CN109822195A - 自动焊缝跟踪控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及自动焊缝跟踪控制系统，包括焊缝检测机构、对准机构、焊接机构、调整滑台、控制器、支架、承载杆、焊接电源以及工作台，所述支架设置在所述工作台上，所述调整滑台设置在所述支架上，所述承载杆与所述调整滑台连接，在所述调整滑台往所述承载杆末端的方向上，所述焊接机构、所述对准机构以及所述焊缝检测机构依次设置在所述承载杆上，所述控制器分别与所述调整滑台以及所述焊缝检测机构电性连接，所述焊接电源分别与所述控制器以及所述焊接机构电性连接。本发明的自动焊缝跟踪控制系统精度高，实用性高，而且反应迅速，能够及时发现并纠正误差，提高了焊接的稳定性以及焊接质量，大大提高了良品率。
Description
技术领域
本发明涉及机械加工技术领域，具体涉及自动焊缝跟踪控制系统。
背景技术
焊接加工过程中由于各种因素会造成焊缝的偏焊，这样会导致产品焊缝机械强度的严重下降，产生加工不良品和废品，增加操作者的劳动强度和视觉疲劳，造成产品质量的不稳定性，难以实现一人操作多台设备以及节省人工费用提高产品质量和生产效率。
国内外虽有相应的视频自控设备，但是国外的价格相当昂贵，产品除了价格稍偏高之外，总体的控制效果还是不错的，但是在焊管跟踪速度方面还是有比较大的极限性，比如跟踪速度范围小以及不能适应各种较高或较低的焊管速度等，另外由于熔池周围的燃烧烟雾对视频检测成像有一定的影响，控制的精确度不高，所以推广的难度偏高。
发明内容
为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，本发明提供了自动焊缝跟踪控制系统，解决了目前国内焊管方式实用性不高以及稳定性不好的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：
自动焊缝跟踪控制系统，包括焊缝检测机构、对准机构、焊接机构、调整滑台、控制器、支架、承载杆、焊接电源以及工作台，所述支架设置在所述工作台上，所述调整滑台设置在所述支架上，所述承载杆与所述调整滑台连接，在所述调整滑台往所述承载杆末端的方向上，所述焊接机构、所述对准机构以及所述焊缝检测机构依次设置在所述承载杆上，所述控制器分别与所述调整滑台以及所述焊缝检测机构电性连接，所述焊接电源分别与所述控制器以及所述焊接机构电性连接，所述控制器处还连接有报警器。
本发明通过焊缝检测机构采集焊缝合拢口的偏移信号，控制器根据偏移信号计算得到需要调整的横向的幅度，及时通过控制调整滑台来调整焊接机构的横向位移，使焊接机构的焊接位置保持在焊缝的中心，在实际使用过程中，焊接机构的钨针会消耗变短，此时焊接机构在焊接时的电弧长度以及弧压会产生相应的变化，根据焊接电源上的检测机构可以得到实时的弧压大小，从而可以得到焊缝电弧长度，从而得到需要调整的纵向的幅度，然后及时通过控制调整滑台来调整焊接机构的纵向位移，从而调整好电弧的长度，进而调整焊接时的焊接弧压，在使用过程中使焊接弧压保持在一个稳定的状态，大大提高了焊接的精度，改善了焊接的效果，提高了焊接的质量，实用性高，焊接稳定性高，在钨针消耗完时，控制器还可以通过报警器提醒工人进行钨针更换，安全性高。
进一步的，所述焊缝检测机构包括壳体、传感臂以及导轮，所述传感臂通过转轴与所述壳体活动连接，所述壳体内设置有用于复位所述传感臂的弹性件，所述挠性传感臂的一端与所述导轮连接，所述挠性传感臂的另一端设置在所述壳体的内部，所述壳体的内部设置有用于检测所述传感臂位移的激光测距仪，所述壳体与所述承载杆连接，当焊缝发生偏移的时候，根据杠杆原理，传感臂会绕着转轴发生转动，激光测距仪感应到传感臂的位置发生变化，并且能精确获取到偏移的距离，精确度高，反应速度快，从而提高调整的速度，大大保证了产品的质量。
进一步的，所述焊接机构包括焊枪夹持座以及焊枪，所述焊枪设置在所述焊枪夹持座上，所述焊枪夹持座与所述承载杆连接，焊枪能够保持稳定，焊缝的效果好。
进一步的，所述调整滑台包括用于调整所述承载杆的横向位移的第一滑台以及用于调整所述承载杆的纵向位移的第二滑台，所述驱动电机与所述控制器电性连接，所述第一滑台以及所述第二滑台均独立连接有驱动电机，所述驱动电机与所述控制器电性连接，调整的精确度高。
进一步的，所述对准机构为十字激光器，使用前可以对焊缝和焊接机构进行对准预调，使用方便，提高焊缝的精确度。
