CN109048149A - 一种焊接机器人的工具中心点校准电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种焊接机器人的工具中心点校准电路，包括信号接收电路、比较开关电路和稳定驱动电路，信号接收电路将实时接收的4‑20mA位移信号转换为0‑10V电压信号，之后0‑10V电压信号进入比较开关电路中减法器进行减法运算，输出正或负的偏差信号，再经运放器AR3、运放器AR4组成的窗口比较电路对信号进行比较分析，超过允许偏差范围±3％时输出高电平，继电器K1线圈得电，稳定驱动电路经闭合的继电器K1常开触点K1‑1接收正或负的偏差信号，运用运放器AR5反相放大信号、三极管Q2和Q3反馈校准后通过串电阻R16，控制流过电磁铁的电流方向和大小，实现对横向或纵向的正、负偏差信号进行调整；有效的解决了微小的偏差导致焊接机器人频繁移动找中心，工作难度大的问题。

Description

一种焊接机器人的工具中心点校准电路

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校准电路。

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，当有微小的偏差时，为了保证调整的精度，焊接机器人需频繁移动找中心，造成了工作难度。

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校准电路，有效的解决了微小的偏差导致焊接机器人频繁移动找中心，工作难度大的问题。

其解决的技术方案是，包括信号接收电路、比较开关电路和稳定驱动电路，其特征在于，所述信号接收电路接收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，运用双向二极管VD1、双向二极管VD1和电容C1组成的瞬态抑制电路抑制电磁干扰，电容C2、电阻R2组成的RC吸收电路进一步吸收电磁干扰后，进入运放器AR1为核心的电流电压转换器转换为0-10V电压信号，所述比较开关电路接收信号接收电路输出信号，运用运放器AR2和电阻R4、电阻R5组成的减法电路对信号减法处理，计算出偏差信号，同时设计了运放器AR3、运放器AR4组成的窗口比较电路对信号进行比较分析，超过允许偏差范围±3％时窗口比较电路输出高电平，驱动三极管Q1导通、继电器K1线圈得电，所述稳定驱动电路经闭合的继电器K1常开触点K1-1接收减法电路计算出的偏差信号，运用运放器AR5反相放大信号后触发电磁铁工作，其中三极管Q2、三极管Q3起到反馈稳定信号的作用；

所述稳定驱动电路包括运放器AR5，运放器AR5的同相输入端接电阻R11的一端，电阻R11的另一端接稳压管Z1的正极和继电器K1的常开触点K1-1的触点4，稳压管Z1的负极接三极管Q2的发射极，运放器AR1的反相输入端接电阻R10、电阻R9和电容C4的一端，电阻R10的另一端接地，电阻R9、电容C4的另一端接运放器AR5的输出端和电阻R15、电阻R16的一端以及三极管Q3的发射极，三极管Q2的基极接稳压管Z2的负极和电阻R13的一端，稳压管Z2的正极接地，电阻R13的另一端接三极管Q3的基极和电阻R13、电阻R15的另一端以及电阻R14的一端，三极管Q2的集电极接电阻R14的另一端和电阻R12的一端，电阻R12的另一端和三极管Q3的集电极接地，电阻R15的另一端接电磁铁H1的引脚1，电磁铁H1的引脚2接地。

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，输出正或负的偏差信号，进入运放器AR3、运放器AR4组成的窗口比较电路对信号进行比较分析，超过允许偏差范围±3％时输出高电平，继电器K1线圈得电，正或负的偏差信号经闭合的继电器K1常开触点K1-1进入运用运放器AR5为核心的反相比例放大电路，反相比例放大后信号通过串电阻R16控制流过电磁铁的电流方向和大小，实现对横向的正或负的偏差信号进行调整，或对纵向的正向或反向偏差进行调整工作，实时调节，结构简单，响应快，便于推广应用；

2，设置电阻R12、电阻R14、电阻R15组成的分压电路对反相比例放大后信号进行采样，电阻R14上端电压连接到三极管Q2的集电极，电阻R14下端电压通过电阻R13连接到三极管Q2的基极，当有微小的波动电压时，三极管Q2导通、稳压，反馈到运放器AR5输入端，起到迟滞反馈稳定信号的作用，在调节过程中为了更进一步保证偏移信号处理的可靠性，防止电磁铁H1因小信号波动频繁操作，降低了不必要的工作难度，设置三极管Q3、电阻R14、电阻R15组成的开关电路，使反相比例放大后信号小时，三极管Q3导通，电磁铁H1引脚1相当于通过电阻R16连接地，电磁铁H1中没有电流流过，不动作。

