CN109175828B - 一种焊接机器人的工具中心点检测电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种焊接机器人的工具中心点检测电路，包括位移信号采集补偿电路、迟滞反馈积分电路、电压电流转换电路，位移信号采集补偿电路通过型号为LTS‑050‑20激光位移传感器采集焊接机器人的工具中心点的横向或纵向位移偏差信号，并补偿传输衰减误差和激光位移传感器测量误差，提高了激光位移传感器检测的精度，之后进入迟滞反馈积分电路中，积分器输出0‑10V位移偏差信号，其中还将积分器输出的位移偏差信号反馈到积分器的输入端，消除微小波动电压后输出稳定的、确定的0‑10V位移偏差信号，最后经电压电流转换电路将0‑10V位移偏差信号转换为4‑20mA电流信号，提高信号传输抗干扰能力及降低信号传输压降后传输到中心点调整电路，保证了测量精度。
Description
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检测电路。
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，工具中心点调整的精度依赖于焊接机器人工具中心点检测的精度，目前主要通过人工目测判断工具中心点的偏移量，再根据经验移动机器人调整中心点，采用人工的方式检测工具中心点的偏移量难度大、工作效率低下，同时也容易产生测量不精确的情况。
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检测电路，有效的解决了目前采用人工的方式检测工具中心点的偏移量，难度大、工作效率低下，测量不精确的问题。
其解决的技术方案是，包括横向检测电路、纵向检测电路，所述横向检测电路和纵向检测电路均包括位移信号采集补偿电路、迟滞反馈积分电路、电压电流转换电路，其特征在于，位移信号采集补偿电路通过型号为LTS-050-20激光位移传感器采集焊接机器人的工具中心点的横向或纵向位移偏差信号，横向或纵向位移偏差信号经补偿传输衰减误差和激光位移传感器测量误差后进入迟滞反馈积分电路中，由积分器输出0-10V位移偏差信号，其中迟滞反馈将积分器输出的位移偏差信号反馈到积分器的输入端，迟滞反馈积分电路输出稳定的、确定的0-10V位移偏差信号到电压电流转换电路，电压电流转换电路将0-10V位移偏差信号转换为4-20mA电流信号，提高信号传输抗干扰能力及降低信号传输压降后传输到中心点调整电路，中心点调整电路控制电磁铁调整焊接机器人的工具中心点的横向或纵向位移偏差；
所述位移信号采集补偿电路包括型号为LTS-050-20的激光位移传感器X1，激光位移传感器X1的引脚1和电容C1的上端连接电源+24V，激光位移传感器X1的引脚3和电容C1的下端连接地，激光位移传感器X1的引脚2分别连接二极管D2正极、二极管D1的负极、电容C2的一端、电感L1的一端，二极管D2负极连接电源+10V，二极管D1的正极和电容C2的另一端及电容C3另一端连接地，电感L1的另一端和电容C3的一端为焊接机器人的工具中心点的横向或纵向位移偏差信号，电阻R1的一端连接电源+10V，电阻R1的另一端和电位器RP1的左端为传输衰减误差信号，电位器RP1的右端和可调端连接地，电阻R3的一端连接电源+5V，热敏电阻RT1的下端连接地，电阻R3的另一端和热敏电阻RT1的上端连接稳压管Z1的负极，稳压管Z1的正极分别连接电容C4的一端、单结管Q1的发射极、电阻R5的一端、电阻R4的一端、电源+0.05V，单结管Q1的第一基极分别连接电阻R5的另一端、电阻R4的另一端、运算放大器AR1的反相输入端、电阻R7的一端，单结管Q1的第二基极分别连接电阻R6的一端、运算放大器AR1的反相输入端，运算放大器AR1的同相输入端、电容C4的另一端、电阻R6的另一端连接地，运算放大器AR1的输出端和电阻R7的另一端为补偿的激光位移传感器测量误差信号，运算放大器AR2的反相输入端分别连接补偿的测量误差信号、传输衰减误差信号、横向或纵向位移偏差信号，运算放大器AR2的同相输入端分别连接接地电阻R8的一端、电阻R9的一端，运算放大器AR2的输出端和电阻R9的另一端为位移信号采集补偿电路的输出信号。
