[發明專利]一種馬鞍形空間曲線的焊接控制系統

在審

• 申請號: 201710397156.1
• 申請日: 2017-05-31
• 公開（公告）號: CN107020468A
• 公開（公告）日: 2017-08-08
• 發明（設計）人: 魏敏;薛良豪;楊濤;盧永鑫;張鋒;施寧強;張志陽
• 申請（專利權）人: 石河子大學
• 主分類號: B23K37/00
• 分類號: B23K37/00;B23K9/127
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種馬鞍形空間曲線的焊接控制系統，其特征在于：包括如下步驟

（1）根據焊接需求，在控制面板輸入各項焊接工藝參數，軌跡計算模塊按照預設編寫在多軸運動控制卡里面的插補算法和程序計算出理想的馬鞍形焊縫軌跡，將生成的焊接軌跡參數傳輸至控制系統；手工對焊槍位置進行調整，將焊縫的最高點作為馬鞍形焊接軌跡的初始起點；

（2）電機驅動模塊接入主軸回轉運動電機、橫向進給運動電機、縱向進給運動電機和焊槍擺動電機，驅動各執行機構完成馬鞍形焊縫的軌跡運動；在試運行階段，電機驅動模塊收到控制系統的信號，驅動電機帶動執行機構做相應的軌跡運動，在焊槍運行過程中，通過工作人員干預，根據實際工況對理想軌跡的部分軌跡點進行一定的插補算法調整，使其滿足實際需求；

（3）結構光跟蹤傳感器安置在焊槍的前面,并且與焊槍固定，將焊槍的實時位置反饋給運動實時跟蹤模塊；焊接過程中，CCD攝像機將采集到的圖像傳送到圖像采集卡，經過A/D轉換后，將信號送入控制系統的運動實時跟蹤模塊進行處理，得到偏差信號后由電機驅動模塊控制伺服電機，對執行機構的運動進行調整以及對結構光跟蹤傳感器和焊槍的位置調整,實現對焊縫的跟蹤；

（4）DSP控制系統根據運動實時跟蹤模塊反饋的焊槍當前位置，至少計算出當前焊槍的擺動角度和落差量，并傳輸至控制面板進行呈現。

2.根據權利要求1述的一種馬鞍形空間曲線的焊接控制系統，其特征在于：所述步驟（2）中軌跡試運行步驟具體包括：

步驟1：將焊接機器人移動到調整起點，即馬鞍形焊縫最高點位置；

步驟2：按下控制面板上的“試運行”按鈕，焊接設備會自動沿著理想軌跡運動；

步驟3：當有需要調整的軌跡點時，按下“暫停”按鈕，設備會停止運動，此時工作人員可以通過調整橫向進給機構、縱向進給機構和焊槍擺動機構使焊槍末端到達合理的位置；按下“繼續”按鈕，控制系統軟件會根據一定的插補算法對調整點前后各一段距離進行平滑處理，然后根據調整后的新軌跡，繼續運動；

步驟4：如果遇到下一個需要調整的軌跡點，重復步驟（2）、（3），到整條軌跡調整完成。

3.根據權利要求1所述的一種馬鞍形空間曲線的焊接控制系統，其特征在于：所述步驟（3）實現對焊縫的實時跟蹤具體步驟為：圖像采集卡采集CCD攝像機所拍攝的焊縫圖片，經過A/D轉換成數字信號后傳送給運動實時跟蹤模塊，接著調用圖像處理程序進行圖像預處理（濾波、增強等）和圖像后處理（抽取焊縫中心線、檢測特征信號點）,將處理后的偏差信號傳給DSP控制系統，系統得到信號后，由電機驅動模塊操縱伺服電機控制橫向、縱向和焊槍的擺動執行機構完成相應的進給運動調整以及結構光跟蹤傳感器和焊槍的位置調整,實現對焊縫的跟蹤。

4.一種馬鞍形空間曲線的焊接控制系統，其特征在于：焊接機器人控制系統結構包括如下幾個部分

（1）DSP控制系統，分別接入控制面板和三大軟件模塊，其作用是根據控制面板輸入的各項焊接參數，計算出馬鞍形的焊接軌跡，并生產焊接軌跡參數傳輸至電機驅動模塊；

（2）控制面板，連接控制系統，在界面上根據焊接要求，輸入不同筒體、接管直徑、焊接速度等工藝參數，傳送給控制系統，計算出不同的馬鞍形焊縫軌跡，滿足焊接需求；

（3）電機驅動模塊，接入主軸回轉運動電機、橫向進給運動電機、縱向進給運動電機和焊槍擺動電機，驅動各執行機構完成馬鞍形焊縫的軌跡運動；

（4）軌跡計算模塊，根據控制面板輸入的焊接工藝參數，計算出理想的馬鞍形焊縫軌跡，并在試運行階段，根據實際焊接要求，對理想軌跡的部分軌跡點進行一定的插補算法調整；

（5）運動實時跟蹤模塊，根據結構光跟蹤傳感系統采集的焊縫圖像，經A/D轉換后，調用圖像處理程序，進行圖像預處理，將處理后的偏差信號傳給DSP控制系統，電機驅動模塊根據控制系統傳送的信號，操縱伺服電機完成相應的進給運動以及結構光跟蹤傳感器和焊槍的位置調整,實現對焊縫的跟蹤。

5.根據權利要求要求4所述的一種馬鞍形空間曲線的焊接控制系統，其特征在于：所述伺服電機至少為四個，分別用于帶動焊槍在橫向、縱向兩個方向上的往復移動、焊槍的擺動以及主軸的回轉運動。