[發(fā)明專利]一種平面環(huán)形多極陣列電容焊縫跟蹤傳感器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811053586.2
• 申請日: 2018-09-10
• 公開（公告）號: CN109014501A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李湘文;吳宏寶;洪波;王英俊;李鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 湘潭大學(xué)
• 主分類號: B23K9/127
• 分類號: B23K9/127;B23K9/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種平面環(huán)形多極陣列電容焊縫跟蹤傳感器，應(yīng)用于焊接機(jī)器人自動化領(lǐng)域。本發(fā)明的技術(shù)要點(diǎn)為：該傳感器結(jié)構(gòu)采用了拼裝外殼與360^o旋轉(zhuǎn)滑環(huán)；拼裝外殼使傳感器裝拆便捷，并有效避免傳統(tǒng)一體外殼傳感器裝拆時(shí)對零部件的損傷，360^o旋轉(zhuǎn)滑環(huán)避免了導(dǎo)線纏繞，使傳感器能夠無限旋轉(zhuǎn)。該傳感器對工件表面進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掃描，采集電容值信號，利用反演算法對電容值信號進(jìn)行逆運(yùn)算，可反演出焊縫形貌。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單緊湊、價(jià)格低廉、抗干擾能力強(qiáng)、靈敏度高且穩(wěn)定性好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于焊接機(jī)器人自動化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種平面環(huán)形多極陣列電容焊縫跟蹤傳感器。

背景技術(shù)

在現(xiàn)代制造業(yè)中，焊接是僅次于裝配和機(jī)械加工的第三大產(chǎn)業(yè)，并且自動化焊接機(jī)器人、以及智能化焊接技術(shù)已經(jīng)成為焊接技術(shù)發(fā)展的主要趨勢。

隨著科技水平的進(jìn)步，越來越多的行業(yè)采用了自動化、智能化的焊接設(shè)備，人們對焊接質(zhì)量和技術(shù)的要求也越來越高。而焊縫的識別精度是影響焊接質(zhì)量最為關(guān)鍵的因素。針對焊縫的識別，以往的焊縫識別系統(tǒng)中通常采用CCD視覺傳感器、旋轉(zhuǎn)電弧傳感器、和磁控電弧傳感器等識別焊縫，而焊接過程中產(chǎn)生的高溫、弧光、煙塵、飛濺、電磁力、磁偏吹等不良因素會嚴(yán)重干擾上述傳統(tǒng)傳感器的識別精度和穩(wěn)定性，所以上述傳統(tǒng)傳感器很難準(zhǔn)確識別焊縫，故而嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量。

電容傳感器將位移量轉(zhuǎn)化為電容值變化量，不僅結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉，而且焊接過程中產(chǎn)生的不良因素對其信號采集影響較小，抗干擾能力強(qiáng)，靈敏度高。然而，目前在焊縫識別領(lǐng)域，利用電容傳感器對焊縫進(jìn)行識別的研究并不多見。

針對以上問題，亟待一種抗干擾能力強(qiáng)、靈敏度高、穩(wěn)定性好的電容傳感器用于焊縫的識別。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種平面環(huán)形多極陣列電容焊縫跟蹤傳感器，該傳感器結(jié)構(gòu)簡單、抗干擾能力強(qiáng)、靈敏度高、穩(wěn)定性好。

為達(dá)到此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

該平面環(huán)形多極陣列電容焊縫跟蹤傳感器主要由端蓋、拼裝外殼、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器、驅(qū)動電機(jī)、360°旋轉(zhuǎn)滑環(huán)、電極底襯及電容極板組成。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器位于驅(qū)動電機(jī)的上方，360°旋轉(zhuǎn)滑環(huán)位于驅(qū)動電機(jī)的下方，并由旋轉(zhuǎn)螺釘將360°旋轉(zhuǎn)滑環(huán)與電機(jī)旋轉(zhuǎn)軸固定，電極底襯位于360°旋轉(zhuǎn)滑環(huán)下方，電容極板嵌入電極底襯，并由十字定位塞將電容極板與電機(jī)旋轉(zhuǎn)軸固定。拼裝外殼分為上外殼與下外殼，安裝時(shí)先將驅(qū)動電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器依次置于上外殼，然后將360°旋轉(zhuǎn)滑環(huán)、電極底襯及電容極板依次套入電機(jī)旋轉(zhuǎn)軸，最后安裝下外殼，拆卸時(shí)操作順序反之即可。

該傳感器較傳統(tǒng)一體外殼電容傳感器有明顯的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，如公開號為2016102450666的“一種旋轉(zhuǎn)邊緣電容焊縫跟蹤傳感器”專利，安裝傳感器過程中，將旋轉(zhuǎn)編碼器、電容極板等零件套入電機(jī)旋轉(zhuǎn)軸時(shí)，由于零件與外殼間隙過小，操作不慎便會使其破損，甚至失效，拆卸時(shí)更是需要鑷子將零件慢慢拆卸以免零件與外殼產(chǎn)生摩擦而損壞，不能夠重復(fù)利用；由于旋轉(zhuǎn)編碼器的存在，電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度過大時(shí)，會使內(nèi)部導(dǎo)線纏繞，傳感器僅能實(shí)現(xiàn)往復(fù)旋轉(zhuǎn)掃描，故而降低了傳感器掃描范圍。而本發(fā)明中的傳感器采用拼裝外殼，裝拆電容極板等重要零件時(shí)并未安裝下外殼，故而不會受到外殼限制，有效避免了傳統(tǒng)一體外殼傳感器裝拆時(shí)對零部件的損傷，且360°旋轉(zhuǎn)滑環(huán)避免了導(dǎo)線纏繞，使電容極板能隨驅(qū)動電機(jī)同步無限旋轉(zhuǎn)，傳感器掃描范圍更大，可采集更多的電容值信號。