动所述焊枪沿焊缝的宽度方向移动的焊枪横摆滑架、带动所述焊枪沿焊缝的深度方向移动的弧长滑架；
所述焊缝跟踪方法包括如下步骤：
调整所述焊枪的位置，使焊枪的焊丝或者钨极对准焊缝起始点，所述控制单元记录此时焊枪横摆滑架的位置P1、弧长滑架的位置P2、焊接小车的位置P3；
驱动所述焊接小车后移距离L以将所述激光测距传感器移动至焊缝初始位置，运行下述S1～S3得出焊枪在焊缝初始位置时的横向校准位置
Figure FDA0002680055960000019
以及竖直校准位置
Figure FDA0002680055960000011
控制焊接小车以焊接速度向前移动，并运行如下S1～S3得出焊枪在校准位置
Figure FDA0002680055960000012
的竖直校准位置
Figure FDA0002680055960000013
以及横向校准位置
Figure FDA0002680055960000014
计算得出焊枪在校准位置
Figure FDA0002680055960000015
处的横向偏差
Figure FDA0002680055960000016
以及焊枪在校准位置
Figure FDA0002680055960000017
处的竖直偏差
Figure FDA0002680055960000018
控制单元获取上述校准位置以及与该校准位置对应的横向偏差△Sn以及竖直偏差△Hn；
在所述焊接小车运行至P3处时，控制所述焊枪组件启动：比较焊接小车的当前位置与所述控制单元中保存的校准位置，获取位于该焊接小车的当前位置的前侧的校准位置以及与该校准位置对应的横向偏差△Sn、竖直偏差△Hn，控制焊枪横摆滑架移动至P1+△Sn处，弧长滑架移动至P2+△Hn处，并在所述焊枪移动至该校准位置后控制所述焊枪启动进行焊接；反复重复该步骤，直至焊接结束；
S1.控制激光横摆滑架带动激光测距传感器沿焊缝的宽度方向移动，获取激光横摆滑架移动过程中的若干位置Sn、激光横摆滑架开始移动时焊接小车的位置Ps以及移动结束时焊接小车的位置Pe；
同时，通过激光测距传感器获取在前述若干位置Sn处激光测距传感器与焊缝底部之间的距离值Hn；
S2.计算S1步骤获取的若干所述距离值的均值
Figure FDA0002680055960000021
所述
Figure FDA0002680055960000022
为焊枪在校准位置
Figure FDA0002680055960000023
处时在焊缝深度方向的竖直校准位置；
S3.筛选出与所述
Figure FDA0002680055960000024
差值较大的N个连续的所述距离值，去掉上述N个距离值中的最大值以及最小值，取剩下的(N-2)个距离值对应的激光横摆滑架的位置，并计算这(N-2)个激光横摆滑架的位置的平均值
Figure FDA0002680055960000025
所述
Figure FDA0002680055960000026
为焊枪在校准位置
Figure FDA0002680055960000027
处时在焊缝宽度方向的横向校准位置。
2.如权利要求1所述的焊缝跟踪方法，其特征在于：所述N＝5。
3.如权利要求1所述的焊缝跟踪方法，其特征在于：所述L＝100mm。
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