CN112828418A - 一种复合电力电杆钢制地基支座自动化焊接系统 - Google Patents

一种复合电力电杆钢制地基支座自动化焊接系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种复合电力电杆钢制地基支座自动化焊接系统，包括圆盘式齿轮和数字控制台；圆盘式齿轮上开设有4个凹槽，4个凹槽上设置有传动齿轮，传动齿轮上固定有地基支座；圆盘式齿轮左侧设置有步进电机和步进电机传动齿轮，步进电机传动齿轮与圆盘式齿轮啮合；圆盘式齿轮右侧设置有焊机、电动机和电动机小齿轮，电动机小齿轮与传动齿轮啮合，焊机顶部设置有焊枪，焊枪正对地基支座；数字控制台包括微处理器，微处理器与步进电机、电动机电性连接；步进电机用于驱动地基支座至焊枪位置，电动机用于驱动地基支座转动，进而完成地基支座的自动化焊接。本发明具有结构简单、成本低廉、焊接精度高、自动化程度高的特点。

Description

一种复合电力电杆钢制地基支座自动化焊接系统
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，特别是涉及一种复合电力电杆钢制地基支座自动化焊接系统。
背景技术
随着科技的发展和工业需求得增加，焊接技术在工业生产中所占据的份量越来越大，而且焊接技术的优良程度直接影响着零件或产品的质量，随着焊接技术的发展，大量新的焊接技术不断涌现，而这些不同的焊接技术又表现出不同的工艺特性和应用环境，所以在产品的制造过程中首先应根据产品的材料、结构特点和工艺要求，并结合各种焊接工艺的特点选择相应的焊接方法。上述的各种熔化焊接方法都是根据其设备的原理产生单一热源对工件进行加热并实施焊接，由于它们各自热源的特性使其在实际应用中各有千秋，在工况生产中都占有一席之地。目前，国际较多的使用双丝高速气体保护焊接工艺，即TWNARC和TANDEM。为了实现焊接产品或焊接结构生产的高效率，国内外都在大力开发创新的焊接技术。
复合电力电杆钢制地基支座要求强度高，需求量大，目前市场上钢筋焊接多采用手焊方式，一些大型企业采用工业机器人焊接，也有部分企业采用其他焊接技术。但目前来看，采用工业机器人焊接，成本较高，部分中小型企业无法承担其费用，而采用手焊的方式不仅效率低下，而且增加了劳动力的使用。基于以上问题，亟需研制一种复合电力电杆钢制地基支座自动化焊接系统，用来满足现有的需要。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种复合电力电杆钢制地基支座自动化焊接系统，通过单片机自动控制，焊接件由步进电机驱动至焊枪位置，实现自动化焊接，具有结构简单、成本低廉、焊接精度高、自动化程度高的特点。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种复合电力电杆钢制地基支座自动化焊接系统，包括：圆盘式齿轮和数字控制台；所述圆盘式齿轮固定在所述数字控制台上，所述圆盘式齿轮上开设有4个凹槽，4个所述凹槽上设置有传动齿轮；所述传动齿轮活动连接在所述圆盘式齿轮上，所述传动齿轮通过卡槽固定地基支座；所述圆盘式齿轮左侧设置有步进电机，所述步进电机输出轴设置有步进电机传动齿轮，所述步进电机传动齿轮与所述圆盘式齿轮啮合；所述圆盘式齿轮右侧设置有焊机和电动机，所述电动机输出轴上设置有电动机小齿轮，所述电动机小齿轮与所述传动齿轮啮合，所述焊机顶部设置有焊枪，所述焊枪正对所述地基支座；所述数字控制台包括微处理器，所述微处理器分别与所述步进电机和电动机电性连接；所述步进电机用于驱动所述地基支座至所述焊枪位置，所述电动机用于驱动所述地基支座转动，进而完成所述地基支座的自动化焊接。
可选的，所述圆盘式齿轮上设置有挖孔，所述挖孔用于减重。
可选的，所述微处理器采用STM32F103主控芯片。
可选的，所述所述系统还包括红外避障传感器和状态监测传感器，所述红外避障传感器和状态监测传感器分别与所述微处理器电性连接；所述红外避障传感器设置于所述焊枪前部，用于采集所述红外避障传感器到所述地基支座的距离数据，并输送至所述微处理器；所述状态监测传感器设置于所述焊机下部，用于监测焊件是否正常工作。
