[發明專利]一種基于雙傳感式的管管相交相貫線焊縫跟蹤方法

有效

• 申請號: 201810046610.3
• 申請日: 2018-01-17
• 公開（公告）號: CN108202185B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 洪波;陳實;蘆川;譚熾泉;屈原緣
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: B23K31/02
• 分類號: B23K31/02;B23K37/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于雙傳感式的管管相交相貫線焊縫跟蹤方法，其特征在于：雙傳感式機構調節雙傳感器在空間一定角度內的位姿，便于檢測到完整準確的焊縫和熔池信息，并采用一種混連型多傳感器數據融合的工作流程結構，結合SVD分解原理和Bar-shalom算法，實現對焊縫跟蹤信息數據的高效處理；該方法采用的跟蹤系統包括雙傳感式機構，焊縫信息接收和處理器、轉換器、雙傳感運動控制器，焊槍俯仰角步進電機；其核心是在相貫線焊縫焊接過程中雙傳感式機構能夠隨時調節兩個傳感器傳感頭的空間方位，總能夠使得前后兩個傳感器分別檢測到全面準確的相貫線焊縫信息和熔池信息；前后兩個傳感器分別將所獲取的數據信息傳輸到焊縫信息接收與處理器器，將焊縫信息數據與焊縫空間曲線方程進行基于SVD分解原理的第一次融合，將熔池信息數據與上述融合數據進行基于Bar-shalom算法的第二次數據融合，得到焊縫跟蹤偏差；本方法是基于一種全狀態閉環反饋控制的相貫線焊縫跟蹤，可以顯著提高相貫線焊縫跟蹤的精度； 其中雙傳感式機構的特點是：該機構包括一個接觸式光電傳感器、一個紅外光學傳感器、兩個傳感器擺臂、兩個伺服電機b， c，兩塊伺服電機安裝板，兩個伺服驅動器和一個類球閥活動關節；雙傳感器分別置于焊槍前后兩側，根據焊接方向接觸式光電傳感器在焊槍前方，紅外光學傳感器在焊槍后方；接觸式光電傳感器和紅外光學傳感器分別裝配在前后傳感器擺臂上，前后傳感器擺臂與伺服電機b，c相連，設計類球閥活動關節帶有兩根輸出軸，伺服電機b，c分別通過安裝板與類球閥活動關節的輸出軸①和輸出軸②連接，類球閥活動關節裝置套在焊槍軸上；設計類球閥活動關節內部包括圓柱凸輪扇形擺盤機構和空間四桿機構，兩個機構的從動件分別與輸出軸①和輸出軸②固連，主動件部分與正反轉電機軸固連；在焊接過程中，前后兩個傳感器均可通過類球閥活動關節裝置繞焊槍在空間一定角度范圍內旋轉，從而傳感器可隨時調節方位使得傳感頭能夠在過程中一直保持在良好的檢測位置，使接觸式光學傳感器和紅外光學傳感器總能夠分別檢測到全面準確的相貫線焊縫信息和熔池信息。

2.根據權利要求1所述的基于雙傳感式的管管相交相貫線焊縫跟蹤方法，其中混連型多傳感器數據融合的工作流程是：將前置的接觸式光電傳感器檢測到的焊縫信息進行預處理后與管管相交的相貫線焊縫空間曲線方程進行基于SVD分解原理的第一次融合，與此同時紅外光學傳感器將接收到的反映熔池信息的信號光在經過信號處理后與上述融合數據進行基于Bar-shalom算法的第二次數據融合，得到焊縫跟蹤偏差，然后通過轉換器轉變為焊槍在空間的位移參數，控制器發出糾偏信號，驅使焊槍俯仰角步進電機帶動焊槍產生相應的運動，實現精確的相貫線焊縫軌跡跟蹤。