專利名稱：光電傳感器式焊縫自動(dòng)跟蹤控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種焊接技術(shù)，特別是一種用于焊接工藝進(jìn)行焊縫自動(dòng)跟蹤的控制方法。
背景技術(shù)：
焊接過(guò)程自動(dòng)控制系統(tǒng)所要解決的主要問題是焊縫自動(dòng)跟蹤。目前通常采用的焊縫跟蹤傳感器是光學(xué)傳感器，采用光學(xué)傳感器的焊縫跟蹤系統(tǒng)中，一種是以通過(guò)結(jié)構(gòu)光三維視覺傳感器獲取焊縫位置信息來(lái)實(shí)現(xiàn)焊縫自動(dòng)跟蹤，另一種是采用CCD電荷藕合傳感器來(lái)檢測(cè)坡口形狀和位置從而進(jìn)行控制跟蹤，這兩種焊縫自動(dòng)跟蹤控制方法的精度雖較高，但這兩種方法的控制系統(tǒng)及計(jì)算過(guò)程均很復(fù)雜，成本高。
光電傳感器式電弧跟蹤偏差檢測(cè)方法目前研究最多，技術(shù)也比較成熟。就采用普通光源間接檢測(cè)焊縫的方法而言，也有很多不同的形式。其原理是利用簡(jiǎn)單的光電元件檢測(cè)坡口棱邊或人工白色標(biāo)志帶，根據(jù)輸出的偏差信號(hào)來(lái)間接判斷焊縫的位置，從而控制焊炬的運(yùn)動(dòng)，達(dá)到焊縫跟蹤的目的。顯然這種跟蹤檢測(cè)精度受焊炬高度、坡口棱邊或人工白色標(biāo)志帶的精度影響較大，為此應(yīng)設(shè)計(jì)專門的焊炬高低位置傳感器和相應(yīng)的焊炬高低調(diào)節(jié)裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種電路簡(jiǎn)單、成本較低、靈敏度和精確度高、可靠性好的光電傳感器式焊縫自動(dòng)跟蹤控制方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是它包括光電傳感器和波形發(fā)生器，通過(guò)波形發(fā)生器控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)而控制焊炬的運(yùn)動(dòng)，其特征是光電傳感器的光源采用普通光源，光電元件屏上并排安裝有三只光敏晶體管，即左光敏管DL、中間光敏管DM和右光敏管DR以及保護(hù)電阻，光電傳感器檢測(cè)產(chǎn)生偏差信號(hào)經(jīng)過(guò)運(yùn)算比較電路、放大隔離整形電路和信號(hào)轉(zhuǎn)換譯碼電路，接波形發(fā)生器接焊炬電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。運(yùn)算比較電路由2個(gè)以上的運(yùn)算放大器組成，放大隔離整形電路由2個(gè)以上的運(yùn)算放大器和分壓電阻組成，信號(hào)轉(zhuǎn)換譯碼電路由運(yùn)算放大器和非門構(gòu)成。
最典型的控制方法是光電傳感器的左光敏管DL、中間光敏管DM和右光敏管DR接由運(yùn)算放大器U1、運(yùn)算放大器U2構(gòu)成的運(yùn)算比較電路，接由運(yùn)算放大器U3、運(yùn)算放大器U4和可調(diào)電阻VR構(gòu)成的放大隔離整形電路，接由運(yùn)算放大器U5和非門U6A構(gòu)成的信號(hào)轉(zhuǎn)換譯碼電路，接波形發(fā)生器。
本發(fā)明是利用有白線處反光量較大，采用光電傳感器檢測(cè)焊縫邊沿人工白線的位置情況，根據(jù)其是否偏移情況產(chǎn)生偏差信號(hào)，將偏差信號(hào)經(jīng)過(guò)運(yùn)算比較，放大隔離整形以及信號(hào)轉(zhuǎn)換譯碼之后，判斷焊炬是否偏離焊縫，通過(guò)波形發(fā)生器控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)從而控制焊炬的運(yùn)動(dòng)，達(dá)到焊縫跟蹤的目的。其主要特征在于所采用的技術(shù)是采用普通光源，利用簡(jiǎn)單的光電元件檢測(cè)焊縫邊沿人工白線，根據(jù)輸出的偏差信號(hào)，采用多重比較和譯碼的方式來(lái)間接判斷焊縫的位置，從而控制焊炬的運(yùn)動(dòng)，達(dá)到焊縫跟蹤的目的。
綜上所述，它是一種采用普通光源和紅外光電元件陣列檢測(cè)焊縫處人工白色標(biāo)志帶以實(shí)現(xiàn)焊縫自動(dòng)跟蹤的方法，由于采用了多重比較和譯碼的方式，降低了焊炬高度和人工白色標(biāo)志帶精度對(duì)焊縫自動(dòng)跟蹤控制系統(tǒng)精度的影響，使計(jì)算過(guò)程和電路結(jié)構(gòu)極大簡(jiǎn)化，降低了成本。實(shí)際焊接工藝試驗(yàn)證明系統(tǒng)跟蹤精度高，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，實(shí)用性強(qiáng)。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1是本發(fā)明的方框原理圖。
圖2是本發(fā)明的控制電路原理圖。
圖3是光電傳感器的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式
