[發明專利]一種圓筒自動化焊接設備及方法

有效

• 申請號: 202011364535.9
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112548420B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 張英杰;石國園;朱逸風;李旗;張宇翔
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B23K37/02
• 分類號: B23K37/02;B23K37/053;B23K37/047;B23K37/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 張海平

本發明公開一種圓筒自動化焊接設備及方法，圓筒自動化焊接設備，包括焊接滑臺、激光傳感器、焊接豎桿、焊槍、圓筒支撐輪、圓筒驅動輪、編碼器、驅動電機、上位機和控制器，圓筒支撐輪和圓筒驅動輪平行，圓筒驅動輪與驅動電機連接，編碼器同軸安裝于圓筒驅動輪上，焊接滑臺設置于圓筒支撐輪和圓筒驅動輪的一側，焊接豎桿設置于焊接滑臺上，焊槍和激光傳感器設置于焊接豎桿上，上位機與控制器連接，焊接滑臺、激光傳感器、編碼器和驅動電機均與控制器電連接。本發明能在焊接過程中很好地適應圓筒的外輪廓變化，實現了自動化，降低了工人勞動強度，提高了工作效率和焊接質量。

技術領域

本發明屬于自動化焊接設備領域，具體涉及是一種圓筒自動化焊接設備及方法。

背景技術

自動化焊接已經逐漸取代人工焊接，目前圓筒狀工件的焊接還需要人手工進行。有些圓筒存在變形，其外輪廓不是完全理想的圓形，需要人工進行焊接，工作效率較低。

發明內容

針對現有圓筒焊接存在的不足，本發明的目的是提供一種圓筒自動化焊接設備及方法，以解決現有技術不能完成自動化焊接的問題，提高工作效率。

本發明采用的技術方案如下：

一種圓筒自動化焊接設備，包括焊接滑臺、激光傳感器、焊接豎桿、焊槍、圓筒支撐輪、圓筒驅動輪、編碼器、驅動電機、上位機和控制器，圓筒支撐輪和圓筒驅動輪平行，圓筒驅動輪與驅動電機連接，編碼器同軸安裝于圓筒驅動輪上，焊接滑臺設置于圓筒支撐輪和圓筒驅動輪的一側，焊接豎桿設置于焊接滑臺上，焊槍和激光傳感器設置于焊接豎桿上，上位機與控制器連接，焊接滑臺、激光傳感器、編碼器和驅動電機均與控制器電連接。

優選的，焊接豎桿采用伸縮桿。

優選的，焊槍和焊接豎桿之間通過鉸鏈連接。

本發明還提供了一種圓筒自動化焊接方法，采用本發明如上所述的圓筒自動化焊接設備進行，包括如下過程：

調整設備：將待焊接圓筒放置在圓筒支撐輪和圓筒驅動輪上，調整焊接滑臺的滑動方向為靠近和遠離待焊接圓筒的方向，將激光傳感器調節到和待焊接圓筒的中心在同一高度，調整激光傳感器的線光源和待焊接圓筒的軸線垂直，調整焊槍至焊接位；

獲取進給量：圓筒驅動輪驅動待焊接圓筒旋轉；在待焊接圓筒旋轉的過程中，激光傳感器對圓筒外輪廓進行測量；根據激光傳感器的測量結果，獲取焊槍和焊接滑臺的進給量；

圓筒焊接：圓筒驅動輪驅動待焊接圓筒旋轉，焊槍對待焊接圓筒進行焊接，焊槍對待焊接圓筒進行焊接時，焊槍和焊接滑臺根據進給量進行移動。

優選的，激光傳感器對圓筒外輪廓進行測量時，包括如下過程：

數據采集：設置激光傳感器采樣頻率和驅動電機的轉速，圓筒驅動輪驅動待焊接圓筒旋轉，激光傳感器從待焊接圓筒上的起始采樣點開始連續采樣，當待焊接圓筒轉過一圈后采樣停止，得到一組待焊接圓筒外輪廓點云數據；

坐標變換：通過坐標變換將得到的待焊接圓筒外輪廓點云數據轉換到與待焊接圓筒平行的一平面內，坐標原點為圓筒支撐輪與圓筒驅動輪的中垂面和激光傳感器同高度水平線之間的交點；

數據擬合：根據坐標變換的結果，利用橢圓擬合算法擬合出待焊接圓筒的外輪廓。

優選的，橢圓擬合算法中采用的橢圓的非標準方程如下：

其中，A,B,C,D,E分別表示橢圓表達式中的待擬合參數，(x_i,y_i)為每次采集到的數據點轉化到與待焊接圓筒平行的平面內的二維坐標，N為每組采樣點的個數。

優選的，根據橢圓的非標準方程，通過最小二乘法對每組采樣點分別進行橢圓的非標準方程擬合。