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，通过型号为LTS-050-20激光位移传感器采集焊接机器人的工具中心点的横向或纵向位移偏差信号，并补偿传输衰减误差和激光位移传感器测量误差后，提高了激光位移传感器检测的精度，之后进入积分器输出0-10V位移偏差信号，其中还将积分器输出的位移偏差信号反馈到积分器的输入端，消除微小波动电压后输出稳定的、确定的0-10V位移偏差信号，最后经电压电流转换电路将0-10V位移偏差信号转换为4-20mA电流信号，提高信号传输抗干扰能力及降低信号传输压降后传输到中心点调整电路，实时自动测量、结构简单、效率高，保证了测量精度；
2，其中传输衰减误差信号由电阻R1和电位器RP1组成的分压电路提供的，为固定值，激光位移传感器测量误差信号由激光位移传感器受温度影响的程度决定，由运算放大器AR1、电阻R7、电阻R4、电阻R5组成的比例放大电路对+0.05V进行不同比例放大提供，具体的放大的比例倍数由电阻R3和热敏电阻RT1组成的温度检测电路输出得电压信号，当高于0.7V，稳压管Z1击穿，加到单结管Q1的发射极，电压信号的大小会改变单结管Q1的导通角，改变耦合到电阻R4两端的电阻值，以此改变放大倍数，提高了激光位移传感器检测的精度。
附图说明
图1为本发明一种焊接机器人的工具中心点检测电路的模块图。
图2为本发明一种焊接机器人的工具中心点检测电路的原理图。
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检测电路，包括横向检测电路、纵向检测电路，所述横向检测电路和纵向检测电路均包括位移信号采集补偿电路、迟滞反馈积分电路、电压电流转换电路，（在此说明，中心点检测分横向和纵向检测，但两者电路结构、原理、参数完全一样）位移信号采集补偿电路通过型号为LTS-050-20激光位移传感器采集焊接机器人的工具中心点（为申请号为：201710540632.0的一种焊接机器人工具中心点调整辅助装置中对枪针与底针的中心点）的横向或纵向位移偏差信号，横向或纵向位移偏差信号经补偿传输衰减误差和激光位移传感器测量误差后进入迟滞反馈积分电路中，由积分器输出0-10V位移偏差信号，其中迟滞反馈将积分器输出的位移偏差信号反馈到积分器的输入端，迟滞反馈积分电路输出稳定的、确定的0-10V位移偏差信号到电压电流转换电路，电压电流转换电路将0-10V位移偏差信号转换为4-20mA电流信号，提高信号传输抗干扰能力及降低信号传输压降后传输到中心点调整电路，中心点调整电路控制电磁铁调整焊接机器人的工具中心点的横向或纵向位移偏差(具体调整过程可由一种焊接机器人的工具中心点调整电路或一种焊接机器人的工具中心点校准电路进行调整)；
