[發明專利]一種基于磁傳感器陣列的焊接空間位置檢測系統及方法

有效

• 申請號: 201410659271.8
• 申請日: 2014-11-18
• 公開（公告）號: CN104390579A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 張建勛;李喆;楊龍;連文亞;易子程
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01B7/00
• 分類號: G01B7/00;G09B25/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

【技術領域】

本發明屬于可視化焊接模擬仿真領域，涉及一種焊接空間位置檢測系統及方法。

【背景技術】

隨著國民經濟高速發展，焊接作為現代工業的一項重要工種，在國民生產中扮演著越來越重要的角色。作為焊接生產的主要實施者，焊接技術人員的素質也需要不斷的提高以適應復雜的焊接環境和多種多樣焊接材料等因素的變化。焊接培訓是專門培訓和輸送焊接技術人才的重要手段。焊接培訓部門不僅擔負著為企業及生產部門培訓和輸送焊接人才的重要任務，而且也是宣傳、推廣、傳播焊接新技術、新工藝、新材料的重要樞紐，對促進機械工業基礎工作的建設和發展有不可忽視的作用[1]。

目前焊工培訓仍然采用傳統的實際施焊為主的培訓方法，材料和能源消耗大，培訓費用高。而當今世界能源價格不斷飛漲，帶動了一系列后續工業原材料及產品價格上浮，這無疑會增加焊接培訓成本。而大量的能源消耗也會間接給我們賴以生存的自然環境增加更重的負擔。

采用虛擬手段與現實焊接技術相結合的可視化模擬仿真系統進行焊工培訓，利用先進的計算機技術改造傳統的焊接培訓方式，能夠極大的減小材料消耗，降低培訓費用，是一種綠色、高效、環保的焊工培訓方法，是時代發展的需要。

【發明內容】

本發明的目的在于提供一種基于磁傳感器陣列的焊接空間位置檢測系統及方法，通過永磁體產生磁場強度信號，磁傳感器陣列采集磁場強度，輸出電壓信號，計算永磁體在空間坐標，實現焊接空間位置平面直線與圓柱面上環向位置檢測，為可視化焊接模擬仿真系統提供技術支持。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于磁傳感器陣列的焊接空間位置檢測系統，包括檢測電路安裝平臺、若干檢測電路和模擬焊槍的永磁鐵；所述若干檢測電路結構相同，均包括并聯在直流電源兩端的電容C、第一線性霍爾傳感器H1和第二線性霍爾傳感器H2；其中，第一線性霍爾傳感器H1和第二線性霍爾傳感器H2上下重疊且以相反方向連接電源；所述若干檢測電路安裝于檢測電路安裝平臺上，且排布成兩排，兩排檢測電路錯位排布，任一排上的非邊緣的檢測電路與另一排檢測電路中兩個相鄰的檢測電路構成一個等邊三角形。

優選的，第一線性霍爾傳感器H1和第二線性霍爾傳感器H2采用A1321線性霍爾傳感器。

優選的，所述若干檢測電路均連接采集卡，所述采集卡連接PC機。

優選的，所述等邊三角形的邊長為10mm至35mm。

優選的，所述檢測電路安裝平臺為黃蠟板，檢測電路安裝平臺上方還布置有玻璃平板作為永磁鐵工作時的運行平面。

優選的，檢測區域中永磁鐵所在位置O距各組檢測電路的距離根據各組檢測電路輸出的電壓值由公式3計算得到：

L=|ln((U-U0)/A)/(-0.5)*w+Lc|]]>??(公式3)

式中：U為檢測電路中兩個線性霍爾傳感器差動輸出電壓；L為永磁體距檢測電路投影點距離；U₀、A、L_c、w為擬合所得到的Guassian函數中的常量；

U＝U₀+A*exp(-0.5*((L-L_c)/w)²。

優選的，所述檢測電路安裝平臺為平板或圓柱體。

一種基于磁傳感器陣列的焊接空間位置檢測方法，包括：