CN108994842A - 一种焊接机器人的工具中心点调整电路 - Google Patents

一种焊接机器人的工具中心点调整电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种焊接机器人的工具中心点调整电路，所述横向调整电路和纵向调整电路均包括电流电压转换与减法电路、电压时间转换电路、电磁铁控制电路，电流电压转换与减法电路实时将4‑20mA位移信号转换为0‑10V电压信号，经减法器输出正或负的差值幅度电压，此后一路进入电压时间转换电路，转换为对应时间的高或低电平信号，驱动相应继电器K1或K2线圈得电，以控制调整的方向，另一路进入电磁铁控制电路，经绝对值电路转换为正的差值幅度电压（以控制调整的度），通过闭合的相应继电器K1或K2触点开关使电磁铁H1与焊接机器人焊枪体产生相应的斥力或吸力，进行负向或正向偏差调整。有效的解决了焊接机器人需频繁移动找中心且不能实时调整的问题。

Description

一种焊接机器人的工具中心点调整电路
技术领域
本发明涉及焊接机器人技术领域，特别是涉及一种焊接机器人的工具中心点调整电路。
背景技术
在焊接机器人安装后、工作前，需要对焊接机器人的工具中心点进行调整，工具中心点调整的精度直接影响着焊接机器人焊接时的精度，如果工具中心点的调整精度较低，则会导致机器人焊接过程中出现焊缝焊偏等严重质量问题，现有技术公开了申请号为：201710540632.0的一种焊接机器人工具中心点调整辅助装置，包括在光源手电筒和放大镜辅助下，通过移动焊接机器人使安装在焊接机器人焊抢上的对枪针与焊接机器人工作平台上的底针接触，提高了工具中心点的调整精度，同时也提高了调整过程的便利性。
然而现有技术在使用的时候，需移动机器人使对枪针与焊接机器人工作平台上的底针接触来完成中心点的调整，当中心点偏差范围小时，焊接机器人移动时会发生欠移或过移的情况，导致焊接机器人频繁移动找中心，另外长时间焊接过程中，对枪针的位置也会松动存在偏差，也需要及时调整。
本发明提供一种新的方案来解决此问题。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的在于提供一种焊接机器人的工具中心点调整电路，有效的解决了焊接机器人需频繁移动找中心且不能实时调整的问题。
其解决的技术方案是，包括横向调整电路、纵向调整电路，所述横向调整电路和纵向调整电路均包括电流电压转换与减法电路、电压时间转换电路、电磁铁控制电路，其特征在于，电流电压转换与减法电路将焊接机器人的工具中心点检测电路输出的横向或纵向4-20mA位移信号首先通过运算放大器AR1为核心的电流电压转换器转换为0-10V电压信号，之后0-10V电压信号进入运算放大器AR2为核心的减法器将0-10V电压信号与横向或纵向中心点对应的电压5V进行减法运算，输出正或负的差值幅度电压，差值幅度电压一路进入电压时间转换电路，转换为对应时间的高或低电平信号，驱动相应继电器K1或K2线圈得电，自动接通电磁铁控制电路中继电器K1或K2的触点开关K1-1、K1-2或K2-1、K2-2，差值幅度电压另一路进入电磁铁控制电路，电磁铁控制电路通过运算放大器AR3、运算放大器AR4为核心的绝对值电路将正或负的差值幅度电压转换为正的差值幅度电压，通过闭合的继电器K1触点开关K1-1加到电磁铁H1的引脚1，电磁铁H1的引脚2通过闭合的继电器K1触点开关K1-2连接地，电磁铁H1进行负向偏差调整，或通过闭合的继电器K2触点开关K2-1加到电磁铁H1的引脚2，电磁铁H1的引脚1通过闭合的继电器K2触点开关K2-2连接地，电磁铁H1进行正向中心点偏差调整。