由圖1至圖2可知，本發(fā)明的方法是利用劃在工件接縫一側(cè)2～4毫米寬的白線作為跟蹤檢測(cè)對(duì)象。其光電傳感器由普通小電珠、光敏晶體管、光電元件屏、凸透鏡和凹透鏡等組成，其光源經(jīng)凹透鏡在工件上形成一個(gè)長(zhǎng)方形光斑，這個(gè)光斑又經(jīng)凹透鏡和凸透鏡在光電元件屏上形成一個(gè)放大了的反射光斑；在光電元件屏上并排安裝有三只光敏晶體管，分別是左光敏管DL、中間光敏管DM和右光敏管DR，當(dāng)工件上的白線位于光斑中心位置時(shí)，中間光敏管DM受光最強(qiáng)，中間光敏管DM的輸出信號(hào)UM較強(qiáng)；而左光敏管DL和右光敏管DR的受光量基本相等，左光敏管DL的輸出信號(hào)UL和右光敏管DR的輸出信號(hào)UR較小且近似相等。當(dāng)工件上的白線相對(duì)于光斑中心有偏差時(shí)，如當(dāng)白線相對(duì)于光斑中心偏左時(shí)，左光敏管DL受光最強(qiáng)，左光敏管DL的輸出信號(hào)UL較強(qiáng)；中間光敏管DM和右光敏管DR的受光量較弱，中間光敏管DM和右光敏管DR的輸出信號(hào)UM、UR也相對(duì)較?。煌懋?dāng)白線相對(duì)于光斑中心偏右時(shí)，右光敏管DR的輸出信號(hào)UR較強(qiáng)；中間光敏管DM和左光敏管DL的輸出信號(hào)UM、UL較弱。
當(dāng)工件上的白線位于光斑中心位置時(shí)，UM為高電平，UL和UR為低電平，經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器U1、運(yùn)算放大器U2運(yùn)算比較處理，運(yùn)算放大器U3、運(yùn)算放大器U4放大隔離整形后，在運(yùn)算放大器U5和非門U6A處信號(hào)轉(zhuǎn)換譯碼，在O1輸出為低電平，O2輸出為任意。類似的，當(dāng)工件上的白線位于光斑中心位置偏左或偏右時(shí)，輸出信號(hào)O1與O2均不同。如下表所示

輸出信號(hào)O1與O2接波形發(fā)生器，不同的輸出信號(hào)使波形發(fā)生器產(chǎn)生不同的波形，控制焊炬電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路從而控制焊炬的運(yùn)動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種光電傳感器式焊縫自動(dòng)跟蹤控制方法，它包括光電傳感器和波形發(fā)生器，通過(guò)波形發(fā)生器控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)而控制焊炬的運(yùn)動(dòng)，其特征是光電傳感器的光源采用普通光源，光電元件屏上并排安裝有三只光敏晶體管，即左光敏管DL、中間光敏管DM和右光敏管DR以及保護(hù)電阻，光電傳感器檢測(cè)產(chǎn)生偏差信號(hào)經(jīng)過(guò)運(yùn)算比較電路、放大隔離整形電路和信號(hào)轉(zhuǎn)換譯碼電路，接波形發(fā)生器接焊炬電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電傳感器式焊縫自動(dòng)跟蹤控制方法，其特征是運(yùn)算比較電路由2個(gè)以上的運(yùn)算放大器組成，放大隔離整形電路由2個(gè)以上的運(yùn)算放大器和分壓電阻組成，信號(hào)轉(zhuǎn)換譯碼電路由運(yùn)算放大器和非門構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光電傳感器式焊縫自動(dòng)跟蹤控制方法，其特征是光電傳感器的左光敏管DL、中間光敏管DM和右光敏管DR接由運(yùn)算放大器U1、運(yùn)算放大器U2構(gòu)成的運(yùn)算比較電路，接由運(yùn)算放大器U3、運(yùn)算放大器U4和可調(diào)電阻VR構(gòu)成的放大隔離整形電路，接由運(yùn)算放大器U5和非門U6A構(gòu)成的信號(hào)轉(zhuǎn)換譯碼電路，接波形發(fā)生器。
全文摘要
一種光電傳感器式焊縫自動(dòng)跟蹤控制方法，它屬于一種焊接控制方法。它主要是解決現(xiàn)有的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)算復(fù)雜、成本高等技術(shù)問題。其技術(shù)方案要點(diǎn)是光電傳感器的光源采用普通光源，光電元件屏上并排安裝有三只光敏晶體管，即左光敏管DL、中間光敏管DM和右光敏管DR，光電傳感器檢測(cè)產(chǎn)生偏差信號(hào)經(jīng)過(guò)運(yùn)算比較電路、放大隔離整形電路和信號(hào)轉(zhuǎn)換譯碼電路，接波形發(fā)生器接焊炬電機(jī)驅(qū)動(dòng)。由于采用了多重比較和譯碼的方式，降低了焊炬高度和人工白色標(biāo)志帶精度對(duì)焊縫自動(dòng)跟蹤控制系統(tǒng)精度的影響，使計(jì)算過(guò)程和電路結(jié)構(gòu)極大簡(jiǎn)化。實(shí)際焊接工藝試驗(yàn)證明系統(tǒng)跟蹤精度高，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，實(shí)用性強(qiáng)。
文檔編號(hào)B23K9/127GK1513636SQ03118399
公開日2004年7月21日 申請(qǐng)日期2003年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月22日
發(fā)明者洪波, 尹懿, 黃 俊, 屈岳波, 袁燦, 涂海湘, 洪 波 申請(qǐng)人:湘潭大學(xué)