进一步的，包括摄像设备以及高清显示屏，所述摄像设备设置在所述承载杆上并且设置在所述对准机构与所述焊缝检测机构之间，所述控制器分别与所述摄像设备以及所述高清显示屏连接，用于开机前焊接机构与焊缝的精准对中调作及焊接作业中的视频监视，大大提高了焊缝的精确度以及稳定性。
进一步的，所述工作台上设置有用于输送待焊管道的送料机构，提高了送料的稳定性。
进一步的，所述控制器为DSP芯片、FPGA芯片、ARM处理器、单片机、可编程逻辑控制器和工业控制计算机中的任一种，适用性广，便于对整个系统进行控制。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过焊缝检测机构采集焊缝合拢口的偏移信号，控制器根据偏移信号计算得到需要调整的横向的幅度，及时通过控制调整滑台来调整焊接机构的横向位移，使焊接机构的焊接位置保持在焊缝的中心，在实际使用过程中，焊接机构的钨针会消耗变短，此时焊接机构在焊接时的电弧长度以及弧压会产生相应的变化，根据焊接电源上的检测机构可以得到实时的弧压大小，从而可以得到焊缝电弧长度，从而得到需要调整的纵向的幅度，然后及时通过控制调整滑台来调整焊接机构的纵向位移，从而调整好电弧的长度，进而调整焊接时的焊接弧压，在使用过程中使焊接弧压保持在一个稳定的状态，大大提高了焊接的精度，改善了焊接的效果，提高了焊接的质量，实用性高，焊接稳定性高，而且反应迅速，能够及时发现并纠正误差，提高了焊接的稳定性以及焊接质量，大大提高了良品率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据附图获得其他的附图。
图1为本发明自动焊缝跟踪控制系统的结构示意图。
图2为本发明自动焊缝跟踪控制系统的焊缝检测机构的结构示意图。
图3为本发明自动焊缝跟踪控制系统的工作流程图。
图中：1、焊缝检测机构；101、壳体；102、传感臂；103、导轮；104、激光测距仪；2、对准机构；3、焊接机构；4、调整滑台；5、控制器；6、支架；7、承载杆；8、焊接电源；9、工作台；10、摄像设备；11、高清显示屏；12、送料机构；13、待焊管道。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例包括：
如图1-3所示，自动焊缝跟踪控制系统，包括焊缝检测机构1、对准机构2、焊接机构3、调整滑台4、控制器5、支架6、承载杆7、焊接电源8以及工作台9，所述支架6设置在所述工作台9上，所述调整滑台4设置在所述支架6上，所述承载杆7与所述调整滑台4连接，在所述调整滑台4往所述承载杆7末端的方向上，所述焊接机构3、所述对准机构2以及所述焊缝检测机构1依次设置在所述承载杆7上，所述控制器5分别与所述调整滑台4以及所述焊缝检测机构1电性连接，所述焊接电源8分别与所述控制器5以及所述焊接机构3电性连接，所述控制器处还连接有报警器。
本发明通过焊缝检测机构1采集焊缝合拢口的偏移信号，控制器5根据偏移信号计算得到需要调整的横向的幅度，及时通过控制调整滑台4来调整焊接机构3的横向位移，使焊接机构3的焊接位置保持在焊缝的中心，在实际使用过程中，焊接机构3的钨针会消耗变短，此时焊接机构3在焊接时的电弧长度以及弧压会产生相应的变化，根据焊接电源8上的检测机构可以得到实时的弧压大小，从而可以得到焊缝电弧长度，从而得到需要调整的纵向的幅度，然后及时通过控制调整滑台4来调整焊接机构的纵向位移，从而调整好电弧的长度，进而调整焊接时的焊接弧压，在使用过程中使焊接弧压保持在一个稳定的状态，大大提高了焊接的精度，改善了焊接的效果，提高了焊接的质量，实用性高，焊接稳定性高，在钨针消耗完时，控制器5还可以通过报警器提醒工人进行钨针更换，安全性高。
如图2所示，所述焊缝检测机构1包括壳体101、传感臂102以及导轮103，所述传感臂102通过转轴与所述壳体101活动连接，所述壳体101内设置有用于复位所述传感臂102的弹性件，所述挠性传感臂102的一端与所述导轮103连接，所述挠性传感臂102的另一端设置在所述壳体101的内部，所述壳体101的内部设置有用于检测所述传感臂102位移的激光测距仪104，所述壳体101与所述承载杆7连接，当焊缝发生偏移的时候，根据杠杆原理，传感臂102会绕着转轴发生转动，激光测距仪104感应到传感臂102的位置发生变化，并且能精确获取到偏移的距离，精确度高，反应速度快，从而提高调整的速度，大大保证了产品的质量。
在本实施例中，所述焊接机构3包括焊枪夹持座以及焊枪，所述焊枪设置在所述焊枪夹持座上，所述焊枪夹持座与所述承载杆7连接，焊枪能够保持稳定，焊缝的效果好。
