[發明專利]基于縱向磁場控制TIG焊電弧的V型坡口焊縫跟蹤方法

有效

• 申請號: 202110028177.2
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN112792435B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 李湘文;王璐;秦子濠;黃宏亮;劉鑒軻;羅權
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: B23K9/08
• 分類號: B23K9/08;B23K9/127;B23K9/32
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本發明涉及一種基于縱向磁場控制TIG焊電弧的V型坡口焊縫跟蹤方法，該系統包括焊槍，支架，勵磁線圈，電壓傳感器，計算機，傳感器保護裝置，共發射極電路裝置。其特征在于：該系統由縱向磁場發生裝置產生所需磁場，磁場發生裝置由直流電源為勵磁線圈提供穩定的勵磁電流，使焊接電弧中的帶電粒子進行高速旋轉，增大電弧傳導電流所經的路程，使電弧電壓隨著外加縱向磁場磁感應強度的增加而升高。將輸入電壓經過共發射極放大電路放大電壓信號，其中電壓傳感器一端連接在焊槍上，一端連接在工件上。通過電壓傳感器提取電弧經過放大后的電壓信號，經計算機分析處理，不斷調整焊槍位置，使焊槍對準焊縫中心位置。本發明整個焊縫跟蹤結構簡單，可操作性強，相對傳統焊縫跟蹤系統更為簡單，系統數據處理也相對來說更簡單。

技術領域

本發明涉及焊接自動化技術領域，具體設計一種基于縱向磁場、電壓傳感器與共發射極放大電路的焊縫跟蹤方法。

背景技術

在機械制造技術領域中，焊接技術一直是重要的研究領域。而焊接技術處理在發展的過程中對焊接質量以及焊接的經濟效益具備較高的要求,焊接工藝正在朝著專業化以及自動化的方向發展。焊接自動化技術屬于傳統化機械技術以及現代化科學技術之間的結合,在焊接的過程當中一定要進行嚴格的監督以及控制,這樣才可以保障焊接質量。隨著焊接技術逐漸趨向智能化、自動化發展。隨著對焊接質量和效率要求的提高，人工焊接成本的提髙，焊接機器人成為了一種實際應用最普遍的工業機器人，各行業對焊接機器人的需求量非常高，同時也對焊接機器人適應環境的能力和自動化程度提出了更高的要求。

外加磁場焊接技術是近些年來發展起來的一種新型焊接技術，在焊接過程中將外加磁場作用在電弧上，將影響電弧中帶電粒子的運動形式和電弧形態。由于磁場具有附屬裝置簡單，投入成本少，效率高，消耗能源低等特點，并可以顯著地改善焊接接頭質量，因此，利用外加磁場控制焊接過程具有廣泛的應用前景和重要的研究價值。

綜上所述，可以采用縱向磁場精準控制，完善焊縫跟蹤系統和方法來實現焊接機器人的自動焊縫跟蹤，提高焊縫跟蹤精準度。

發明內容

本發明的目的是通過控制縱向磁場進而控制帶電粒子的旋轉，再通過對比電壓值獲取焊槍與焊縫之間的偏差。該發明操作簡單，焊縫跟蹤精準。該系統包括焊槍，支架，勵磁線圈，電壓傳感器，計算機，傳感器保護裝置，共發射極放大電路裝置。結構簡單，焊縫跟蹤精度高。

一種基于縱向磁場控制TIG焊電弧的V型坡口焊縫跟蹤方法，其特征在于：該系統由縱向磁場發生裝置產生所需磁場，磁場發生裝置由直流電源為勵磁線圈提供穩定的勵磁電流。通過共發射極放大電路放大電壓信號。其中電壓傳感器一端連接在焊槍上，一端連接在工件上。通過電壓傳感器提取放大后的電弧電壓信號，經計算機分析處理，不斷調整焊槍位置，使焊槍對準焊縫中心位置。

具體方法如下：

本裝置由支架固定焊槍與勵磁線圈，為了避免焊接過程中的火花、飛濺等對檢測裝置的損害，電壓傳感器附近設有傳感器保護裝置。由直流電源為勵磁線圈提供穩定的勵磁電流，將支架上部左端勵磁線圈通電，此時將產生縱向磁場。再將支架下部左端勵磁線圈通電，除該勵磁線圈產生的磁感線，還將有一部分磁感線從支架上部左端勵磁線圈穿過工件，到支架下部左端勵磁線圈。從而產生穿過 TIG焊電弧左半部分的縱向磁場。通過共發射極放大電路放大電壓信號，再根據電壓傳感器獲取電弧電壓值U₁。同理，再將支架上部右端勵磁線圈通電和下部右端勵磁線圈通電，除勵磁線圈自身產生的磁感線，還將有一部分磁感線從支架上部右端勵磁線圈穿過工件，到支架下部右端勵磁線圈。從而產生穿過電弧右半部分的縱向磁場。通過共發射極放大電路放大電壓信號，再根據電壓傳感器獲取電弧電壓值U₂。針對V型坡口形貌，再將U₁與U₂值輸入計算機，根據U1與 U2大小對比獲取焊縫左右偏差，調節焊槍位置，實現實時焊縫跟蹤。