[發明專利]基于線陣CCD的焊縫自動跟蹤裝置及方法

在審

• 申請號: 201711224253.7
• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN107738023A
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發明（設計）人: 吳希杰;吳艾旻
• 申請（專利權）人: 威海職業學院
• 主分類號: B23K9/127
• 分類號: B23K9/127
• 代理公司: 威海科星專利事務所37202
• 代理人: 孫小棟

1.一種應用基于線陣CCD的焊縫自動跟蹤裝置的焊縫自動跟蹤方法，其特征在于，所述基于線陣CCD的焊縫自動跟蹤裝置包括線陣CCD模塊、主控制器、伺服驅動器、聯動機構、行走機構、焊劑盒和機頭；

所述聯動機構包括機架、電機支架、工作臺、機頭安裝架、上導軌組件、下導軌組件、絲杠副、伺服電機和聯軸器，所述電機支架與機架連接，所述伺服電機與電機支架連接；所述機架包括支撐梁、底座、上安裝梁、下安裝梁、左頭安裝板和絲杠支撐座安裝板，所述下安裝梁與支撐梁的上端連接，所述上安裝梁和下安裝梁平行設置，所述左頭安裝板與下安裝梁的左端垂直連接，所述絲杠支撐座安裝板與下安裝梁的右端垂直連接；所述上安裝梁的左端與左頭安裝板垂直連接，所述上安裝梁的右端與絲杠支撐座安裝板垂直連接；

所述上導軌組件與上安裝梁連接，下導軌組件與下安裝梁連接；所述上導軌組件和下導軌組件分別設有滑塊；

所述絲杠支撐座安裝板上連接有絲杠支撐座，所述絲杠副的左端通過聯軸器與伺服電機的輸出軸連接，所述絲杠副的右端與絲杠支撐座連接；

所述工作臺的內側面垂直連接有螺母座，所述絲杠副上的螺母與螺母座連接，所述上導軌組件和下導軌組件上的滑塊分別與工作臺的內側面連接；所述機頭安裝架與工作臺的外側面連接；

所述底座固定連接在行走機構上；所述機頭連接于機頭安裝架上，焊劑盒連接于機頭安裝架上，所述線陣CCD模塊連接于焊劑盒上；

所述線陣CCD模塊與主控制器電連接，所述主控制器的輸出端與伺服驅動器的輸入端連接，伺服驅動器的輸出端與伺服電機連接；

所述主控制器為STC15W4K單片機，STC15W4K單片機與伺服驅動器之間設有光耦，STC15W4K單片機的第1引腳與伺服驅動器的端口連接，STC15W4K單片機的第2引腳與伺服驅動器的端口連接，伺服驅動器的使能端口與光耦的集電極連接，光耦的發射極接地，光耦的陽極通過電阻接電源VCC，光耦的陰極與STC15W4K單片機的第5引腳連接；STC15W4K單片機采用位置脈沖模式控制伺服驅動器；

按照行走機構的行進方向，線陣CCD模塊上的鏡頭位于機頭的前方，機頭與線陣CCD模塊對齊，機頭的位置對應于線陣CCD模塊的中心；

所述焊縫自動跟蹤方法包括以下步驟：

(1)系統初始化；

(2)通過聯動機構調整機頭至機械原點，使機頭與待焊接工件的焊縫對中，線陣CCD模塊上的鏡頭檢測的掃描線與焊縫方向垂直；線陣CCD模塊本身具有N個像素點，定義第N/2像素點為線陣CCD模塊的中心；

(3)啟動行走機構對工件進行焊接作業；

(4)安裝于機頭前方的線陣CCD模塊連續檢測焊縫的單行圖像信息，輸出每行n個像素點的模擬電信號，送至STC15W4K單片機的ADC端口；

(5)STC15W4K單片機的ADC模塊把焊縫模擬電信號轉換為n個像素點的數字信號；

(6)STC15W4K單片機設定線陣CCD模塊中心的像素點的序號N/2為中心基準閾值；STC15W4K單片機將每個像素數據與前后相鄰像素數據相加后求平均值，再對計算出的n個平均值從大到小排列，取最小值，這個最小值對應的像素就是焊縫中心點，相應的序號為Nmid；

判斷Nmid是否大于中心基準閾值N/2，如果是，則通過公式(Nmid-N/2)*a/b計算輸出給伺服驅動器的脈沖個數，進入步驟(7)；否則通過公式(N/2-Nmid)*a/b計算輸出給伺服驅動器的脈沖個數，進入步驟(8)；脈沖個數計算公式中a/b表示伺服驅動器電子齒輪比；

(7)STC15W4K單片機發送脈沖串給伺服驅動器，伺服驅動器根據STC15W4K單片機的指令控制伺服電機正轉，從而帶動機頭向右位移與焊縫對中；

(8)STC15W4K單片機發送脈沖串給伺服驅動器，伺服驅動器根據STC15W4K單片機的指令控制伺服電機反轉，從而帶動機頭向左位移與焊縫對中。

2.根據權利要求1所述的焊縫自動跟蹤方法，其特征在于，所述步驟(2)中，線陣CCD模塊本身具有的像素點個數N為128，所述步驟(4)中，n為128。