由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点；
1，将实时4-20mA位移信号转换为0-10V电压信号，之后0-10V电压信号进入减法器将0-10V电压信号与横向或纵向中心点对应的电压5V进行减法运算，输出正或负的差值幅度电压，当负的差值幅度电压低于0.7V或正的差值幅度电压高于1.2V时，电压时间转换器转换为一定时间的+5V高电平信号或0V低电平信号，输出对应比例时长的高电平或低电平，驱动三极管Q2或Q1导通、继电器K2或K1线圈得电，触点开关K2-1、K2-2或K1-1、K1-2闭合，同时负或正的差值幅度电压经绝对值电路转换为正的差值幅度电压经闭合的触点开关K2-1 或K1-1加到电磁铁H1的引脚2或引脚1，电磁铁H1的引脚1或引脚2通过闭合的触点开关K2-2、K1-2连接地，电磁铁H1与焊接机器人焊枪体产生相应的斥力或吸力，进行负向或正向偏差调整，实时调节，结构简单，响应快，便于推广应用；
2，电磁铁H1磁性大小（斥力或吸力的程度），由正或负的差值幅度电压经绝对值电路转换为正的差值幅度电压控制，解决了焊接机器人需频繁移动找中心的问题，提高了焊接机器人的工具中心点调整的精度，是否进行调整、调整的方向由双稳压管和电压时间转换器输出的一定比例时长高低电平驱动继电器K1、K2线圈得电控制，保证了焊接机器人的工具中心点调整的可靠性。
附图说明
图1为本发明一种焊接机器人的工具中心点调整电路的模块图。
图2为本发明一种焊接机器人的工具中心点调整电路的原理图。
具体实施方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1至附图2对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。
实施例一，一种焊接机器人的工具中心点调整电路，包括横向调整电路、纵向调整电路，所述横向调整电路和纵向调整电路均包括电流电压转换与减法电路、电压时间转换电路、电磁铁控制电路，（在此说明，中心点调整分横向和纵向调整，但两者调整方式完全一样）电流电压转换与减法电路将焊接机器人的工具中心点检测电路输出的横向或纵向4-20mA位移信号经瞬态抑制电路抑制电磁干扰、RC吸收电路进一步吸收电磁干扰并泄放到地，以此避免信号传输中4-20mA位移信号受外界信号后，通过运算放大器AR1为核心的电流电压转换器转换为0-10V电压信号，之后0-10V电压信号进入运算放大器AR2为核心的减法器将0-10V电压信号与横向或纵向中心点对应的电压5V进行减法运算，输出正或负（在此设置横向中心点向右的偏差为正的偏差，横向中心点向左的偏差为负的偏差，纵向中心点向上的偏差为正的偏差，纵向中心点向下的偏差为负的偏差）的差值幅度电压，差值幅度电压一路进入电压时间转换电路，转换为对应时间的高或低电平信号，驱动相应继电器K1或K2线圈得电，自动接通电磁铁控制电路中继电器K1或K2的触点开关K1-1、K1-2或K2-1、K2-2，差值幅度电压另一路进入电磁铁控制电路，电磁铁控制电路通过运算放大器AR3、运算放大器AR4为核心的绝对值电路将正或负的差值幅度电压转换为正的差值幅度电压，通过闭合的继电器K1触点开关K1-1加到电磁铁H1的引脚1，电磁铁H1的引脚2通过闭合的继电器K1触点开关K1-2连接地，电磁铁H1与焊接机器人焊枪体产生斥力，带动对枪针进行负向偏差调整，或通过闭合的继电器K2触点开关K2-1加到电磁铁H1的引脚2，电磁铁H1的引脚1通过闭合的继电器K2触点开关K2-2连接地，电磁铁H1与焊接机器人焊枪体产生吸力，带动对枪针进行正向中心点偏差调整。