所述位移信号采集补偿电路通过型号为LTS-050-20激光位移传感器采集焊接机器人的工具中心点的横向或纵向位移信号，输出0-10V的位移信号经串联的二极管D1和二极管D2限幅、电容C1和电容C2及电感L1组成的滤波电路滤除外界干扰后进入运算放大器AR2的反相输入端，运算放大器AR2的反相输入端还接入传输衰减误差信号和激光位移传感器测量误差信号，其中传输衰减误差信号由电阻R1和电位器RP1组成的分压电路提供的，激光位移传感器测量误差信号由运算放大器AR1、电阻R7、电阻R4、电阻R5组成的比例放大电路对+0.05V进行放大，其中放大的比例倍数由电阻R3和热敏电阻RT1组成的温度检测电路（检测激光位移传感器工作时的温度，高于正常工作温度范围0-40度时，每增高5度，激光位移传感器输出信号正向偏差+0.05V）输出电压信号，温度高于45度时，输出电压信号高于0.7V，稳压管Z1击穿，加到单结管Q1的发射极，电压信号的大小会改变单结管Q1的导通角，改变耦合到电阻R4两端的电阻值，以此改变放大倍数，最后由运算放大器AR2同相比例放大后输出，放大倍数由反馈电阻R9决定，包括型号为LTS-050-20的激光位移传感器X1，选用型号为LTS-050-20的激光传感器X1，其响应快、精度高，分辨率为2.5uM，测量范围为20mm，将位移信号转换为成比例的0-10V模拟电压，激光位移传感器X1的引脚1和电容C1的上端连接电源+24V，激光位移传感器X1的引脚3和电容C1的下端连接地，激光位移传感器X1的引脚2分别连接二极管D2正极、二极管D1的负极、电容C2的一端、电感L1的一端，二极管D2负极连接电源+10V，二极管D1的正极和电容C2的另一端及电容C3另一端连接地，电感L1的另一端和电容C3的一端为焊接机器人的工具中心点的横向或纵向位移偏差信号，电阻R1的一端连接电源+10V，电阻R1的另一端和电位器RP1的左端为传输衰减误差信号，电位器RP1的右端和可调端连接地，电阻R3的一端连接电源+5V，热敏电阻RT1的下端连接地，电阻R3的另一端和热敏电阻RT1的上端连接稳压管Z1的负极，稳压管Z1的正极分别连接电容C4的一端、单结管Q1的发射极、电阻R5的一端、电阻R4的一端、电源+0.05V，单结管Q1的第一基极分别连接电阻R5的另一端、电阻R4的另一端、运算放大器AR1的反相输入端、电阻R7的一端，单结管Q1的第二基极分别连接电阻R6的一端、运算放大器AR1的反相输入端，运算放大器AR1的同相输入端、电容C4的另一端、电阻R6的另一端连接地，运算放大器AR1的输出端和电阻R7的另一端为补偿的激光位移传感器测量误差信号，运算放大器AR2的反相输入端分别连接补偿的测量误差信号、传输衰减误差信号、横向或纵向位移偏差信号，运算放大器AR2的同相输入端分别连接接地电阻R8的一端、电阻R9的一端，运算放大器AR2的输出端和电阻R9的另一端为位移信号采集补偿电路的输出信号。
实施例二，在实施例一的基础上，所述迟滞反馈积分电路通过运算放大器AR3、电阻R10至电阻R13、电容C5组成的积分器积分输出0-10V位移偏差信号，其中三极管Q2为正反馈，将三极管Q2集电极接入的积分器输出的位移偏差信号通过三极管Q2的发射极与迟滞电压+0.3V耦合通过电阻R15加到积分器的输入端，实现积分器输入信号的迟滞功能即消除微小波动电压后，输出稳定的、确定的0-10V位移偏差信号，包括运算放大器AR3，运算放大器AR3的同相输入端通过电阻R12连接地，运算放大器AR3的反相输入端分别连接电阻R10的一端、电阻R11的一端、电阻R13的一端、电阻R15的一端，电阻R10的另一端连接位移信号采集补偿电路的输出信号，电阻R11的另一端连接电容C5的一端，运算放大器AR3的输出端分别连接电容C5的另一端、电阻R13的另一端、电阻R17的一端、电阻R14的一端，电阻R14的另一端连接三极管Q2的基极，电阻R17的另一端和三极管Q2的集电极输出稳定的、确定的0-10V位移偏差信号，三极管Q2的发射极分别连接电阻R15的另一端、电阻R16的一端，电阻R16的另一端连接电源+0.3V；