在本实施例中，所述调整滑台4包括用于调整所述承载杆7的横向位移的第一滑台以及用于调整所述承载杆7的纵向位移的第二滑台，所述驱动电机与所述控制器5电性连接，所述第一滑台以及所述第二滑台均独立连接有驱动电机，所述驱动电机与所述控制器5电性连接，调整的精确度高。
在本实施例中，所述对准机构2为十字激光器，使用前可以对焊缝和焊接机构3进行对准预调，使用方便，提高焊缝的精确度。
在本实施例中，包括摄像设备10以及高清显示屏11，所述摄像设备10设置在所述承载杆7上并且设置在所述对准机构2与所述焊缝检测机构1之间，所述控制器5分别与所述摄像设备10以及所述高清显示屏11连接，用于开机前焊接机构3与焊缝的精准对中调作及焊接作业中的视频监视，大大提高了焊缝的精确度以及稳定性。
在本实施例中，所述工作台9上设置有用于输送待焊管道13的送料机构12，提高了送料的稳定性。
在本实施例中，所述控制器5为DSP芯片、FPGA芯片、ARM处理器、单片机、可编程逻辑控制器5和工业控制计算机中的任一种，适用性广，便于对整个系统进行控制。
本发明的工作原理为：
在使用之前，对焊接初始数据设定好相应的值，通过对准机构2来将焊枪与焊缝对中，然后开始焊接，通过焊缝检测机构1的导轮103对焊缝进行跟踪控制，激光测距仪104将误差数值传递到控制器5，控制器5根据误差数值控制调整滑台4进行横向调整，控制器5时刻监测着焊接电源8的电压，一旦超过设定值，控制器5则控制调整滑台4进行纵向调整，摄像设备10将焊接情况传送至高清显示屏11以便技术人员进行观察。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.自动焊缝跟踪控制系统，其特征在于，包括焊缝检测机构(1)、对准机构(2)、焊接机构(3)、调整滑台(4)、控制器(5)、支架(6)、承载杆(7)、焊接电源(8)以及工作台(9)，所述支架(6)设置在所述工作台(9)上，所述调整滑台(4)设置在所述支架(6)上，所述承载杆(7)与所述调整滑台(4)连接，在所述调整滑台(4)往所述承载杆(7)末端的方向上，所述焊接机构(3)、所述对准机构(2)以及所述焊缝检测机构(1)依次设置在所述承载杆(7)上，所述控制器(5)分别与所述调整滑台(4)以及所述焊缝检测机构(1)电性连接，所述焊接电源(8)分别与所述控制器(5)以及所述焊接机构(3)电性连接。
2.根据权利要求1所述的自动焊缝跟踪控制系统，其特征在于，所述焊缝检测机构(1)包括壳体(101)、传感臂(102)以及导轮(103)，所述传感臂(102)通过转轴与所述壳体(101)活动连接，所述壳体(101)内设置有用于复位所述传感臂(102)的弹性件，所述挠性传感臂(102)的一端与所述导轮(103)连接，所述挠性传感臂(102)的另一端设置在所述壳体(101)的内部，所述壳体(101)的内部设置有用于检测所述传感臂(102)位移的激光测距仪(104)，所述壳体(101)与所述承载杆(7)连接。
3.根据权利要求1所述的自动焊缝跟踪控制系统，其特征在于，所述焊接机构(3)包括焊枪夹持座以及焊枪，所述焊枪设置在所述焊枪夹持座上，所述焊枪夹持座与所述承载杆(7)连接。
4.根据权利要求1所述的自动焊缝跟踪控制系统，其特征在于，所述调整滑台(4)包括用于调整所述承载杆(7)的横向位移的第一滑台以及用于调整所述承载杆(7)的纵向位移的第二滑台，所述驱动电机与所述控制器(5)电性连接，所述第一滑台以及所述第二滑台均独立连接有驱动电机，所述驱动电机与所述控制器(5)电性连接。
5.根据权利要求1所述的自动焊缝跟踪控制系统，其特征在于，所述对准机构(2)为十字激光器。
6.根据权利要求1所述的自动焊缝跟踪控制系统，其特征在于，包括摄像设备(10)以及高清显示屏(11)，所述摄像设备(10)设置在所述承载杆(7)上并且设置在所述对准机构(2)与所述焊缝检测机构(1)之间，所述控制器(5)分别与所述摄像设备(10)以及所述高清显示屏(11)连接。
7.根据权利要求1所述的自动焊缝跟踪控制系统，其特征在于，所述工作台(9)上设置有用于输送待焊管道(13)的送料机构(12)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的自动焊缝跟踪控制系统，其特征在于，所述控制器(5)为DSP芯片、FPGA芯片、ARM处理器、单片机、可编程逻辑控制器(5)和工业控制计算机中的任一种。
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