实施例二，在实施例一的基础上，所述电压时间转换电路用于将正或负的差值幅度电压，转换为对应时间的高或低电平信号，驱动相应继电器K1或K2线圈得电，自动接通电磁铁控制电路中继电器K1或K2的触点开关K1-1、K1-2或K2-1、K2-2，具体的当负的差值幅度电压低于稳压管Z1的稳压值0.7V时，差值幅度电压经电阻R5、型号为NE555的芯片U1、电解电容E1和E2转换为一定时间的+5V高电平信号，此时NE555芯片U1用作电压-时间转换器，电阻R5和电解电容E1为电压-时间转换器的时间常数，在一个时间常数内，改变芯片U1输入的差值幅度电压的大小，使芯片U1的输出脉冲宽度与输入电压成正比，芯片U1的输出对应比例时长的高电平，为NPN型驱动三极管Q2提供基极偏压，驱动三极管Q2饱和导通、继电器K2线圈得电，触点开关K2-1、K2-2闭合，同理当正的差值幅度电压高于稳压管Z2稳压值1.2V时，差值幅度电压经电阻R5、型号为NE555的芯片U1、电解电容E1和E2转换为一定时间的+5V低电平信号，为PNP型驱动三极管Q1提供基极偏压，驱动三极管Q1饱和导通、继电器K1线圈得电，触点开关K1-1、K1-2闭合，包括稳压管Z1、Z2，稳压管Z1的正极和稳压管Z2的负极连接电流电压转换与减法电路输出的正或负的差值幅度电压，稳压管Z1的负极和稳压管Z2的正极连接电阻R5的一端，电阻R5的另一端分别连接芯片U1的引脚6和引脚7、电解电容E1的正极，芯片U1的引脚4和引脚8连接电源+10V，芯片U1的引脚2连接电源-10V，芯片U1的引脚5连接电解电容E2的正极，芯片U1的引脚1、电解电容E1的负极、电解电容E2的负极均连接地，芯片U1的引脚3分别连接三极管Q1的基极、三极管Q2的基极、电解电容E3的负极、电解电容E4的正极，三极管Q1的发射极和电解电容E3的正极连接电源+12V，三极管Q1的集电极连接继电器K1线圈的一端，继电器K1线圈的另一端连接地，三极管Q2的发射极和电解电容E4的负极连接地，三极管Q2的集电极连接继电器K1线圈的一端，继电器K1线圈的另一端连接电源+12V；所述电磁铁控制电路用于通过运算放大器AR3、运算放大器AR4为核心的绝对值电路将正或负的差值幅度电压转换为正的差值幅度电压，以控制电磁铁的磁性大小，通过闭合的继电器K1触点开关K1-1、K1-2或闭合的继电器K2触点开关K2-1、K2-2改变电磁铁的磁性方向，带动对枪针进行相应的正向或负向中心点偏差调整（具体的闭合的继电器K1触点开关K1-1加到电磁铁H1的引脚1，电磁铁H1的引脚2通过闭合的继电器K1触点开关K1-2连接地，电磁铁H1带动对枪针进行负向偏差调整，或通过闭合的继电器K2触点开关K2-1加到电磁铁H1的引脚2，电磁铁H1的引脚1通过闭合的继电器K2触点开关K2-2连接地，电磁铁H1带动对枪针进行正向中心点偏差调整），包括电磁铁H1，电磁铁H1的引脚1分别连接继电器K1触点开关K1-1的一端、继电器K2触点开关K2-1的一端，电磁铁H1的引脚2分别连接继电器K1触点开关K1-2的一端、继电器K2触点开关K2-2的一端，继电器K1触点开关K1-1的另一端和继电器K2触点开关K2-1的另一端连接绝对值电路的输出端，继电器K1触点开关K1-2的另一端和继电器K2触点开关K2-2的另一端连接地；所述绝对值电路用于将正或负的差值幅度电压转换为正的差值幅度电压，具体的，当为正的差值幅度电压时，二极管D1导通、二极管D2截止，正的差值幅度电压经运算