所述电压电流转换电路用于将0-10V位移偏差信号转换为4-20mA电流信号，提高信号传输抗干扰能力及降低信号传输压降后传输到焊接机器人工具中心点调整电路，解决电压信号传输存在衰减或漂移的问题，具体的运算放大器AR4的反相输入端电压由输入的0-10V位移偏差信号和电阻R23下端电压经电阻R21反馈回来的电压叠加组成，运算放大器AR4的同相输入端为电阻R23上端电压经电阻R20和电阻R18组成的分压电路分压提供，对于运放，设置运算放大器AR4两输入端电压相等且设置电阻R25、R18 、R20 、R21阻值相等，则电阻R23下端电压=电阻R21/电阻R25乘以输入的0-10V电压信号，忽略流过电阻R20 、R21上的电流，得出输出三极管Q4输出电流为电阻R23上的电压/电阻R23的阻值，即输出4-20mA电流与输入的0-5V电压信号成线性，以此实现电压电流的转换，包括电阻R25，电阻R7的一端连接稳定的、确定的0-10V位移偏差信号，电阻R25的另一端分别连接运算放大器AR4的反相输入端、电阻R21的一端，运算放大器AR4的同相输入端分别连接接地电阻R18的一端、电阻R20的一端，运算放大器AR4的输出端连接电阻R19的一端，电阻R19的另一端连接三极管Q3的基极，三极管Q3的集电极分别连接电阻R22的一端、三极管Q4的基极，电阻R22的另一端和三极管Q4的集电极均连接电压+10V，三极管Q4的发射极分别连接电阻R20的另一端、电阻R23的一端，电阻R23的另一端分别连接电阻R21的另一端、电阻R24的一端，电阻R24的一端连接到中心点调整电路，三极管Q3的发射极和电阻R24的另一端连接地。
本发明具体使用时，通过型号为LTS-050-20激光位移传感器采集焊接机器人的工具中心点的横向或纵向位移信号，输出0-10V的位移信号经串联的二极管D1和二极管D2限幅、电容C1和电容C2及电感L1组成的滤波电路滤除外界干扰后进入运算放大器AR2的反相输入端，运算放大器AR2的反相输入端还接入传输衰减误差信号和激光位移传感器测量误差信号，其中传输衰减误差信号由电阻R1和电位器RP1组成的分压电路提供的，激光位移传感器测量误差信号由运算放大器AR1、电阻R7、电阻R4、电阻R5组成的比例放大电路对+0.05V进行放大提供，其中放大的比例倍数由电阻R3和热敏电阻RT1组成的温度检测电路输出电压信号，输出电压信号高于0.7V，稳压管Z1击穿，加到单结管Q1的发射极，电压信号的大小会改变单结管Q1的导通角，改变耦合到电阻R4两端的电阻值，以此改变放大倍数，最后由运算放大器AR2同相比例放大后输出，之后进入运算放大器AR3、电阻R10至电阻R13、电容C5组成的积分器积分输出0-10V位移偏差信号，其中三极管Q2为正反馈，将三极管Q2集电极接入的积分器输出的位移偏差信号通过三极管Q2的发射极与迟滞电压+0.3V耦合通过电阻R15加到积分器的输入端，实现积分器输入信号的迟滞功能即消除微小波动电压后，输出稳定的、确定的0-10V位移偏差信号，最后由电压电流转换电路用于将0-10V位移偏差信号转换为4-20mA电流信号，提高信号传输抗干扰能力及降低信号传输压降后传输到焊接机器人工具中心点调整电路，解决电压信号传输存在衰减或漂移的问题，提高了焊接机器人工具中心点的检测精度。
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 (2)
1.一种焊接机器人的工具中心点检测电路，包括横向检测电路、纵向检测电路，所述横向检测电路和纵向检测电路均包括位移信号采集补偿电路、迟滞反馈积分电路、电压电流转换电路，其特征在于，位移信号采集补偿电路通过型号为LTS-050-20激光位移传感器采集焊接机器人的工具中心点的横向或纵向位移偏差信号，横向或纵向位移偏差信号经补偿传输衰减误差和激光位移传感器测量误差后进入迟滞反馈积分电路中，由积分器输出0-10V位移偏差信号，其中迟滞反馈将积分器输出的位移偏差信号反馈到积分器的输入端，迟滞反馈积分电路输出稳定的0-10V位移偏差信号到电压电流转换电路，电压电流转换电路将0-10V位移偏差信号转换为4-20mA电流信号，提高信号传输抗干扰能力及降低信号传输压降后，传输到中心点调整电路，中心点调整电路控制电磁铁调整焊接机器人的工具中心点的横向或纵向位移偏差；