附图说明

图1为本发明一种焊接机器人的工具中心点校准电路的模块图。

图2为本发明一种焊接机器人的工具中心点校准电路的原理图。

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校准电路，包括信号接收电路、比较开关电路和稳定驱动电路，（在此说明，中心点调整分横向和纵向调整，调整方式完全一样），所述信号接收电路接收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，运用双向二极管VD1、双向二极管VD1和电容C1组成的瞬态抑制电路抑制电磁干扰，电容C2、电阻R2组成的RC吸收电路进一步吸收电磁干扰后，进入电阻R1、电阻R3、运放器AR1组成的电流电压转化器，转换为0-10V电压信号，所述比较开关电路接收信号接收电路输出信号，运用运放器AR2和电阻R4、电阻R5组成的减法电路对信号减法处理，计算出正的或负的偏差信号（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），同时设计了运放器AR3、运放器AR4组成的窗口比较电路对信号进行比较分析，超过允许偏差范围±3％时窗口比较电路输出高电平，驱动三极管Q1导通、继电器K1线圈得电，所述稳定驱动电路经闭合的继电器K1常开触点K1-1接收减法电路计算出的正的或负的偏差信号，运用运放器AR5反相比例放大信号后控制流过电磁铁的电流方向和大小，实现带动对枪针对横向的正或负的偏差信号进行调整，或对纵向的正向或反向偏差进行调整工作，其中设置电阻R12、电阻R14、电阻R15组成的分压电路对反相比例放大后信号进行采样，电阻R14上端电压连接到三极管Q2的集电极，电阻R14下端电压通过电阻R13连接到三极管Q2的基极，当有微小的波动电压时，三极管Q2导通、稳压，反馈到运放器AR5输入端，起到迟滞反馈稳定信号的作用，在调节过程中为了更进一步保证偏移信号处理的可靠性，防止电磁铁H1因小信号波动频繁操作，设置三极管Q3、电阻R14、电阻R15组成的开关电路，使反相比例放大后信号小时，三极管Q3导通，电磁铁H1引脚1相当于通过电阻R16连接地，电磁铁H1中没有电流流过，不动作；

所述稳定驱动电路用于在继电器K1线圈得电时，接收电路输出信号经闭合的继电器K1常开触点K1-1输入，经运放器AR5、电阻R9、R10、R11、电容C4组成的放大电路进行反相比例放大，为了使反相比例放大后信号更加稳定，设置电阻R12、电阻R14、电阻R15组成的分压电路对反相比例放大后信号进行采样，电阻R14上端电压连接到三极管Q2的集电极，电阻R14下端电压通过电阻R13连接到三极管Q2的基极，当有微小的波动电压时，三极管Q2导通、稳压，反馈到运放器AR5输入端，起到迟滞的作用，此后反相比例放大后信号、电阻R6、电磁铁H1的引脚1、电磁铁H1的引脚2、地构成电流流通的闭合回路，若反相比例放大后信号为负时，电磁铁H1电流流通的方向为从引脚2到引脚1，电磁铁H1产生吸力，带动对枪针对横向或纵向的正向偏差进行调整，若反相比例放大后信号为正时，电磁铁H1电流流通的方向为从引脚1到引脚2，电磁铁H1产生斥力，带动对枪针对横向或纵向的负向偏差进行调整，在调节过程中为了更进一步保证偏移信号处理的可靠性，防止电磁铁H1误操作，设置三极管Q3、电阻R14、电阻R15组成的开关电路，当反相比例放大后信号小时，三极管Q3导通，电磁铁H1引脚1相当于通过电阻R16连接地，电磁铁H1中没有电流流过，对枪针不动作，包括运放器AR5，运放器AR5的同相输入端接电阻R11的一端，电阻R11的另一端接稳压管Z1的正极和继电器K1的常开触点K1-1的触点4，稳压管Z1的负极接三极管Q2的发射极，运放器AR1的反相输入端接电阻R10、电阻R9和电容C4的一端，电阻R10的另一端接地，电阻R9、电容C4的另一端接运放器AR5的输出端和电阻R15、电阻R16的一端以及三极管Q3的发射极，三极管Q2的基极接稳压管Z2的负极和电阻R13的一端，稳压管Z2的正极接地，电阻R13的另一端接三极管Q3的基极和电阻R13、电阻R15的另一端以及电阻R14的一端，三极管Q2的集电极接电阻R14的另一端和电阻R12的一端，电阻R12的另一端和三极管Q3的集电极接地，电阻R15的另一端接电磁铁H1的引脚1，电磁铁H1的引脚2接地。

