CN114425675B - 托圈组焊定位系统及定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种托圈组焊定位系统及定位方法，包括：激光准直仪，用于产生激光光束，激光准直仪能够放置于托圈的中心点，或放置于位于托圈两端的驱动端耳轴远离托圈一端的中心点和游动端耳轴远离托圈一端的中心点；激光靶标，用于接收激光准直仪产生激光光束，激光靶标能够放置于托圈的中心点，或放置于位于托圈两端的驱动端耳轴远离托圈一端的中心点和游动端耳轴远离托圈一端的中心点；坐标生成单元，用于生成激光光束的光点坐标，将生成的光点坐标传递至控制单元；测距单元，用于测量距离并将测量的距离信息传递至控制单元；控制单元，预设托圈组焊同轴度信息和组焊方向，根据距离信息和同轴度信息计算光点的预设范围，给出托圈组焊调整建议。

Description

托圈组焊定位系统及定位方法
技术领域
本发明属于钢铁转炉冶炼技术领域，更具体地涉及一种托圈组焊定位系统及定位方法。
背景技术
现有技术中，托圈组焊主要采用的方法有两种：1)工艺梁固定两耳轴，焊接后割掉工艺梁，该方法对加工设备要求较高，同时由于焊接应力，去除工艺梁后，托圈会产生较大变形，难以保证同轴度；2)工装定位两耳轴，两侧用激光或者拉线对中，用千分表定位，焊接时根据变形调整。该方案过于依赖于焊接指挥员的经验，同时需要现场额外增加两名质量员时刻关注焊接变形情况，调整焊接工艺，并记录实时数据。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种托圈组焊定位系统及定位方法。具体技术方案如下：
第一方面，提供了一种托圈组焊定位系统，所述托圈组焊定位系统包括：
激光准直仪，用于产生激光光束，所述激光准直仪能够放置于托圈的中心点，或放置于位于托圈两端的驱动端耳轴远离托圈一端的中心点和游动端耳轴远离托圈一端的中心点；
激光靶标，用于接收所述激光准直仪产生激光光束，所述激光靶标能够放置于托圈的中心点，或放置于位于托圈两端的驱动端耳轴远离托圈一端的中心点和游动端耳轴远离托圈一端的中心点；
坐标生成单元，用于生成所述激光靶标上激光光束的光点坐标，所述激光准直仪将所述坐标生成单元生成的光点坐标传递至控制单元；
测距单元，用于测量所述激光准直仪到所述激光靶标的距离，所述激光准直仪到所述托圈与所述游动端耳轴连接处距离，所述激光准直仪到所述托圈与所述驱动端耳轴连接处距离，并将测量的距离信息传递至控制单元；
控制单元，预设托圈组焊同轴度信息和组焊方向，根据所述测距单元测量的距离信息和同轴度信息计算光点的预设范围，根据接收的所述光点坐标实时计算托圈变形情况，并通过所述光点坐标和所述光点的预设范围差值给出托圈组焊调整建议。
优选地，在上述托圈组焊定位系统中，所述托圈与位于所述托圈两端的驱动端耳轴和游动端耳轴的连接处分别设置两个定位板，所述每个定位板上设有通孔，所述每个通孔的中心点与所述驱动端耳轴的中心点和所述游动端耳轴的中心点位于同一条直线。
优选地，在上述托圈组焊定位系统中，所述放置于托圈中心点的激光准直仪的两侧发射同心光。
优选地，在上述托圈组焊定位系统中，所述放置于托圈中心点的激光靶标为双面靶标，所述双面靶标为光电池或反射镜。
第二方面，提供了一种托圈组焊定位系统的定位方法，该方法包括：
S1：将两个所述激光准直仪分别放置于所述驱动端耳轴远离托圈一端的中心点和所述游动端耳轴远离托圈一端的中心点，将所述激光靶标放置于所述托圈的中心点；
S2：开启两个所述激光准直仪，两个所述激光准直仪分别产生两束激光光束，两束所述激光光束分别投射至所述激光靶标；