放大器AR3、电阻R6组成的反相器一级反相，再经电阻R7、电阻R8、运算放大器AR4组成的反相器二级反相，输出正的差值幅度电压，当为负的差值幅度电压时，二极管D2导通、二极管D1截止，负的差值幅度电压经运算放大器AR3、电阻R9组成的反相器反相，再经电阻R7、电阻R8、运算放大器AR4组成的同相器跟随，输出正的差值幅度电压，包括运算放大器AR3、运算放大器AR4，运算放大器AR3的反相输入端分别连接电流电压转换与减法电路输出的正或负的差值幅度电压、电阻R6的一端、电阻R9的一端，运算放大器AR3的同相输入端连接地，运算放大器AR3的输出端分别连接电阻R6的另一端、电阻R7的一端、二极管D1的负极、二极管D2的正极，电阻R9的另一端分别连接二极管D2的负极、运算放大器AR4的同相输入端，电阻R7的另一端分别连接运算放大器AR4的反相输入端、电阻R8的一端，运算放大器AR4的输出端和电阻R8的另一端为绝对值电路的输出端。
实施例三，在实施例一的基础上，所述电流电压转换与减法电路用于将传输过来的焊接机器人的工具中心点检测电路输出的横向或纵向4-20mA位移信号，首先经瞬态抑制二极管VD1、电容C1、瞬态抑制二极管VD2组成的瞬态抑制电路抑制电磁干扰，电阻RT1、电容C2组成的RC吸收电路进一步吸收电磁干扰并泄放到地，以此避免信号传输中4-20mA位移信号受外界信号干扰的问题，之后进入电阻R1、电阻R2、运算放大器AR1组成的电流电压转化器，转换为0-10V电压信号（运算放大器AR1的输出电压=运算放大器AR1反相输入端4-20mA电流与电阻R2阻值的乘积），最后0-10V电压信号进入运算放大器AR2的同相输入端与反相输入端阈值电压（横向或纵向中心点对应的电压5V，由电阻R3和电阻R4组成的分压电路提供），进行减法运算，输出正向或负向的差值幅度电压，包括瞬态抑制二极管VD1、电容C1，瞬态抑制二极管VD1的上端和电容C1的一端连接焊接机器人的工具中心点检测电路输出的横向或纵向4-20mA电流信号，电容C1的另一端分别连接瞬态抑制二极管VD2的上端、电阻RT1的上端，电阻RT1的下端连接电容C2的一端，瞬态抑制二极管VD1的下端、瞬态抑制二极管VD2的下端、电容C2的另一端均连接地，电阻RT1的上端连接电流电压转换器的输入端，电流电压转换器的输出端连接减法器；所述电流电压转换器包括电阻R1，电阻R1的一端连接电阻RT1的上端，电阻R1的另一端分别连接运算放大器AR1的反相输入端、电阻R2的一端，运算放大器AR1的同相输入端连接地，运算放大器AR1的输出端分别连接电阻R2的另一端；所述减法器包括运算放大器AR2，运算放大器AR2的同相输入端连接运算放大器AR1的输出端，运算放大器AR2的反相输入端分别连接电阻R3的一端、电阻R4的一端，电阻R3的另一端连接电源+10V，电阻R4的另一端连接地，运算放大器AR2的输出端输出正或负的差值幅度电压。
本发明具体使用时，焊接机器人的工具中心点检测电路输出的横向或纵向4-20mA位移信号，瞬态抑制电路抑制电磁干扰，RC吸收电路进一步吸收电磁干扰并泄放到地，以此避免信号传输中4-20mA位移信号受外界信号干扰的问题，之后进入电阻R1、电阻R2、运算放大器AR1组成的电流电压转化器，转换为0-10V电压信号，最后0-10V电压信号进入运算放大器AR2的同相输入端与反相输入端阈值电压进行减法运算，输出正向或负向的差值幅度电压，差值幅度电压一路进入电压时间转换电路，当负的差值幅度电压低于稳压管Z1的稳压值0.7V时，差值幅度电压经电阻R5、型号为NE555的芯片U1、电解电容E1和E2转