实施例二，在实施例一的基础上，所述信号接收电路接收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R2、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R3、运放器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R3阻值的乘积），最后输出0-10V电压信号，包括电容C1，电容C1的一端接双向二极管VD1的一端和位移信号，电容C1的另一端接电阻R1的一端和电阻R2的一端以及双向二极管VD2 的一端，电阻R2的另一端接电容C2的一端，双向二极管VD1、双向二极管VD2的另一端和电容C2的另一端接地，电阻R1的另一端分别连接运放器AR1的反相输入端、电阻R3的一端，运算放大器AR1的同相输入端连接地，电阻R3的另一端连接运放器AR1的输出端。

实施例三，在实施例一的基础上，所述比较开关电路通过窗口电路原理，接收信号接收电路输出的0-10V电压信号，进入运放器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R5和电阻R4组成的分压电路提供），进行减法运算，计算出正或负的偏差信号，之后进入运放器AR3的反相输入端和运放器AR4的同相输入端，与运放器AR3同相输入端阈值电压和运放器AR3的反相输入端阈值电压进行比较分析（阈值电压由电阻R6、R7、R8组成的分压电路提供），超过允许偏差范围（4.5V-5.5V）±3％时窗口比较电路输出高电平，驱动三极管Q1导通、继电器K1线圈得电，包括运放器AR2，运放器AR2的反相输入端分别连接电阻R4的一端、电阻R5的一端，电阻R4的另一端接电源+10V，电阻R5的另一端接地，运放器AR2的同相输入端连接运放器AR1的输出端，运放器AR2的输出端接运放器AR4的同相输入端和运放器AR3的反相输入端，运放器AR4的反相输入端接电阻R6的一端、电阻R7的一端，电阻R6的另一端接电源+10V，运放器AR3的同相输入端分别连接电阻R7的另一端和电阻R8的一端，电阻R8的另一端接地，运放器AR3的输出端接运放器AR4的输出端和三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极分别连接继电器K1的线圈一端和二极管D1的正极，二极管D1的负极和继电器K1的线圈另一端连接电源+12V，三极管Q1的发射极接地，继电器K1的常开触点K1-1的触点一端接运放器AR2 的同相输入端。

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电压信号进入运放器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R5和电阻R4组成的分压电路提供），进行减法运算，计算出正或负的偏差信号，之后进入运放器AR3的反相输入端和运放器AR4的同相输入端，与运放器AR3同相输入端阈值电压和运放器AR3的反相输入端阈值电压进行比较分析（阈值电压由电阻R6、R7、R8组成的分压电路提供），运放器AR3和运放器AR4实质为为窗口电路，超过允许偏差范围（4.5V-5.5V）±3％时窗口比较电路输出高电平，驱动三极管Q1导通、继电器K1线圈得电，正或负的偏差信号经闭合的继电器K1常开触点K1-1进入运放器AR5、电阻R9、R10、R11、电容C4组成的放大电路进行反相比例放大，为了使反相比例放大后信号更加稳定，设置电阻R12、电阻R14、电阻R15组成的分压电路对反相比例放大后信号进行采样，电阻R14上端电压连接到三极管Q2的集电极，电阻R14下端电压通过电阻R13连接到三极管Q2的基极，当有微小的波动电压时，三极管Q2导通、稳压，反馈到运放器AR5输入端，起到迟滞的作用，此后反相比例放大后信号、电阻R6、电磁铁H1(设置在焊接机器人焊枪的侧边上)的引脚1、电磁铁H1的引脚2、地构成电流流通的闭合回路，若反相比例放大后信号为负时，电磁铁H1电流流通的方向为从引脚2到引脚1，电磁铁H1产生吸力，带动对枪针对横向或纵向的正向偏差进行调整，若反相比例放大后信号为正时，电磁铁H1电流流通的方向为从引脚1到引脚2，电磁铁H1产生斥力，带动对枪针对横向或纵向的负向偏差进行调整，在调节过程中为了更进一步保证偏移信号处理的可靠性，防止电磁铁H1误操作，设置三极管Q3、电阻R14、电阻R15组成的开关电路，当反相比例放大后信号小时，三极管Q3导通，电磁铁H1引脚1相当于通过电阻R16连接地，电磁铁H1中没有电流流过，不动作。