S3：若两束所述激光光束重合投射至所述激光靶标并位于所述托圈的中心点，则将所述托圈与位于所述托圈两端的驱动端耳轴和游动圈耳轴进行组焊；若两束所述激光光束错开投射至所述激光靶标，则将两束所述激光光束进行对中，直至两束所述激光光束重合投射至所述激光靶标并位于所述托圈的中心点；
S4：组焊过程中，两束所述激光光束错开投射至所述激光靶标，并通过所述坐标生成单元生成两个光点坐标，将两个所述光点坐标传递至所述控制单元，其中，两个所述光点坐标表示为：p1(x1，y1)，p2(x2，y2)；
S5：所述测距单元测量位于所述驱动端耳轴远离托圈一端的中心点的激光准直仪到所述激光靶标的距离，位于所述游动端耳轴远离托圈一端的中心点的激光准直仪到所述激光靶标的距离，位于所述驱动端耳轴远离托圈一端的中心点的激光准直仪到托圈与驱动端耳轴连接处距离，位于所述游动端耳轴远离托圈一端的中心点的激光准直仪到托圈与游动端耳轴连接处距离，并将测量的距离信息传递至所述控制单元；
S6：所述控制单元根据所述测量单元测量的距离信息和预设的同轴度信息计算光点的预设范围，若所述控制单元接收的两个所述光点坐标处于所述光点的预设范围，则根据预设组焊方向持续组焊，若所述控制单元接收的两个所述光点坐标偏离所述光点的预设范围，则根据两个所述光点坐标与所述光点的预设范围的差值给出焊接调整建议；
S7：根据焊接调整建议调整组焊方向持续组焊，重复执行S4-S6，直至托圈组焊完成。
第三方面，提供了一种托圈组焊定位系统的定位方法，该方法包括：
S10：将所述激光准直仪放置于所述托圈的中心点，将两个所述激光靶标分别放置于所述驱动端耳轴远离托圈一端的中心点和所述游动端耳轴远离托圈一端的中心点；
S20：开启所述激光准直仪，所述激光准直仪两侧产生两束激光光束，两束所述激光光束分别向驱动端耳轴和游动端耳轴进行投射，并分别投射至位于所述驱动端耳轴远离托圈一端的中心点的激光靶标和位于所述游动端耳轴远离托圈一端的中心点的激光靶标；
S30：若投射至所述驱动端耳轴的激光光束和投射至所述游动端耳轴的激光光束分别投射至所述驱动端耳轴远离托圈一端的中心点的激光靶标和所述游动端耳轴远离托圈一端的中心点的激光靶标并且与所述驱动端耳轴的中心线和所述游动端耳轴的中心线重合，则将所述托圈与位于托圈两端的驱动端耳轴和游动圈耳轴进行组焊；若投射至所述驱动端耳轴的激光光束和投射至所述游动端耳轴的激光光束分别投射至所述驱动端耳轴远离托圈一端的中心点的激光靶标和所述游动端耳轴远离托圈一端的中心点的激光靶标并且与所述驱动端耳轴的中心线和所述游动端耳轴的中心线不重合，则将两束所述激光光束进行对中，直至两束所述激光光束分别与所述驱动端耳轴的中心线和所述游动端耳轴的中心线重合；
S40：组焊过程中，投射至所述驱动端耳轴的激光光束和投射至所述游动端耳轴的激光光束分别投射至所述驱动端耳轴远离托圈一端的中心点的激光靶标和所述游动端耳轴远离托圈一端的中心点的激光靶标与所述驱动端耳轴的中心线和所述游动端耳轴的中心线不重合，并通过所述坐标生成单元生成两个光点坐标，将两个所述光点坐标传递至所述控制单元，其中，两个光点坐标表示为：q1(x3，y3)，q2(x4，y4)；
S50：所述测距单元测量位于所述托圈中心点的激光准直仪到位于所述驱动端耳轴远离托圈一端的中心点的激光靶标的距离，位于所述托圈中心点的激光准直仪到位于所述游动端耳轴远离托圈一端的中心点的激光靶标的距离，位于所述托圈的中心点的激光准直仪到托圈与驱动端耳轴连接处距离，位于所述托圈的中心点的激光准直仪到托圈与游动端耳轴连接处距离，并将测量的距离信息传递至控制单元；
S60：所述控制单元根据所述测量单元测量的距离信息和预设的同轴度信息计算光点的预设范围，若所述控制单元接收的两个所述光点坐标处于所述光点的预设范围，则根据预设组焊方向持续组焊，若所述控制单元接收的两个所述光点坐标偏离所述光点的预设范围，则根据两个所述光点坐标与所述光点的预设范围的差值给出焊接调整建议；