可选的，还所述焊机包括直流电机和滚珠丝杠，所述滚珠丝杠的螺母与所述焊枪固定连接，所述滚珠丝杠后部与所述直流电机驱动连接，所述直流电机与所述微处理器电性连接，所述微处理接收所述红外避障传感器发送的数据信息，并将数据输送至所述直流电机，所述直流电机和滚珠丝杠用于调节所述焊枪与所述基支座的距离。
可选的，所述避障传感器采用OMEGA红外避障传感器。
可选的，所述系统还包括无线通信模块，所述无线通信模块与所述微处理器电性连接，所述无线通信模块用于所述自动化焊接系统和上位机控制系统之间的通信。
可选的，所述所述无线通信模块采用Zigbee模块或WIFI模块。
可选的，所述系统还包括激光结构光焊道跟踪系统，所述激光结构光焊道跟踪系统包括焊道跟踪传感器和焊道跟踪传感器支架，所述焊道跟踪传感器通过所述焊道跟踪传感器支架固定于所述焊机上，所述焊道跟踪传感器正对所述焊枪，所述焊道跟踪传感器与所述微处理器电性连接，所述激光结构光焊道跟踪系统向焊道投射光束获得焊道的数字图像，所述焊道跟踪传感器获取图像并将所述图像信息传输至所述微处理器，用于控制焊接误差。
可选的，所述焊道跟踪传感器采用HD6-0050W系列传感器。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的复合电力电杆钢制地基支座自动化焊接系统，采用圆盘式齿轮转动，焊枪不动的工作原理，焊接件由步进电机驱动圆盘式齿轮带动至焊枪位置，整个焊接过程基于STM32和系统软件工程的基础上，采用了高性能的传感器使得焊接质量可靠，实现了自动焊接；通过将步进电机设置在圆盘式齿轮外围达到省力的目的，在圆盘式齿轮表面挖孔，减轻了圆盘式齿轮的重量；通过设置无线通信模块实现远程控制，降低了劳动力的使用；本发明提供的复合电力电杆钢制地基支座自动化焊接系统具有结构简单、成本低廉、焊接精度高、自动化程度高的特点。
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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明复合电力电杆钢制地基支座自动化焊接系统的结构示意图；
附图标记说明：1、圆盘式齿轮；2、地基支座；3、焊机；4、焊枪；5、传动齿轮；6、电动机小齿轮；7、状态检测传感器；8、电动机；9、数字控制台；10、步进电机；11、步进电机传动齿轮；12、焊道跟踪传感器；13、红外避障传感器；14、焊丝；15、焊道跟踪传感器支架。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是为了提供一种复合电力电杆钢制地基支座自动化焊接系统，通过单片机自动控制，焊接件由步进电机驱动至焊枪位置，实现自动化焊接，具有结构简单、成本低廉、焊接精度高、自动化程度高的特点。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供的复合电力电杆钢制地基支座自动化焊接系统，如图1所示，包括：圆盘式齿轮1和数字控制台9；
所述圆盘式齿轮1固定在所述数字控制台9上，所述圆盘式齿轮1上开设有4个凹槽，4个所述凹槽上设置有传动齿轮5，所述传动齿轮5活动连接在所述圆盘式齿轮1上，所述传动齿轮5通过卡槽固定地基支座2；所述圆盘式齿轮1上设置有挖孔，所述挖孔用于减重，所述圆盘式齿轮1左侧设置有步进电机10，所述步进电机10输出轴设置有步进电机传动齿轮11，所述步进电机传动齿轮11与所述圆盘式齿轮1啮合，所述圆盘式齿轮1通过采用挖孔能够减少所述步进电机10转动过程中的能量损耗，通过将所述步进电机10设置于所述圆盘式齿轮1外围能够降低所述步进电机10的输出功率，更加环保节能；所述圆盘式齿轮1右侧设置有焊机3和电动机8，所述电动机8输出轴上设置有电动机小齿轮6，所述电动机小齿轮6与所述传动齿轮5啮合，所述焊机3顶部设置有焊枪4，所述焊枪4正对所述地基支座2；
