[发明专利]一种圆筒自动化焊接设备及方法

说明书

本发明公开一种圆筒自动化焊接设备及方法，圆筒自动化焊接设备，包括焊接滑台、激光传感器、焊接竖杆、焊枪、圆筒支撑轮、圆筒驱动轮、编码器、驱动电机、上位机和控制器，圆筒支撑轮和圆筒驱动轮平行，圆筒驱动轮与驱动电机连接，编码器同轴安装于圆筒驱动轮上，焊接滑台设置于圆筒支撑轮和圆筒驱动轮的一侧，焊接竖杆设置于焊接滑台上，焊枪和激光传感器设置于焊接竖杆上，上位机与控制器连接，焊接滑台、激光传感器、编码器和驱动电机均与控制器电连接。本发明能在焊接过程中很好地适应圆筒的外轮廓变化，实现了自动化，降低了工人劳动强度，提高了工作效率和焊接质量。

技术领域

本发明属于自动化焊接设备领域，具体涉及是一种圆筒自动化焊接设备及方法。

背景技术

自动化焊接已经逐渐取代人工焊接，目前圆筒状工件的焊接还需要人手工进行。有些圆筒存在变形，其外轮廓不是完全理想的圆形，需要人工进行焊接，工作效率较低。

发明内容

针对现有圆筒焊接存在的不足，本发明的目的是提供一种圆筒自动化焊接设备及方法，以解决现有技术不能完成自动化焊接的问题，提高工作效率。

本发明采用的技术方案如下：

一种圆筒自动化焊接设备，包括焊接滑台、激光传感器、焊接竖杆、焊枪、圆筒支撑轮、圆筒驱动轮、编码器、驱动电机、上位机和控制器，圆筒支撑轮和圆筒驱动轮平行，圆筒驱动轮与驱动电机连接，编码器同轴安装于圆筒驱动轮上，焊接滑台设置于圆筒支撑轮和圆筒驱动轮的一侧，焊接竖杆设置于焊接滑台上，焊枪和激光传感器设置于焊接竖杆上，上位机与控制器连接，焊接滑台、激光传感器、编码器和驱动电机均与控制器电连接。

优选的，焊接竖杆采用伸缩杆。

优选的，焊枪和焊接竖杆之间通过铰链连接。

本发明还提供了一种圆筒自动化焊接方法，采用本发明如上所述的圆筒自动化焊接设备进行，包括如下过程：

调整设备：将待焊接圆筒放置在圆筒支撑轮和圆筒驱动轮上，调整焊接滑台的滑动方向为靠近和远离待焊接圆筒的方向，将激光传感器调节到和待焊接圆筒的中心在同一高度，调整激光传感器的线光源和待焊接圆筒的轴线垂直，调整焊枪至焊接位；

获取进给量：圆筒驱动轮驱动待焊接圆筒旋转；在待焊接圆筒旋转的过程中，激光传感器对圆筒外轮廓进行测量；根据激光传感器的测量结果，获取焊枪和焊接滑台的进给量；

圆筒焊接：圆筒驱动轮驱动待焊接圆筒旋转，焊枪对待焊接圆筒进行焊接，焊枪对待焊接圆筒进行焊接时，焊枪和焊接滑台根据进给量进行移动。

优选的，激光传感器对圆筒外轮廓进行测量时，包括如下过程：

数据采集：设置激光传感器采样频率和驱动电机的转速，圆筒驱动轮驱动待焊接圆筒旋转，激光传感器从待焊接圆筒上的起始采样点开始连续采样，当待焊接圆筒转过一圈后采样停止，得到一组待焊接圆筒外轮廓点云数据；

坐标变换：通过坐标变换将得到的待焊接圆筒外轮廓点云数据转换到与待焊接圆筒平行的一平面内，坐标原点为圆筒支撑轮与圆筒驱动轮的中垂面和激光传感器同高度水平线之间的交点；

数据拟合：根据坐标变换的结果，利用椭圆拟合算法拟合出待焊接圆筒的外轮廓。

优选的，椭圆拟合算法中采用的椭圆的非标准方程如下：

其中，A,B,C,D,E分别表示椭圆表达式中的待拟合参数，(x_i,y_i)为每次采集到的数据点转化到与待焊接圆筒平行的平面内的二维坐标，N为每组采样点的个数。

优选的，根据椭圆的非标准方程，通过最小二乘法对每组采样点分别进行椭圆的非标准方程拟合。