S70：根据焊接调整建议调整组焊方向持续组焊，重复执行S40-S60，直至托圈组焊完成。
本发明的托圈组焊定位系统及定位方法通过激光准直仪对位于托圈两端的驱动端耳轴和游动端耳轴进行定位，保证托圈组焊的同轴度，提升托圈组焊的精度和灵敏度，焊接时通过控制单元实时对驱动端耳轴和游动端耳轴在托圈上位置进行反馈，使得焊接质量更加稳定，减少托圈组焊的人力投入，降低托圈组焊技术门槛，提高托圈组焊的焊接效率。
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是本发明的托圈组焊定位系统的结构示意图，其中激光靶标放置于托圈的中心点。
图2是本发明的托圈组焊定位系统的结构示意图，其中激光准直仪放置于托圈的中心点。
图3是本发明的托圈组焊定位系统的定位方法的流程图。
附图标记说明：10-激光准直仪、20-激光靶标、30-定位板。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例对本发明技术方案进行清楚、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。
第一方面，如图1和图2所示，本发明提供了一种托圈组焊定位系统，该系统包括：激光准直仪10，用于产生激光光束，激光准直仪10能够放置于托圈的中心点，或放置于位于托圈两端的驱动端耳轴远离托圈一端的中心点和游动端耳轴远离托圈一端的中心点；激光靶标20，用于接收激光准直仪10产生激光光束，激光靶标20能够放置于托圈的中心点，或放置于位于托圈两端的驱动端耳轴远离托圈一端的中心点和游动端耳轴远离托圈一端的中心点；坐标生成单元，用于生成激光靶标20上激光光束的光点坐标，激光准直仪10将坐标生成单元生成的光点坐标传递至控制单元；测距单元，用于测量激光准直仪10到激光靶标20的距离，激光准直仪10到托圈与游动端耳轴连接处距离，激光准直仪10到托圈与驱动端耳轴连接处距离，并将测量的距离信息传递至控制单元；控制单元中预设托圈组焊同轴度信息和组焊方向，根据测距单元测量的距离信息和同轴度信息计算光点的预设范围，同时根据光点坐标实时计算托圈变形情况，并通过光点坐标和光点的预设范围差值给出托圈组焊调整建议，从而焊接人员根据托圈组焊调整建议调整驱动端耳轴和游动端耳轴在托圈上的组焊方向，使得托圈组焊满足同轴度的要求。
在本发明的托圈组焊定位系统中，托圈与位于托圈两端的驱动端耳轴和游动端耳轴的连接处分别设置两个定位板30，每个定位板30上设有通孔，且每个通孔的中心点与驱动端耳轴的中心点和游动端耳轴的中心点位于同一条直线。
可选地，在本发明的托圈组焊定位系统中，当激光准直仪10产生的激光投射至位于托圈中心的激光靶标20时，坐标生成单元以托圈中心为原点，建立直角坐标系，将激光靶标20上两束激光光束生成两个光点坐标，当激光准直仪10产生的激光投射至位于驱动端耳轴远离托圈一端的中心点的激光靶标20和位于游动端耳轴远离托圈一端的中心点的激光靶标20时，坐标生成单元分别以驱动端耳轴远离托圈一端的中心点和游动端耳轴远离托圈一端的中心点为原点，建立两个直角坐标系，将位于驱动端耳轴远离托圈一端的中心点的激光靶标20和位于游动端耳轴远离托圈一端的中心点的激光靶标20两束激光光束生成两个光点坐标。
优选地，在本发明的托圈组焊定位系统中，放置于托圈中心点的激光准直仪10的两侧发射同心光。
优选地，在本发明的托圈组焊定位系统中，放置于托圈中心点的激光靶标20为双面靶标，双面靶标为光电池或反射镜。
如图3所示，第二方面，本发明提供了一种托圈组焊定位系统的定位方法，该方法包括：
S1：将两个激光准直仪10分别放置于驱动端耳轴远离托圈一端的中心点和游动端耳轴远离托圈一端的中心点，将激光靶标20放置于托圈的中心点；
S2：开启两个激光准直仪10，两个激光准直仪10分别产生两束激光光束，两束激光光束分别投射至激光靶标20；
S3：若两束激光光束重合投射至激光靶标20并位于托圈的中心点，则将托圈与位于托圈两端的驱动端耳轴和游动圈耳轴进行组焊；若两束激光光束错开投射至激光靶标20，则将两束激光光束进行对中，直至两束激光光束重合投射至激光靶标20并位于托圈的中心点；
S4：组焊过程中，两束激光光束错开投射至激光靶标20，并通过坐标生成单元生成两个光点坐标，将两个光点坐标传递至控制单元，其中，两个光点坐标表示为：p1(x1，y1)，p2(x2，y2)；
S5：测距单元测量位于驱动端耳轴远离托圈一端的中心点的激光准直仪10到激光靶标20的距离，位于游动端耳轴远离托圈一端的中心点的激光准直仪10到激光靶标20的距离，位于驱动端耳轴远离托圈一端的中心点的激光准直仪10到托圈与驱动端耳轴连接处距离，位于游动端耳轴远离托圈一端的中心点的激光准直仪10到托圈与游动端耳轴连接处距离，并将测量的距离信息传递至控制单元；
S6：控制单元根据测量单元测量的距离信息和预设的同轴度信息计算光点的预设范围，若控制单元接收的两个光点坐标处于光点的预设范围，则根据预设组焊方向持续组焊，若所述控制单元接收的两个所述光点坐标偏离所述光点的预设范围，则根据两个所述光点坐标与所述光点的预设范围的差值给出焊接调整建议；
S7：根据焊接调整建议调整组焊方向持续组焊，重复执行S4-S6，直至托圈组焊完成。
第三方面，本发明还提供了一种托圈组焊定位系统的定位方法，该方法包括：
S10：将激光准直仪10放置于托圈的中心点，将两个激光靶标20分别放置于位于驱动端耳轴远离托圈一端的中心点和位于游动端耳轴远离托圈一端的中心点；
S20：开启激光准直仪10，激光准直仪10两侧产生两束激光光束，两束激光光束分别向驱动端耳轴和游动端耳轴进行投射，并分别投射至驱动端耳轴远离托圈一端的中心点的激光靶标20和游动端耳轴远离托圈一端的中心点的激光靶标20；
S30：若投射至驱动端耳轴的激光光束和投射至游动端耳轴的激光光束分别投射至驱动端耳轴远离托圈一端的中心点的激光靶标20和游动端耳轴远离托圈一端的中心点的激光靶标20并且与驱动端耳轴的中心线和游动端耳轴的中心线重合，则将托圈与位于托圈两端的驱动端耳轴和游动圈耳轴进行组焊；若投射至驱动端耳轴的激光光束和投射至游动端耳轴的激光光束分别投射至驱动端耳轴远离托圈一端的中心点的激光靶标20和游动端耳轴远离托圈一端的中心点的激光靶标20并且与驱动端耳轴的中心线和游动端耳轴的中心线不重合，则将两束激光光束进行对中，直至两束激光光束分别与驱动端耳轴的中心线和游动端耳轴的中心线重合；
S40：组焊过程中，投射至驱动端耳轴的激光光束和投射至游动端耳轴的激光光束分别投射至驱动端耳轴远离托圈一端的中心点的激光靶标20和游动端耳轴远离托圈一端的中心点的激光靶标20与驱动端耳轴的中心线和游动端耳轴的中心线不重合，并通过坐标生成单元生成两个光点坐标，将两个光点坐标传递至控制单元，其中，两个光点坐标表示为：q1(x3，y3)，q2(x4，y4)；
S50：测距单元测量位于托圈中心点的激光准直仪10到位于驱动端耳轴远离托圈一端的中心点的激光靶标20的距离，位于托圈中心点的激光准直仪10到位于游动端耳轴远离托圈一端的中心点的激光靶标20的距离，位于托圈的中心点的激光准直仪10到托圈与驱动端耳轴连接处距离，位于托圈的中心点的激光准直仪10到托圈与游动端耳轴连接处距离，并将测量的距离信息传递至控制单元；
S60：控制单元根据测量单元测量的距离信息和预设的同轴度信息计算光点的预设范围，若控制单元接收的两个光点坐标处于光点的预设范围，则根据预设组焊方向持续组焊，若所述控制单元接收的两个所述光点坐标偏离所述光点的预设范围，则根据两个所述光点坐标与所述光点的预设范围的差值给出焊接调整建议；
S70：根据焊接调整建议调整组焊方向持续组焊，重复执行S40-S60，直至托圈组焊完成。
在本发明的托圈组焊定位系统的定位方法中，光点的预设范围通过测量单元测量的距离信息和在控制单元中预设的同轴度计算获得，可选地，在本发明中，耳轴同轴度在1mm以内，在组焊过程中，测距单元和坐标生成单元实时将距离信息和光点坐标反馈给控制单元，控制单元实时计算托圈变形情况，并通过光点坐标和光点的预设范围差值给出托圈组焊调整建议，用新产生的变形抵消当前的焊接变形，从而焊接人员根据托圈组焊调整建议调整驱动端耳轴和游动端耳轴在托圈上的组焊方向，使得托圈组焊满足同轴度的要求。
本发明的托圈组焊定位系统及定位方法通过激光准直仪对位于托圈两端的驱动端耳轴和游动端耳轴进行定位，保证托圈组焊的同轴度，提升托圈组焊的精度和灵敏度，焊接时通过控制单元实时对驱动端耳轴和游动端耳轴在托圈上位置进行反馈，使得焊接质量更加稳定，减少托圈组焊的人力投入，降低托圈组焊技术门槛，提高托圈组焊的焊接效率。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。同时，本文中使用的术语“连接”等应做广义理解，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连。此外，本文中“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等均以附图中表示的放置状态为参照。
还需要说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明的范围。

Claims (4)

1.一种托圈组焊定位系统，其特征在于，包括：
激光准直仪，用于产生激光光束，所述激光准直仪能够放置于托圈的中心点，或放置于位于托圈两端的驱动端耳轴远离托圈一端的中心点和游动端耳轴远离托圈一端的中心点；
激光靶标，用于接收所述激光准直仪产生激光光束，所述激光靶标能够放置于托圈的中心点，或放置于位于托圈两端的驱动端耳轴远离托圈一端的中心点和游动端耳轴远离托圈一端的中心点；
坐标生成单元，用于生成所述激光靶标上激光光束的光点坐标，所述激光准直仪将所述坐标生成单元生成的光点坐标传递至控制单元；
测距单元，用于测量所述激光准直仪到所述激光靶标的距离，所述激光准直仪到所述托圈与所述游动端耳轴连接处距离，所述激光准直仪到所述托圈与所述驱动端耳轴连接处距离，并将测量的距离信息传递至控制单元；
控制单元，预设托圈组焊同轴度信息和组焊方向，根据所述测距单元测量的距离信息和同轴度信息计算光点的预设范围，根据接收的所述光点坐标实时计算托圈变形情况，并通过所述光点坐标和所述光点的预设范围差值给出托圈组焊调整建议。
2.如权利要求1所述的托圈组焊定位系统，其特征在于，所述托圈与位于所述托圈两端的驱动端耳轴和游动端耳轴的连接处分别设置两个定位板，所述每个定位板上设有通孔，所述每个通孔的中心点与所述驱动端耳轴的中心点和所述游动端耳轴的中心点位于同一条直线。
3.如权利要求1所述的托圈组焊定位系统，其特征在于，所述放置于托圈中心点的激光准直仪的两侧发射同心光。
4.如权利要求1所述的托圈组焊定位系统，其特征在于，所述放置于托圈中心点的激光靶标为双面靶标，所述双面靶标为光电池或反射镜。
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