專利名稱：光電傳感器式焊縫自動跟蹤控制裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于焊接工藝的裝置，特別是一種用于焊接工藝進行焊縫自動跟蹤的控制裝置。
背景技術：
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傳感器，采用光學傳感器的焊縫跟蹤系統(tǒng)中，一種是以通過結構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行控制跟蹤，這兩種焊縫自動跟蹤控制裝置的精度雖較高，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志帶的精度影響較大，為此應設計專門的焊炬高低位置傳感器和相應的焊炬高低調節(jié)裝置。

發(fā)明內容
本實用新型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裝置。
本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是它包括光電傳感器和波形發(fā)生器，通過波形發(fā)生器控制電機驅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以及保護電阻，光電傳感器檢測產生偏差信號經過運算比較電路、放大隔離整形電路和信號轉換譯碼電路，接波形發(fā)生器接焊炬電機驅動電路。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，信號轉換譯碼電路由運算放大器和非門構成。
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和可調電阻VR構成的放大隔離整形電路，接由運算放大器U5和非門U6A構成的信號轉換譯碼電路，接波形發(fā)生器。
本實用新型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)其是否偏移情況產生偏差信號，將偏差信號經過運算比較，放大隔離整形以及信號轉換譯碼之后，判斷焊炬是否偏離焊縫，通過波形發(fā)生器控制電機驅動信號從而控制焊炬的運動，達到焊縫跟蹤的目的。其主要特征在于所采用的技術是采用普通光源，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構極大簡化，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。
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。


圖1是本實用新型的方框原理圖。
圖2是本實用新型的控制電路原理圖。
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，本實用新型的方法是利用劃在工件接縫一側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，其光源經凹透鏡在工件上形成一個長方形光斑，這個光斑又經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，中間光敏管DM的輸出信號UM較強；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。當工件上的白線相對于光斑中心有偏差時，如當白線相對于光斑中心偏左時，左光敏管DL受光最強，左光敏管DL的輸出信號UL較強；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；中間光敏管DM和左光敏管DL的輸出信號UM、UL較弱。
當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處信號轉換譯碼，在O1輸出為低電平，O2輸出為任意。類似的，當工件上的白線位于光斑中心位置偏左或偏右時，輸出信號O1與O2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)生器產生不同的波形，控制焊炬電機驅動電路從而控制焊炬的運動。
權利要求1.一種光電傳感器式焊縫自動跟蹤控制裝置，它包括光電傳感器和波形發(fā)生器，通過波形發(fā)生器控制電機驅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以及保護電阻，光電傳感器檢測產生偏差信號經過運算比較電路、放大隔離整形電路和信號轉換譯碼電路，接波形發(fā)生器接焊炬電機驅動電路。
2.根據(jù)權利要求1所述的光電傳感器式焊縫自動跟蹤控制裝置，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，信號轉換譯碼電路由運算放大器和非門構成。
3.根據(jù)權利要求2所述的光電傳感器式焊縫自動跟蹤控制裝置，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和可調電阻VR構成的放大隔離整形電路，接由運算放大器U5和非門U6A構成的信號轉換譯碼電路，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裝置，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)結構和運算復雜、成本高等技術問題。其技術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，光電傳感器檢測產生偏差信號經過運算比較電路、放大隔離整形電路和信號轉換譯碼電路，接波形發(fā)生器接焊炬電機驅動。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構極大簡化。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。
文檔編號G01D5/28GK2629892SQ03227778
公開日2004年8月4日 申請日期2003年5月26日 優(yōu)先權日2003年5月26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