所述位移信号采集补偿电路包括型号为LTS-050-20的激光位移传感器X1，激光位移传感器X1的引脚1和电容C1的上端连接电源+24V，激光位移传感器X1的引脚3和电容C1的下端连接地，激光位移传感器X1的引脚2分别连接二极管D2正极、二极管D1的负极、电容C2的一端、电感L1的一端，二极管D2负极连接电源+10V，二极管D1的正极和电容C2的另一端及电容C3另一端连接地，电感L1的另一端和电容C3的一端为焊接机器人的工具中心点的横向或纵向位移偏差信号，电阻R1的一端连接电源+10V，电阻R1的另一端和电位器RP1的左端为传输衰减误差信号，电位器RP1的右端和可调端连接地，电阻R3的一端连接电源+5V，热敏电阻RT1的下端连接地，电阻R3的另一端和热敏电阻RT1的上端连接稳压管Z1的负极，稳压管Z1的正极分别连接电容C4的一端、单结管Q1的发射极、电阻R5的一端、电阻R4的一端、电源+0.05V，单结管Q1的第一基极分别连接电阻R5的另一端、电阻R4的另一端、运算放大器AR1的反相输入端、电阻R7的一端，单结管Q1的第二基极分别连接电阻R6的一端、运算放大器AR1的反相输入端，运算放大器AR1的同相输入端、电容C4的另一端、电阻R6的另一端连接地，运算放大器AR1的输出端和电阻R7的另一端为补偿的激光位移传感器测量误差信号，运算放大器AR2的反相输入端分别连接补偿的测量误差信号、传输衰减误差信号、横向或纵向位移偏差信号，运算放大器AR2的同相输入端分别连接接地电阻R8的一端、电阻R9的一端，运算放大器AR2的输出端和电阻R9的另一端为位移信号采集补偿电路的输出信号。
2.如权利要求1所述的一种焊接机器人的工具中心点检测电路，其特征在于，所述迟滞反馈积分电路包括运算放大器AR3，运算放大器AR3的同相输入端通过电阻R12连接地，运算放大器AR3的反相输入端分别连接电阻R10的一端、电阻R11的一端、电阻R13的一端、电阻R15的一端，电阻R10的另一端连接位移信号采集补偿电路的输出信号，电阻R11的另一端连接电容C5的一端，运算放大器AR3的输出端分别连接电容C5的另一端、电阻R13的另一端、电阻R17的一端、电阻R14的一端，电阻R14的另一端连接三极管Q2的基极，电阻R17的另一端和三极管Q2的集电极输出稳定的、确定的0-10V位移偏差信号，三极管Q2的发射极分别连接电阻R15的另一端、电阻R16的一端，电阻R16的另一端连接电源+0.3V；
所述电压电流转换电路包括电阻R25，电阻R7的一端连接稳定的、确定的0-10V位移偏差信号，电阻R25的另一端分别连接运算放大器AR4的反相输入端、电阻R21的一端，运算放大器AR4的同相输入端分别连接接地电阻R18的一端、电阻R20的一端，运算放大器AR4的输出端连接电阻R19的一端，电阻R19的另一端连接三极管Q3的基极，三极管Q3的集电极分别连接电阻R22的一端、三极管Q4的基极，电阻R22的另一端和三极管Q4的集电极均连接电压+10V，三极管Q4的发射极分别连接电阻R20的另一端、电阻R23的一端，电阻R23的另一端分别连接电阻R21的另一端、电阻R24的一端，电阻R24的一端连接到中心点调整电路，三极管Q3的发射极和电阻R24的另一端连接地。
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