[发明专利]一种基于点激光距离传感器的焊缝跟踪方法

权利要求书

1.一种基于点激光距离传感器的焊缝跟踪方法，其特征在于：该方法采用一种焊缝跟踪系统，该系统包括焊接电源、点激光距离传感器、加速度传感器、直线导轨、滑块、焊枪、信号处理器、运算器、控制器、传感器保护装置、送丝机、驱动器，其中直线导轨固定在焊枪上且与焊枪的中心线垂直平分，点激光距离传感器置于滑块下方，加速度传感器置于滑块上方，固定在滑块上的点激光距离传感器和加速度传感器在直线导轨上做左右往复运动；该方法是滑块在控制器的控制下，在直线导轨一端以初速度v为0，加速度为a做匀变速运动的形式在直线导轨上往复运动，滑块运动过程中点激光传感器和加速度传感器分别采集垂直于直线导轨方向和平行于直线导轨方向的距离信号，其中垂直于直线导轨方向为纵向，平行于直线导轨方向为横向，通过固定于滑块上的点激光距离传感器对坡口区域进行扫描，信号处理器根据扫描结果的变化规律可提取出各特征点的纵向距离，所述特征点包括坡口的两个拐点A、B、焊缝中心点C、直线导轨两端点D、E和直线导轨中点O，利用特征点距离差值法和反三角函数提取出焊枪左右、上下偏差和焊枪工作角偏差，其中特征点距离差值法是在滑块从导轨一端运动到另一端时，以直线导轨中点O作为参考特征点，过O点垂直于直线导轨的直线与坡口的交点O＇的距离|OO＇|与过焊缝中心点C到垂直于直线导轨处激光发射点C＇的距离|CC＇|之差为焊枪的上下偏差，此时焊枪的左右偏差为|OC＇|，该左右偏差的具体计算方法为：当滑块从直线导轨E端开始运动时，则|OC＇|＝|EC＇|-|EO|＝1/2at₁²-1/2at₀²＝1/2a(t₁²-t₀²)，其中t₀、t₁分别指滑块运动到O点、C＇点的时间，时间、加速度分别由控制器和加速度传感器感应获得，系统根据传感器测出的距离，点激光距离传感器结合加速度传感器将焊枪的距离信号输入信号处理器，信号处理器将信号进行识别处理，运算器计算特征点距离值并计算出焊枪左右、上下偏差，控制器将获取的偏差信号进行处理，控制驱动器驱使焊枪自动跟踪焊缝中心；利用反三角函数提取焊枪工作角偏差的方法具体为：F为特征点A到直线CC＇垂线的交点，G为特征点B到直线CC＇垂线的交点，过特征点A到垂直于直线导轨处激光发射点A＇的距离为|AA＇|，过特征点B到垂直于直线导轨处激光发射点B＇的距离为|BB＇|，根据几何关系可得到|FC|＝|CC＇-AA＇|，|GC|＝|CC＇-BB＇|，在直角三角形△FAC、△BGC中根据反三角函数可得：∠ACF＝arctan(|AF|/|FC|)，∠BCG＝arctan(|BG|/|GC|)，运算器根据传感器测得的距离值对焊枪工作角进行运算，当∠ACF≠∠BCG，说明焊枪的工作角存在偏差，运算器根据传感器测得的距离值对焊枪工作角进行运算，将焊枪角度偏差输入控制器，控制器再通过控制驱动器驱使焊枪调整姿态，达到焊缝精准跟踪。

2.根据权利要求1所述的一种基于点激光距离传感器的焊缝跟踪方法，点激光距离传感器的激光输出方式为小功率单脉冲。