專利名稱:光電傳感器式焊縫自動跟蹤控制方法
所屬技術(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)行焊縫自動跟蹤的控制方法。
背景技術(shù)：
焊接過程自動控制系統(tǒng)所要解決的主要問題是焊縫自動跟蹤。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，一種是以通過結(jié)構(gòu)光三維視覺傳感器獲取焊縫位置信息來實現(xiàn)焊縫自動跟蹤，另一種是采用CCD電荷藕合傳感器來檢測坡口形狀和位置從而進(jìn)行控制跟蹤，這兩種焊縫自動跟蹤控制方法的精度雖較高，但這兩種方法的控制系統(tǒng)及計算過程均很復(fù)雜，成本高。
光電傳感器式電弧跟蹤偏差檢測方法目前研究最多，技術(shù)也比較成熟。就采用普通光源間接檢測焊縫的方法而言，也有很多不同的形式。其原理是利用簡單的光電元件檢測坡口棱邊或人工白色標(biāo)志帶，根據(jù)輸出的偏差信號來間接判斷焊縫的位置，從而控制焊炬的運動，達(dá)到焊縫跟蹤的目的。顯然這種跟蹤檢測精度受焊炬高度、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，通過波形發(fā)生器控制電機(jī)驅(qū)動信號而控制焊炬的運動，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，光電傳感器檢測產(chǎn)生偏差信號經(jīng)過運算比較電路、放大隔離整形電路和信號轉(zhuǎn)換譯碼電路，接波形發(fā)生器接焊炬電機(jī)驅(qū)動電路。運算比較電路由2個以上的運算放大器組成，放大隔離整形電路由2個以上的運算放大器和分壓電阻組成，信號轉(zhuǎn)換譯碼電路由運算放大器和非門構(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接由運算放大器U1、運算放大器U2構(gòu)成的運算比較電路，接由運算放大器U3、運算放大器U4和可調(diào)電阻VR構(gòu)成的放大隔離整形電路，接由運算放大器U5和非門U6A構(gòu)成的信號轉(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，將偏差信號經(jīng)過運算比較，放大隔離整形以及信號轉(zhuǎn)換譯碼之后，判斷焊炬是否偏離焊縫，通過波形發(fā)生器控制電機(jī)驅(qū)動信號從而控制焊炬的運動，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，利用簡單的光電元件檢測焊縫邊沿人工白線，根據(jù)輸出的偏差信號，采用多重比較和譯碼的方式來間接判斷焊縫的位置，從而控制焊炬的運動，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焊縫處人工白色標(biāo)志帶以實現(xiàn)焊縫自動跟蹤的方法，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)志帶精度對焊縫自動跟蹤控制系統(tǒng)精度的影響，使計算過程和電路結(jié)構(gòu)極大簡化，降低了成本。實際焊接工藝試驗證明系統(tǒng)跟蹤精度高，運行穩(wěn)定可靠，實用性強(qiáng)。



下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
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。
具體實施方式
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對象。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長方形光斑，這個光斑又經(jīng)凹透鏡和凸透鏡在光電元件屏上形成一個放大了的反射光斑；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，中間光敏管DM受光最強(qiáng)，中間光敏管DM的輸出信號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UL和右光敏管DR的輸出信號UR較小且近似相等。當(dāng)工件上的白線相對于光斑中心有偏差時，如當(dāng)白線相對于光斑中心偏左時，左光敏管DL受光最強(qiáng)，左光敏管DL的輸出信號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UM、UR也相對較小；同理當(dāng)白線相對于光斑中心偏右時，右光敏管DR的輸出信號UR較強(qiáng)；中間光敏管DM和左光敏管DL的輸出信號UM、UL較弱。
當(dāng)工件上的白線位于光斑中心位置時，UM為高電平，UL和UR為低電平，經(jīng)過運算放大器U1、運算放大器U2運算比較處理，運算放大器U3、運算放大器U4放大隔離整形后，在運算放大器U5和非門U6A處信號轉(zhuǎn)換譯碼，在01輸出為低電平，02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，輸出信號01與02均不同。如下表所示


輸出信號O1與O2接波形發(fā)生器，不同的輸出信號使波形發(fā)生器產(chǎn)生不同的波形，控制焊炬電機(jī)驅(qū)動電路從而控制焊炬的運動。
權(quán)利要求
1.一種光電傳感器式焊縫自動跟蹤控制方法，它包括光電傳感器和波形發(fā)生器，通過波形發(fā)生器控制電機(jī)驅(qū)動信號而控制焊炬的運動，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，光電傳感器檢測產(chǎn)生偏差信號經(jīng)過運算比較電路、放大隔離整形電路和信號轉(zhuǎn)換譯碼電路，接波形發(fā)生器接焊炬電機(jī)驅(qū)動電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的光電傳感器式焊縫自動跟蹤控制方法，其特征是運算比較電路由2個以上的運算放大器組成，放大隔離整形電路由2個以上的運算放大器和分壓電阻組成，信號轉(zhuǎn)換譯碼電路由運算放大器和非門構(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)接由運算放大器(U1)、運算放大器(U2)構(gòu)成的運算比較電路，接由運算放大器(U3)、運算放大器(U4)和可調(diào)電阻(VR)構(gòu)成的放大隔離整形電路，接由運算放大器(U5)和非門(U6A)構(gòu)成的信號轉(zhuǎn)換譯碼電路，接波形發(fā)生器。
專利摘要
一種光電傳感器式焊縫自動跟蹤控制方法，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)和運算復(fù)雜、成本高等技術(shù)問題。其技術(shù)方案要點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，光電傳感器檢測產(chǎn)生偏差信號經(jīng)過運算比較電路、放大隔離整形電路和信號轉(zhuǎn)換譯碼電路，接波形發(fā)生器接焊炬電機(jī)驅(qū)動。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)志帶精度對焊縫自動跟蹤控制系統(tǒng)精度的影響，使計算過程和電路結(jié)構(gòu)極大簡化。實際焊接工藝試驗證明系統(tǒng)跟蹤精度高，運行穩(wěn)定可靠，實用性強(qiáng)。
文檔編號B23K9/127GKCN1241710SQ03118399
公開日2006年2月15日 申請日期2003年5月22日
發(fā)明者洪波, 尹懿, 黃 俊, 屈岳波, 袁燦, 涂海湘 申請人:湘潭大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan