激光復(fù)合焊接系統(tǒng)

焊接。

行程：800*500 mm。

一種基于激光跟蹤的焊接系統(tǒng)專利目的

《一種基于激光跟蹤的焊接系統(tǒng)》的目的在于提供一種基于激光跟蹤的焊接系統(tǒng)，利用激光焊縫跟蹤技術(shù)應(yīng)用在焊接設(shè)備上，確保更高的焊縫質(zhì)量和焊接生產(chǎn)率。

一種基于激光跟蹤的焊接系統(tǒng)技術(shù)方案

《一種基于激光跟蹤的焊接系統(tǒng)》包括可進(jìn)行行走及焊接的焊接小車和焊縫跟蹤單元；焊縫跟蹤單元，包括激光傳感器頭和激光控制箱，可檢測(cè)及識(shí)別待焊接工件的焊縫并提供焊縫的檢測(cè)參數(shù)值；激光傳感器頭包括激光傳感器和攝像機(jī)，可攝取含有激光標(biāo)記的圖像檢測(cè)信號(hào)，提前地識(shí)別焊縫延伸的方向和偏差量以及焊縫的高度；激光控制箱可接收激光傳感器頭的圖像檢測(cè)信號(hào)，根據(jù)圖像檢測(cè)信號(hào)計(jì)算當(dāng)前待焊接點(diǎn)的檢測(cè)參數(shù)值，檢測(cè)參數(shù)值包括焊縫在焊接小車行走方向上的左右偏差量以及焊縫的高度偏差量；焊接小車內(nèi)置有焊接調(diào)整單元，以根據(jù)焊縫跟蹤單元的檢測(cè)參數(shù)值調(diào)整當(dāng)前待焊接點(diǎn)處的焊接位置及焊槍高度；焊接調(diào)整單元包括小車控制器、焊接電源及焊槍，焊槍可根據(jù)小車控制器的指令調(diào)整擺動(dòng)中心以及調(diào)整高度；小車控制器接收當(dāng)前待焊接點(diǎn)處的檢測(cè)參數(shù)值，并讀取焊槍當(dāng)前擺動(dòng)中心位置量，將焊縫的左右偏差量與焊槍當(dāng)前擺動(dòng)中心位置量進(jìn)行比對(duì)計(jì)算，得到左右偏移調(diào)整值，進(jìn)而輸出執(zhí)行擺動(dòng)中心調(diào)整指令，實(shí)現(xiàn)焊槍在當(dāng)前待焊接點(diǎn)處的焊接位置調(diào)整；小車控制器將當(dāng)前待焊接點(diǎn)處的焊縫高度偏差量與焊槍實(shí)時(shí)高度位置變量比對(duì)計(jì)算，得到高度偏移調(diào)整值，進(jìn)而輸出執(zhí)行高度調(diào)整指令，實(shí)現(xiàn)焊槍在當(dāng)前待焊接點(diǎn)處的焊槍高度調(diào)整。

其中，焊接小車上設(shè)置有十字滑臺(tái)，十字滑臺(tái)上設(shè)置有焊槍和激光傳感器頭，激光傳感器頭位于焊槍的前方位置。

作為一選項(xiàng)，焊接調(diào)整單元的焊接位置調(diào)整過(guò)程的內(nèi)容如下：

初始化焊接位置的參數(shù)變量，參數(shù)變量包括焊縫的左右偏差量、焊槍擺動(dòng)中心位置量、擺動(dòng)中心調(diào)整量、擺動(dòng)電機(jī)螺距及擺動(dòng)電機(jī)齒輪比； 讀取當(dāng)前焊槍的擺動(dòng)中心位置，存入擺動(dòng)中心位置量； 接收焊縫的左右偏差量； 判斷左右調(diào)整方向：定義在行走方向上當(dāng)前待焊接點(diǎn)處于左邊時(shí)左右偏差量為負(fù)，在行走方向上當(dāng)前待焊接點(diǎn)處于右邊時(shí)左右偏差量為正；分析左右偏差量，若左右偏差量為正則向右邊偏移，若左右偏差量為負(fù)則向左邊偏移； 根據(jù)參數(shù)變量計(jì)算擺動(dòng)中心調(diào)整量； 控制擺動(dòng)中心作出調(diào)整。 作為一選項(xiàng)，焊槍高度調(diào)整過(guò)程的內(nèi)容如下： 初始化高度位置各個(gè)參數(shù)變量，包括高度偏差量、高度調(diào)整量、高度電機(jī)螺距、高度電機(jī)齒輪比及高度位置變量； 實(shí)時(shí)讀取當(dāng)前焊槍的高度位置，存入高度位置變量； 讀取焊槍的高度偏差量； 判斷高度調(diào)整方向，其中，高度偏差量具有正負(fù)數(shù)，定義在高度方向上當(dāng)前待焊接點(diǎn)高度比預(yù)設(shè)高度低時(shí)高度偏差量為正數(shù)，反之則為負(fù)數(shù)； 根據(jù)參數(shù)變量計(jì)算高度調(diào)整量； 執(zhí)行高度位置調(diào)整。

