[发明专利]一种平面环形多极阵列电容焊缝跟踪传感器

说明书

本发明公开了一种平面环形多极阵列电容焊缝跟踪传感器，应用于焊接机器人自动化领域。本发明的技术要点为：该传感器结构采用了拼装外壳与360^o旋转滑环；拼装外壳使传感器装拆便捷，并有效避免传统一体外壳传感器装拆时对零部件的损伤，360^o旋转滑环避免了导线缠绕，使传感器能够无限旋转。该传感器对工件表面进行旋转扫描，采集电容值信号，利用反演算法对电容值信号进行逆运算，可反演出焊缝形貌。本发明结构简单紧凑、价格低廉、抗干扰能力强、灵敏度高且稳定性好。

技术领域

本发明属于焊接机器人自动化技术领域，具体涉及一种平面环形多极阵列电容焊缝跟踪传感器。

背景技术

在现代制造业中，焊接是仅次于装配和机械加工的第三大产业，并且自动化焊接机器人、以及智能化焊接技术已经成为焊接技术发展的主要趋势。

随着科技水平的进步，越来越多的行业采用了自动化、智能化的焊接设备，人们对焊接质量和技术的要求也越来越高。而焊缝的识别精度是影响焊接质量最为关键的因素。针对焊缝的识别，以往的焊缝识别系统中通常采用CCD视觉传感器、旋转电弧传感器、和磁控电弧传感器等识别焊缝，而焊接过程中产生的高温、弧光、烟尘、飞溅、电磁力、磁偏吹等不良因素会严重干扰上述传统传感器的识别精度和稳定性，所以上述传统传感器很难准确识别焊缝，故而严重影响焊接质量。

电容传感器将位移量转化为电容值变化量，不仅结构简单，价格低廉，而且焊接过程中产生的不良因素对其信号采集影响较小，抗干扰能力强，灵敏度高。然而，目前在焊缝识别领域，利用电容传感器对焊缝进行识别的研究并不多见。

针对以上问题，亟待一种抗干扰能力强、灵敏度高、稳定性好的电容传感器用于焊缝的识别。

发明内容

本发明的目的在于提供一种平面环形多极阵列电容焊缝跟踪传感器，该传感器结构简单、抗干扰能力强、灵敏度高、稳定性好。

为达到此目的，本发明采用以下技术方案：

该平面环形多极阵列电容焊缝跟踪传感器主要由端盖、拼装外壳、步进电机驱动器、驱动电机、360°旋转滑环、电极底衬及电容极板组成。步进电机驱动器位于驱动电机的上方，360°旋转滑环位于驱动电机的下方，并由旋转螺钉将360°旋转滑环与电机旋转轴固定，电极底衬位于360°旋转滑环下方，电容极板嵌入电极底衬，并由十字定位塞将电容极板与电机旋转轴固定。拼装外壳分为上外壳与下外壳，安装时先将驱动电机、步进电机驱动器依次置于上外壳，然后将360°旋转滑环、电极底衬及电容极板依次套入电机旋转轴，最后安装下外壳，拆卸时操作顺序反之即可。

该传感器较传统一体外壳电容传感器有明显的结构优势，如公开号为2016102450666的“一种旋转边缘电容焊缝跟踪传感器”专利，安装传感器过程中，将旋转编码器、电容极板等零件套入电机旋转轴时，由于零件与外壳间隙过小，操作不慎便会使其破损，甚至失效，拆卸时更是需要镊子将零件慢慢拆卸以免零件与外壳产生摩擦而损坏，不能够重复利用；由于旋转编码器的存在，电机旋转角度过大时，会使内部导线缠绕，传感器仅能实现往复旋转扫描，故而降低了传感器扫描范围。而本发明中的传感器采用拼装外壳，装拆电容极板等重要零件时并未安装下外壳，故而不会受到外壳限制，有效避免了传统一体外壳传感器装拆时对零部件的损伤，且360°旋转滑环避免了导线缠绕，使电容极板能随驱动电机同步无限旋转，传感器扫描范围更大，可采集更多的电容值信号。