所述数字控制台9包括微处理器，所述微处理器采用STM32F103主控芯片，所述微处理器与所述步进电机10、电动机8电性连接，所述步进电机10用于驱动所述地基支座2至所述焊枪4位置，所述电动机8用于驱动所述地基支座2转动，所述微处理器的定时器产生的PWM脉冲进行调节步进电机10的转动，通过控制所述步进电机10来驱动所述圆盘式齿轮1，让所述地基支座2和焊枪4产生相对运动,进而完成所述地基支座2的自动化焊接；所述数字控制台可调节焊接电压、电流的大小，还可以控制保护气体的输送速率，自动送丝机的焊丝14送丝速度，实现了远程控制，降低了劳动力的使用；
焊接过程采用红外避障传感器13和状态监测传感器7来保证焊接过程中的精准定位和运动控制精度；所述红外避障传感器13和状态监测传感器7分别与所述微处理器电性连接；所述红外避障传感器13设置于所述焊枪4前部，用于采集所述红外避障传感器13到所述地基支座2的距离数据，并输送至所述微处理器；所述状态监测传感器13设置于所述焊机3下部，用于监测焊件是否正常工作；所述焊机包括直流电机和滚珠丝杠，所述滚珠丝杠的螺母与所述焊枪4固定连接，所述滚珠丝杠后部与所述直流电机驱动连接，所述直流电机与所述微处理器电性连接，所述微处理接收所述红外避障传感器13发送的数据信息，并将数据输送至所述直流电机，所述直流电机和滚珠丝杠用于调节所述焊枪4与所述基支座2的距离；所述红外避障传感器13采用了AD采集，将模拟信号转变为数字信号，送至微处理器进行处理，所述红外避障传感器13的检测距离可以根据要求进行调节，当红外避障传感器13前方无障碍时输出高电平，有障碍输出口电平会从高电平变成低电平，它的检测距离为3-80cm，具有灵敏度高，动态范围宽的特点；所述红外避障传感器13采用高精度的OMEGA红外避障传感器，通过监测焊盘上有无焊接件给所述微处理器发送指令，所述微处理器根据不同的指令做出相应的控制命令,通过控制焊机3上的所述直流电机转动，从而在所述滚珠丝杠带动下控制所述焊枪4与所述圆盘式齿轮1的协同工作；所述微处理器实时读取所述步进电机10和所述红外避障传感器13的数据信息，通过RS-485通信接口实现计算机与焊接控制系统之间的通信，所述复合电力电杆钢制地基支座自动化焊接系统还包括无线通信模块，所述无线通信模块采用Zigbee模块或WIFI模块，所述无线通信模块与所述微处理器电性连接，所述无线通信模块用于所述自动化焊接系统和上位机控制系统之间的通信；
所述复合电力电杆钢制地基支座自动化焊接系统还包括激光结构光焊道跟踪系统和上位机，所述激光结构光焊道跟踪系统包括焊道跟踪传感器12和焊道跟踪传感器支架15，所述焊道跟踪传感器12通过所述焊道跟踪传感器支架15固定于所述焊机3上，所述焊道跟踪传感器12正对所述焊枪4，所述焊道跟踪传感器12采用HD6-0050W系列传感器，所述焊道跟踪传感器12与所述微处理器电性连接，所述上位机用于远程监测控制；所述激光结构光焊道跟踪系统选用650nm“一”字LED激光结构光产生“一”字光束，经光学系统聚焦成像于焊道表面，投射光束经650nm带通滤光片滤除干扰光后成像于CMOS感光器上，获得数字图像；所述焊道跟踪传感器12将摄取的焊道数字图像首先传给图形处理计算机，经图像处理与解析计算得到焊道的横向/纵向偏差和对口间隙及错边量信息，并将这些参量转换为±10V(对应偏差量为±10nm)的电压信号，传给所述微处理器，所述微处理器根据横向/纵向偏差量控制焊机3上的直流电机实时调整焊距，在焊接过程中保证误差小于设定值，实现精准控制；整个焊接技术是基于STM32和系统软件工程的基础上，采用了高性能的传感器使得焊接质量可靠。