一種基于激光跟蹤的焊接系統(tǒng)改善效果

《一種基于激光跟蹤的焊接系統(tǒng)》根據(jù)跟蹤單元的實(shí)時(shí)提前監(jiān)控，實(shí)時(shí)計(jì)算，得出焊槍的高度和水平兩個(gè)方向的偏差量，焊接小車做出相應(yīng)的調(diào)整，達(dá)到焊槍始終保持在焊縫的中心和適當(dāng)?shù)纳舷挛恢?，?shí)現(xiàn)基于激光跟蹤的焊接應(yīng)用。

1.《一種基于激光跟蹤的焊接系統(tǒng)》包括可進(jìn)行行走及焊接的焊接小車和焊縫跟蹤單元；焊縫跟蹤單元，包括激光傳感器頭和激光控制箱，可檢測(cè)及識(shí)別待焊接工件的焊縫并提供焊縫的檢測(cè)參數(shù)值；激光傳感器頭包括激光傳感器和攝像機(jī)，可攝取含有激光標(biāo)記的圖像檢測(cè)信號(hào)，提前地識(shí)別焊縫延伸的方向和偏差量以及焊縫的高度；激光控制箱可接收激光傳感器頭的圖像檢測(cè)信號(hào)，根據(jù)圖像檢測(cè)信號(hào)計(jì)算當(dāng)前待焊接點(diǎn)的檢測(cè)參數(shù)值，檢測(cè)參數(shù)值包括焊縫在焊接小車行走方向上的左右偏差量以及焊縫的高度偏差量；焊接小車內(nèi)置有焊接調(diào)整單元，以根據(jù)焊縫跟蹤單元的檢測(cè)參數(shù)值調(diào)整當(dāng)前待焊接點(diǎn)處的焊接位置及焊槍高度；焊接調(diào)整單元包括小車控制器、焊接電源及焊槍，焊槍可根據(jù)小車控制器的指令調(diào)整擺動(dòng)中心位置以及調(diào)整高度位置；小車控制器接收當(dāng)前待焊接點(diǎn)處的檢測(cè)參數(shù)值，并讀取焊槍當(dāng)前擺動(dòng)中心位置，將焊縫的左右偏差量與焊槍當(dāng)前擺動(dòng)中心位置量進(jìn)行比對(duì)計(jì)算，得到左右偏移調(diào)整值，進(jìn)而輸出執(zhí)行擺動(dòng)中心調(diào)整指令，實(shí)現(xiàn)焊槍在當(dāng)前待焊接點(diǎn)處的焊接位置調(diào)整；小車控制器將當(dāng)前待焊接點(diǎn)處的焊縫高度偏差量與焊槍實(shí)時(shí)高度位置變量比對(duì)計(jì)算，得到高度偏移調(diào)整值，進(jìn)而輸出執(zhí)行高度調(diào)整指令，實(shí)現(xiàn)焊槍在當(dāng)前待焊接點(diǎn)處的焊槍高度調(diào)整；所述焊接調(diào)整單元的焊接位置調(diào)整過(guò)程的內(nèi)容如下，初始化焊接位置的參數(shù)變量，參數(shù)變量包括焊縫的左右偏差量、焊槍擺動(dòng)中心位置量、擺動(dòng)中心調(diào)整量、擺動(dòng)電機(jī)螺距及擺動(dòng)電機(jī)齒輪比；讀取當(dāng)前焊槍的擺動(dòng)中心位置，存入擺動(dòng)中心位置量；接收焊縫的左右偏差量；判斷左右調(diào)整方向：定義在行走方向上當(dāng)前待焊接點(diǎn)處于左邊時(shí)左右偏差量為負(fù)，在行走方向上當(dāng)前待焊接點(diǎn)處于右邊時(shí)左右偏差量為正；分析左右偏差量，若左右偏差量為正則向右邊偏移，若左右偏差量為負(fù)則向左邊偏移；根據(jù)參數(shù)變量計(jì)算擺動(dòng)中心調(diào)整量；控制擺動(dòng)中心作出調(diào)整；所述擺動(dòng)中心調(diào)整量的計(jì)算公式如下，osc_centermove=（left_right_difference_usr*60000）/（Pitch1*fabsf（GearRatio1））其中，left_right_difference_usr為左右偏差量，osc_centermove為擺動(dòng)中心調(diào)整量，Pitch1為擺動(dòng)電機(jī)螺距，GearRatio1為擺動(dòng)電機(jī)齒輪比，fabsf（GearRatio1）函數(shù)指對(duì)擺動(dòng)電機(jī)齒輪比取絕對(duì)值函數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于激光跟蹤的焊接系統(tǒng)，其特征在于，所述焊接小車上設(shè)置有十字滑臺(tái)，十字滑臺(tái)上設(shè)置有焊槍和激光傳感器頭，激光傳感器頭位于焊槍的前方位置。