激光復(fù)合焊接系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)

行程：800*500 mm。

焊接。

一種基于激光跟蹤的焊接系統(tǒng)專(zhuān)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(chē)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(chē)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(chē)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(chē)控制器、焊接電源及焊槍?zhuān)笜尶筛鶕?jù)小車(chē)控制器的指令調(diào)整擺動(dòng)中心以及調(diào)整高度；小車(chē)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(chē)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(chē)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(chē)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(chē)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(chē)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(chē)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(chē)控制器、焊接電源及焊槍?zhuān)笜尶筛鶕?jù)小車(chē)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(chē)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(chē)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(chē)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(zhuān)利獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。