换为一定时间的+5V高电平信号，此时NE555芯片U1用作电压-时间转换器，电阻R5和电解电容E1为电压-时间转换器的时间常数，在一个时间常数内，改变芯片U1输入的差值幅度电压的大小，使芯片U1的输出脉冲宽度与输入电压成正比，芯片U1的输出对应比例时长的高电平，为NPN型驱动三极管Q2提供基极偏压，驱动三极管Q2饱和导通、继电器K2线圈得电，触点开关K2-1、K2-2闭合，同理当正的差值幅度电压高于稳压管Z2稳压值1.5V时，差值幅度电压经电阻R5、型号为NE555的芯片U1、电解电容E1和E2转换为一定时间的+5V低电平信号，为PNP型驱动三极管Q1提供基极偏压，驱动三极管Q1饱和导通、继电器K1线圈得电，触点开关K1-1、K1-2闭合，以改变电磁铁的磁性方向，带动对枪针对进行相应的正向或负向中心点偏差调整，差值幅度电压另一路进入电磁铁控制电路，当为正的差值幅度电压时，二极管D1导通、二极管D2截止，正的差值幅度电压经运算放大器AR3、电阻R6组成的反相器一级反相，再经电阻R7、电阻R8、运算放大器AR4组成的反相器二级反相，输出正的差值幅度电压，当为负的差值幅度电压时，二极管D2导通、二极管D1截止，负的差值幅度电压经运算放大器AR3、电阻R9组成的反相器反相，再经电阻R7、电阻R8、运算放大器AR4组成的同相器跟随，输出正的差值幅度电压，以控制电磁铁的磁性大小，此后正的差值幅度电压通过闭合的继电器K1触点开关K1-1或闭合的继电器K2触点开关K2-1加到电磁铁H1（设置在焊接机器人焊枪的侧边上）的引脚1或引脚2，相应的电磁铁H1的引脚2或引脚1通过闭合的继电器K1触点开关K1-2或继电器K2触点开关K2-2连接地，电磁铁H1带动对枪针进行负向或正向偏差调整。
以上所述是结合具体实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施仅局限于此；对于本发明所属及相关技术领域的技术人员来说，在基于本发明技术方案思路前提下，所作的拓展以及操作方法、数据的替换，都应当落在本发明保护范围之内。

Claims (4)

1.一种焊接机器人的工具中心点调整电路，包括横向调整电路、纵向调整电路，所述横向调整电路和纵向调整电路均包括电流电压转换与减法电路、电压时间转换电路、电磁铁控制电路，其特征在于，电流电压转换与减法电路将焊接机器人的工具中心点检测电路输出的横向或纵向4-20mA位移信号首先通过运算放大器AR1为核心的电流电压转换器转换为0-10V电压信号，之后0-10V电压信号进入运算放大器AR2为核心的减法器将0-10V电压信号与横向或纵向中心点对应的电压5V进行减法运算，输出正或负的差值幅度电压，差值幅度电压一路进入电压时间转换电路，转换为对应时间的高或低电平信号，驱动相应继电器K1或K2线圈得电，自动接通电磁铁控制电路中继电器K1或K2的触点开关K1-1、K1-2或K2-1、K2-2，差值幅度电压另一路进入电磁铁控制电路，电磁铁控制电路通过运算放大器AR3、运算放大器AR4为核心的绝对值电路将正或负的差值幅度电压转换为正的差值幅度电压，通过闭合的继电器K1触点开关K1-1加到电磁铁H1的引脚1，电磁铁H1的引脚2通过闭合的继电器K1触点开关K1-2连接地，电磁铁H1进行横向或纵向的负向偏差调整，或通过闭合的继电器K2触点开关K2-1加到电磁铁H1的引脚2，电磁铁H1的引脚1通过闭合的继电器K2触点开关K2-2连接地，电磁铁H1进行横向或纵向的正向中心点偏差调整。