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種基于激光跟蹤的焊接系統(tǒng)，其特征在于，所述激光傳感器頭中，攝像機(jī)位于激光傳感器的前方位置，激光傳感器投射激光線并在當(dāng)前待焊接點(diǎn)處形成一條激光條紋，且激光條紋垂直于行走方向，以構(gòu)成當(dāng)前待焊接點(diǎn)的左右偏差量檢測(cè)模型。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種基于激光跟蹤的焊接系統(tǒng)，其特征在于，所述激光控制箱計(jì)算左右偏差量的過(guò)程如下：接收攝像機(jī)攝取的檢測(cè)圖像；檢測(cè)圖像中有焊縫、激光條紋及焊槍當(dāng)前位置，以焊槍當(dāng)前位置為參考點(diǎn)得到行走方向；識(shí)別當(dāng)前待焊接點(diǎn)的左右偏移方向，同時(shí)計(jì)算當(dāng)前待焊接點(diǎn)與行走方向之間的距離，得到具有正負(fù)數(shù)的左右偏差量，其中，定義在行走方向上當(dāng)前待焊接點(diǎn)處于左邊時(shí)左右偏差量為負(fù)，在行走方向上當(dāng)前待焊接點(diǎn)處于右邊時(shí)左右偏差量為正。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種基于激光跟蹤的焊接系統(tǒng)，其特征在于，所述激光傳感器頭中，攝像機(jī)是傾斜放置使得攝像機(jī)的視覺(jué)可與激光傳感器投射激光線相交，以構(gòu)成焊縫高度偏差量檢測(cè)模型。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種基于激光跟蹤的焊接系統(tǒng)，其特征在于，所述激光控制箱計(jì)算當(dāng)前待焊接點(diǎn)高度偏差量的過(guò)程如下，接收攝像機(jī)攝取的檢測(cè)圖像；檢測(cè)圖像中有焊縫、激光條紋及焊槍當(dāng)前位置，以焊槍當(dāng)前位置為參考點(diǎn)得到激光條紋與參考點(diǎn)之間的距離；根據(jù)激光條紋與參考點(diǎn)之間的距離計(jì)算當(dāng)前待焊接點(diǎn)高度，當(dāng)前待焊接點(diǎn)高度即為當(dāng)前待焊接點(diǎn)處的焊縫高度；根據(jù)當(dāng)前待焊接點(diǎn)高度與預(yù)設(shè)高度比對(duì)計(jì)算，得到高度偏差量；其中，高度偏差量具有正負(fù)數(shù)，定義在高度方向上當(dāng)前待焊接點(diǎn)高度比預(yù)設(shè)高度低時(shí)高度偏差量為正數(shù)，反之則為負(fù)數(shù)；當(dāng)攝像機(jī)的視覺(jué)與激光傳感器的激光條紋于當(dāng)前待焊接點(diǎn)處相交時(shí)，焊縫高度為預(yù)設(shè)高度。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于激光跟蹤的焊接系統(tǒng)，其特征在于，所述焊接調(diào)整單元的焊槍高度調(diào)整過(guò)程的內(nèi)容如下，初始化高度位置各個(gè)參數(shù)變量，包括高度偏差量、高度調(diào)整量、高度電機(jī)螺距、高度電機(jī)齒輪比及高度位置變量；實(shí)時(shí)讀取當(dāng)前焊槍的高度位置，存入高度位置變量；讀取焊槍的高度偏差量；判斷高度調(diào)整方向，其中，高度偏差量具有正負(fù)數(shù)，定義在高度方向上當(dāng)前待焊接點(diǎn)高度比預(yù)設(shè)高度低時(shí)高度偏差量為正數(shù)，反之則為負(fù)數(shù)；根據(jù)參數(shù)變量計(jì)算高度調(diào)整量；執(zhí)行高度位置調(diào)整。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述一種基于激光跟蹤的焊接系統(tǒng)，其特征在于，所述焊槍的高度調(diào)整量的計(jì)算公式如下，Length_centermove=（Length_difference_usr*60000）/（Pitch2*fabsf（GearRatio2）其中，Length_difference_usr為高度偏差量，Length_centermove為高度調(diào)整量，Pitch2為高度電機(jī)螺距，GearRatio2為高度電機(jī)齒輪比，fabsf（GearRatio2）函數(shù)指對(duì)高度電機(jī)齒輪比取絕對(duì)值函數(shù)。

2021年11月，《一種基于激光跟蹤的焊接系統(tǒng)》獲得2020年度四川專利獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。