[發明專利]基于激光測距的集裝箱波紋板焊接軌跡檢測與控制方法

無效

• 申請號: 200910015611.2
• 申請日: 2009-05-21
• 公開（公告）號: CN101559513A
• 公開（公告）日: 2009-10-21
• 發明（設計）人: 田新誠;張光先;劉濤
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B23K9/127
• 分類號: B23K9/127;G05D3/12;G05B19/41;G01B11/02
• 代理公司: 濟南圣達專利商標事務所有限公司
• 代理人: 王吉勇

技術領域

本發明涉及一種檢測與控制方法，尤其是一種基于激光測距的集裝箱波紋板焊接軌跡檢 測與控制方法。

背景技術

目前，焊接軌跡控制技術的研究是焊接工業技術研究的重點和難點之一，國內外研究前 沿主要集中在如下方面：一、焊接軌跡信息傳感技術；二、軌跡跟蹤控制理論與算法。在自 動焊接過程中，準確檢測獲取焊縫的變化是保證焊接質量的關鍵，其中用于焊縫跟蹤的傳感 器技術越來越重要。在焊接軌跡檢測技術的研究發展中，陸續出現了各種不同形式的傳感器， 其中接觸式傳感器、電弧傳感器和光學傳感器應用較為普遍。接觸式傳感器將焊縫變化轉變 為導桿或導輪的位置變化，并轉化為電信號，該傳感器由于性能穩定、成本低廉，在生產中 曾得到廣泛應用，但由于跟蹤精度及速度的限制，已不適合高精度、高速度的焊接領域；電 弧傳感器以電弧本身的參數為跟蹤目標，能實時反應焊縫變化，但檢測精度易受焊接過程中 熔滴過渡形式、飛濺的影響，尤其在對薄板焊件的對接和搭接接頭的焊接中，應用方法較難 掌握。相比之下光學傳感器以獲得信息豐富、精確度高、檢測范圍廣等特點，逐漸引起人們 的重視，并在焊接生產領域得到了日漸廣泛地應用，這為焊接自動化的實現提供了有利條件。 光學傳感器中應用較多的為激光傳感器、紅外傳感器、視覺傳感器等，采用CCD攝像機、紅 外成像儀等現代化圖像傳感設備及智能化的圖像處理方法，為準確獲取焊縫信息提供了保證， 進一步確保了焊接過程的穩定性和可靠性。同時隨著微處理器技術的不斷換代升級、眾多高 性能微處理器的涌現，在此基礎上產生的智能化焊縫檢測跟蹤系統，使焊接軌跡自動控制技術 的研究進入到了一個嶄新的階段。

發明內容

本發明的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種基于激光測距的集裝箱波紋板焊 接軌跡檢測與控制方法。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種基于激光測距的集裝箱波紋板焊接軌跡檢測與控制方法，包括以下步驟：

A.進行軌跡檢測；系統初始化后，水平進給作為主動進給軸啟動，通過激光精密位移傳 感器實時檢測波紋板的波紋軌跡，并將檢測到的焊縫初始信息數據傳送到微處理器，對采集 數據進行濾波、存儲；

B.進行軌跡識別；通過微處理器對數字信號進行處理，提取焊縫的信息，同時拐點判斷 模塊在不斷識別當前位置是否為拐點，即水平段與上坡段、下坡段的連接點判別；如是拐點， 則通過改變焊接電壓、焊接電流、焊接速度、啟動擺動控制保證焊接質量；

C.進行軌跡控制；通過微處理器根據檢測的波紋板位置變化和拐點判別結果，以軌跡數 據為基礎，對軌跡進行插補運算，對各坐標軸進行實時控制；

D.最后通過執行機構動作來調節焊槍與焊縫之間的相對位置關系，即用電機帶動升降軸 絲杠做上下調節，從而達到焊縫跟蹤的目的；在整個系統運行過程中，對焊接電壓和電流實 時顯示。

所述步驟A中的通過激光精密位移傳感器實時檢測波紋板的波紋軌時采用非接觸檢測方 式。

所述步驟B中水平段、上坡段和下坡段焊接工藝參數為獨立設定。

所述步驟B中水平段、上坡段和下坡段焊接工藝參數平滑轉換控制。

所述步驟B中拐點的判別具體通過判斷采集數據點偏離程度的大小，區分屬于不同坡段 的數據點，然后在各自所屬段內進行線性擬合。

本發明通過激光傳感器獲取焊縫的信息，在經過有效的濾波處理后進行軌跡擬合，實現 軌跡的檢測，同時結合最小偏差法的軌跡插補算法，從根本上解決波紋板自動焊接中的軌跡 檢測控制這一問題。本發明還對拐點的焊接參數的平滑轉換進行詳細了說明，并提出了平滑 程度可調的拐點參數變換方法。經采用本發明的方法現場試焊，軌跡跟蹤效果達到了預期的 目標，提高了集裝箱波紋板焊接質量和焊接效率，改善了勞動環境；軌跡控制精度小于0.2mm； 焊接速度是手工焊接的3倍以上；焊縫平滑度高、成型均勻、一致性好；人機交互友好，一 線操作人員只需簡單操作即可實現自動焊接。

附圖說明

圖1是本發明總體流程圖；

圖2是功能參數選擇設置程序流程；

圖3是波紋板原始采集數據點分布圖；

圖4是中值濾波后數據點分布圖；

圖5是滑動濾波后數據點分布圖；

圖6是自適應濾波后數據點分布圖；

圖7是滑動方差分布圖；