本发明提供的复合电力电杆钢制地基支座自动化焊接系统，采用圆盘式齿轮转动，焊枪不动的工作原理，焊接件由步进电机驱动圆盘式齿轮带动至焊枪位置，整个焊接过程基于STM32和系统软件工程的基础上，采用了高性能的传感器使得焊接质量可靠，实现了自动焊接；通过将步进电机设置在圆盘式齿轮外围达到省力的目的，在圆盘式齿轮表面挖孔，减轻了圆盘式齿轮的重量；通过设置无线通信模块实现远程控制，降低了劳动力的使用；本发明提供的复合电力电杆钢制地基支座自动化焊接系统具有结构简单、成本低廉、焊接精度高、自动化程度高的特点。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种复合电力电杆钢制地基支座自动化焊接系统，其特征在于，包括：圆盘式齿轮(1)和数字控制台(9)；所述圆盘式齿轮(1)固定在所述数字控制台(9)上，所述圆盘式齿轮(1)上开设有4个凹槽，4个所述凹槽上设置有传动齿轮(5)；所述传动齿轮(5)活动连接在所述圆盘式齿轮(1)上，所述传动齿轮(5)通过卡槽固定地基支座(2)；所述圆盘式齿轮(1)左侧设置有步进电机(10)，所述步进电机(10)输出轴设置有步进电机传动齿轮(11)，所述步进电机传动齿轮(11)与所述圆盘式齿轮(1)啮合；所述圆盘式齿轮(1)右侧设置有焊机(3)和电动机(8)，所述电动机(8)输出轴上设置有电动机小齿轮(6)，所述电动机小齿轮(6)与所述传动齿轮(5)啮合，所述焊机(3)顶部设置有焊枪(4)，所述焊枪(4)正对所述地基支座(2)；所述数字控制台(9)包括微处理器，所述微处理器与所述步进电机(10)和电动机(8)电性连接；所述步进电机(10)用于驱动所述地基支座(2)至所述焊枪(4)位置，所述电动机(8)用于驱动所述地基支座(2)转动，进而完成所述地基支座(2)的自动化焊接。
2.根据权利要求1所述的复合电力电杆钢制地基支座自动化焊接系统，其特征在于，所述圆盘式齿轮(1)上设置有挖孔，所述挖孔用于减重。
3.根据权利要求1所述的复合电力电杆钢制地基支座自动化焊接系统，其特征在于，所述微处理器采用STM32F103主控芯片。
4.根据权利要求1所述的复合电力电杆钢制地基支座自动化焊接系统，其特征在于，所述系统还包括红外避障传感器(13)和状态监测传感器(7)，所述红外避障传感器(13)和状态监测传感器(7)分别与所述微处理器电性连接；所述红外避障传感器(13)设置于所述焊枪(4)前部，用于采集所述红外避障传感器(13)到所述地基支座(2)的距离数据，并输送至所述微处理器；所述状态监测传感器(7)设置于所述焊机(3)下部，用于监测焊件是否正常工作。
5.根据权利要求1所述的复合电力电杆钢制地基支座自动化焊接系统，其特征在于，所述焊机(3)包括直流电机和滚珠丝杠，所述滚珠丝杠的螺母与所述焊枪(4)固定连接，所述滚珠丝杠后部与所述直流电机驱动连接，所述直流电机与所述微处理器电性连接，所述微处理接收所述红外避障传感器(13)发送的数据信息，并将数据输送至所述直流电机，所述直流电机和滚珠丝杠用于调节所述焊枪(4)与所述基支座(2)的距离。
6.根据权利要求5所述的复合电力电杆钢制地基支座自动化焊接系统，其特征在于，所述红外避障传感器(13)采用OMEGA红外避障传感器。
7.根据权利要求1所述的复合电力电杆钢制地基支座自动化焊接系统，其特征在于，所述系统还包括无线通信模块，所述无线通信模块与所述微处理器电性连接，所述无线通信模块用于所述自动化焊接系统和上位机控制系统之间的通信。
8.根据权利要求7所述的复合电力电杆钢制地基支座自动化焊接系统，其特征在于，所述无线通信模块采用Zigbee模块或WIFI模块。
9.根据权利要求1所述的复合电力电杆钢制地基支座自动化焊接系统，所述系统还包括激光结构光焊道跟踪系统，所述激光结构光焊道跟踪系统包括焊道跟踪传感器(12)和焊道跟踪传感器支架(15)，所述焊道跟踪传感器(12)通过所述焊道跟踪传感器支架(15)固定于所述焊机(3)上，所述焊道跟踪传感器(12)正对所述焊枪(4)，所述焊道跟踪传感器(12)与所述微处理器电性连接，所述激光结构光焊道跟踪系统向焊道投射光束获得焊道的数字图像，所述焊道跟踪传感器(12)获取图像并将所述图像信息传输至所述微处理器，用于控制焊接误差。
10.根据权利要求9所述的复合电力电杆钢制地基支座自动化焊接系统，所述焊道跟踪传感器(12)采用HD6-0050W系列传感器。
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