[發(fā)明專利]自適應(yīng)焊縫激光掃描裝置及控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610165141.8
• 申請日: 2016-03-22
• 公開（公告）號: CN105643158B
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高洪明;李然;王世博
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B23K37/00
• 分類號: B23K37/00;G01B11/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所23109
• 代理人: 岳昕

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及自動化焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及自動化焊接過程中能對焊縫區(qū)域自適應(yīng)分精度掃描的技術(shù)。

背景技術(shù)

在現(xiàn)代制造工業(yè)領(lǐng)域中，焊接機器人廣泛應(yīng)用于機械制造領(lǐng)域。但是目前使用的焊接機器人仍然大多屬于“示教-再現(xiàn)”類型或離線編程類型，當(dāng)焊接對象尺寸改變或焊縫軌跡存在偏差時，機器人無法自動適應(yīng)焊縫進行參數(shù)調(diào)整，從而無法實現(xiàn)柔性制造，所以目前國內(nèi)外都在對焊接機器人的智能化進行研究。

在智能焊接機器人的研究與應(yīng)用中，一般通過傳感器來獲得加工信息，而激光傳感器由于其具有單色性好、方向性強、相干性好、精度高等優(yōu)點，在存在粉塵、弧光、煙霧等干擾因素的焊接環(huán)境中得到廣泛應(yīng)用。

激光傳感器可分為掃描激光傳感器和非掃描激光傳感器；掃描激光傳感器通過改變激光發(fā)射角度與單點測距來實現(xiàn)焊縫掃描，其具有長焦距、大掃描范圍和精度高等優(yōu)點。非掃描激光傳感器主要用結(jié)構(gòu)光(如激光線或網(wǎng)格)發(fā)射在焊縫表面，然后通過圖形處理軟件對工件表面的激光的形狀進行處理獲得焊縫部位形狀，具有信號連續(xù)、圖像處理高效等優(yōu)點，但測量精度不如前者高。

在實際工業(yè)焊接過程中，焊接所占時間較少，而裝夾、焊縫定位等工藝需要的時間較多，激光單次掃描需要掃描成百上千個點才能夠獲得焊縫的詳細信息，其掃描效率嚴(yán)重影響自動化焊接的工作效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有自動化焊接技術(shù)的工作效率低的問題，從而提供自適應(yīng)焊縫激光掃描裝置及控制方法。

自適應(yīng)焊縫激光掃描裝置，包括激光發(fā)射裝置、位置敏感探測器、振鏡、旋轉(zhuǎn)電機和控制器；

激光發(fā)射裝置發(fā)射的激光入射到振鏡，振鏡將入射的激光反射到待焊接工件的表面，待焊接工件的表面將激光反射到位置敏感探測器的接收端，位置敏感探測器的距離電信號輸出端連接控制器的距離電信號輸入端，控制器的掃描控制信號輸出端連接旋轉(zhuǎn)電機的驅(qū)動裝置，控制器的焊縫信息輸出端連接焊接機器人的控制系統(tǒng)輸入端，控制器的激光控制信號輸出端連接激光發(fā)射裝置的控制信號輸入端，旋轉(zhuǎn)電機帶動振鏡旋轉(zhuǎn)，激光發(fā)射裝置、位置敏感探測器、振鏡和旋轉(zhuǎn)電機均固定在焊接機器人的焊槍支架上；

控制器內(nèi)嵌入有軟件實現(xiàn)的控制模塊，所述控制模塊包括如下單元：

接收單元，用于接收用戶輸入的掃描范圍、焊縫平均尺寸、單次掃描點數(shù)量和高精度掃描范圍信號，及激光功率和脈沖頻率信號；

激光控制單元，用于根據(jù)激光功率和脈沖頻率信號向激光發(fā)射裝置發(fā)送激光控制信號；

初始掃描控制單元，用于根據(jù)掃描范圍、焊縫平均尺寸、單次掃描點數(shù)量和高精度掃描范圍信號向旋轉(zhuǎn)電機發(fā)送掃描控制信號；

焊縫定位單元，用于根據(jù)接收到的距離電信號確定焊縫信息，并向焊接機器人發(fā)送焊縫信息；

焊縫預(yù)測單元，用于根據(jù)焊縫信息預(yù)測下一處焊縫信息，并預(yù)測下一步掃描的高精度掃描區(qū)域和低精度掃描區(qū)域信息；

工作掃描控制單元，用于根據(jù)高精度掃描區(qū)域和低精度掃描區(qū)域信息向旋轉(zhuǎn)電機發(fā)送掃描控制信號。

自適應(yīng)焊縫激光掃描控制方法，該方法包括以下步驟：

接收步驟，用于接收用戶輸入的掃描范圍、焊縫平均尺寸、單次掃描點數(shù)量和高精度掃描范圍信號，及激光功率和脈沖頻率信號；

激光控制步驟，用于根據(jù)激光功率和脈沖頻率信號向激光發(fā)射裝置發(fā)送激光控制信號；

初始掃描控制步驟，用于根據(jù)掃描范圍、焊縫平均尺寸、單次掃描點數(shù)量和高精度掃描范圍信號向旋轉(zhuǎn)電機發(fā)送掃描控制信號；

焊縫定位步驟，用于根據(jù)接收到的由敏感探測器發(fā)送的距離電信號計算焊縫信息，并向焊接機器人發(fā)送焊縫信息；

焊縫預(yù)測步驟，用于根據(jù)焊縫信息預(yù)測下一處焊縫信息，并預(yù)測下一步掃描的高精度掃描區(qū)域和低精度掃描區(qū)域信息；

工作掃描控制步驟，用于根據(jù)高精度掃描區(qū)域和低精度掃描區(qū)域信息向旋轉(zhuǎn)電機發(fā)送掃描控制信號，并在該步驟結(jié)束之后執(zhí)行焊縫定位步驟。