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 (3)

1.一种焊接机器人的工具中心点校准电路，包括信号接收电路、比较开关电路和稳定驱动电路，其特征在于，所述信号接收电路接收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，运用双向二极管VD1、双向二极管VD1和电容C1组成的瞬态抑制电路抑制电磁干扰，电容C2、电阻R2组成的RC吸收电路进一步吸收电磁干扰后，进入运放器AR1为核心的电流电压转换器转换为0-10V电压信号，所述比较开关电路接收信号接收电路输出信号，运用运放器AR2和电阻R4、电阻R5组成的减法电路对信号减法处理，计算出偏差信号，同时设计了运放器AR3、运放器AR4组成的窗口比较电路对信号进行比较分析，超过允许偏差范围±3％时窗口比较电路输出高电平，驱动三极管Q1导通、继电器K1线圈得电，所述稳定驱动电路经闭合的继电器K1常开触点K1-1接收减法电路计算出的偏差信号，运用运放器AR5反相放大信号后触发电磁铁工作，其中三极管Q2、三极管Q3起到反馈校准，即稳定信号的作用；

所述稳定驱动电路包括运放器AR5，运放器AR5的反相输入端接电阻R11的一端，电阻R11的另一端接稳压管Z1的正极和继电器K1的常开触点K1-1的触点4，稳压管Z1的负极接三极管Q2的发射极，运放器AR1的同相输入端接电阻R10、电阻R9和电容C4的一端，电阻R10的另一端接地，电阻R9、电容C4的另一端接运放器AR5的输出端和电阻R15、电阻R16的一端以及三极管Q3的发射极，三极管Q2的基极接稳压管Z2的负极和电阻R13的一端，稳压管Z2的正极接地，电阻R13的另一端接三极管Q3的基极和电阻R13、电阻R15的另一端以及电阻R14的一端，三极管Q2的集电极接电阻R14的另一端和电阻R12的一端，电阻R12的另一端和三极管Q3的集电极接地，电阻R15的另一端接电磁铁H1的引脚1，电磁铁H1的引脚2接地。

2.如权利要求1所述的一种焊接机器人的焊接点偏差校准装置，其特征在于，所述信号接收电路包括电容C1，电容C1的一端接双向二极管VD1的一端和位移信号，电容C1的另一端接电阻R1的一端和电阻R2的一端以及双向二极管VD2 的一端，电阻R2的另一端接电容C2的一端，双向二极管VD1、双向二极管VD2的另一端和电容C2的另一端接地，电阻R1的另一端分别连接运放器AR1的反相输入端、电阻R3的一端，运算放大器AR1的同相输入端连接地，电阻R3的另一端连接运放器AR1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校准电路，其特征在于，所述比较开关电路包括运放器AR2，运放器AR2的反相输入端分别连接电阻R4的一端、电阻R5的一端，电阻R4的另一端接电源+10V，电阻R5的另一端接地，运放器AR2的同相输入端连接运放器AR1的输出端，运放器AR2的输出端接运放器AR4的同相输入端和运放器AR3的反相输入端，运放器AR4的反相输入端接电阻R6的一端、电阻R7的一端，电阻R6的另一端接电源+10V，运放器AR3的同相输入端分别连接电阻R7的另一端和电阻R8的一端，电阻R8的另一端接地，运放器AR3的输出端接运放器AR4的输出端和三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极分别连接继电器K1的线圈一端和二极管D1的正极，二极管D1的负极和继电器K1的线圈另一端连接电源+12V，三极管Q1的发射极接地，继电器K1的常开触点K1-1的触点一端接运放器AR2 的同相输入端。