2.如权利要求1所述的一种焊接机器人的工具中心点调整装置，其特征在于，所述电压时间转换电路包括稳压管Z1、Z2，稳压管Z1的正极和稳压管Z2的负极连接电流电压转换与减法电路输出的正或负的差值幅度电压，稳压管Z1的负极和稳压管Z2的正极连接电阻R5的一端，电阻R5的另一端分别连接芯片U1的引脚6和引脚7、电解电容E1的正极，芯片U1的引脚4和引脚8连接电源+10V，芯片U1的引脚2连接电源-10V，芯片U1的引脚5连接电解电容E2的正极，芯片U1的引脚1、电解电容E1的负极、电解电容E2的负极均连接地，芯片U1的引脚3分别连接三极管Q1的基极、三极管Q2的基极、电解电容E3的负极、电解电容E4的正极，三极管Q1的发射极和电解电容E3的正极连接电源+12V，三极管Q1的集电极连接继电器K1线圈的一端，继电器K1线圈的另一端连接地，三极管Q2的发射极和电解电容E4的负极连接地，三极管Q2的集电极连接继电器K1线圈的一端，继电器K1线圈的另一端连接电源+12V；
所述电磁铁控制电路包括电磁铁H1，电磁铁H1的引脚1分别连接继电器K1触点开关K1-1的一端、继电器K2触点开关K2-1的一端，电磁铁H1的引脚2分别连接继电器K1触点开关K1-2的一端、继电器K2触点开关K2-2的一端，继电器K1触点开关K1-1的另一端和继电器K2触点开关K2-1的另一端连接绝对值电路的输出端，继电器K1触点开关K1-2的另一端和继电器K2触点开关K2-2的另一端连接地；
所述绝对值电路包括运算放大器AR3、运算放大器AR4，运算放大器AR3的反相输入端分别连接电流电压转换与减法电路输出的正或负的差值幅度电压、电阻R6的一端、电阻R9的一端，运算放大器AR3的同相输入端连接地，运算放大器AR3的输出端分别连接电阻R6的另一端、电阻R7的一端、二极管D1的负极、二极管D2的正极，电阻R9的另一端分别连接二极管D2的负极、运算放大器AR4的同相输入端，电阻R7的另一端分别连接运算放大器AR4的反相输入端、电阻R8的一端，运算放大器AR4的输出端和电阻R8的另一端为绝对值电路的输出端。
3.如权利要求1所述的一种焊接机器人的工具中心点调整装置，其特征在于，所述电流电压转换与减法电路包括瞬态抑制二极管VD1、电容C1，瞬态抑制二极管VD1的上端和电容C1的一端连接焊接机器人的工具中心点检测电路输出的横向或纵向4-20mA位移信号，电容C1的另一端分别连接瞬态抑制二极管VD2的上端、电阻RT1的上端，电阻RT1的下端连接电容C2的一端，瞬态抑制二极管VD1的下端、瞬态抑制二极管VD2的下端、电容C2的另一端均连接地，电阻RT1的上端连接电流电压转换器的输入端，电流电压转换器的输出端连接减法器；
所述电流电压转换器包括电阻R1，电阻R1的一端连接电阻RT1的上端，电阻R1的另一端分别连接运算放大器AR1的反相输入端、电阻R2的一端，运算放大器AR1的同相输入端连接地，运算放大器AR1的输出端分别连接电阻R2的另一端；
所述减法器包括运算放大器AR2，运算放大器AR2的同相输入端连接运算放大器AR1的输出端，运算放大器AR2的反相输入端分别连接电阻R3的一端、电阻R4的一端，电阻R3的另一端连接电源+10V，电阻R4的另一端连接地，运算放大器AR2的输出端输出正或负的差值幅度电压。
4.如权利要求2所述的一种焊接机器人的工具中心点调整装置，其特征在于，所述芯片U1的型号为NE555；
所述继电器K1的触点开关K1-1、K1-2为继电器K1线圈得电时的动合触点，继电器K2的触点开关K2-1、K2-2为继电器K2线圈得电时的动合触点。
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