[发明专利]一种自适应焊缝跟踪方法

权利要求书

1.一种自适应焊缝跟踪方法，其特征在于：所采用的焊缝跟踪装置包括激光镜组、激光镜组角度调整机构、二极管激光发生器，其中，激光镜组顶部设有相机，二极管激光发生器倾斜固定在激光镜组的前端；

所述自适应焊缝跟踪针对的焊接接头为角接或者搭接，对应工件包括上层板和下层板；

焊缝跟踪的具体步骤如下：

（1）二极管激光发生器倾斜射出激光束，激光束落在工件上，在工作平面X方向上发生分裂，所述X方向为焊缝的切线方向；

（2）相机实时采集激光束的分裂图像，并将图像发送至计算机；每张图像包括分裂的激光束和激光光斑，通过激光束的分裂位置确定焊缝位置，以上层板边缘为基准，定义PV为上一张图像的焊缝位置在Y方向的坐标值，即当前激光光斑在Y方向的坐标值；定义SP为当前图像的焊缝位置在Y方向的坐标值；所述Y方向是工作平面上垂直于焊缝切线的方向；

（3）定义当前激光光斑与目标焊缝位置在Y方向上的偏差值为E，E=SP - PV；

（4）将上述偏差转化为模拟量，传输给激光镜组角度调整机构；

（5）激光镜组角度调整机构控制激光镜组在Y方向发生角度变化，从而调整激光光斑在正确的焊接位置；

步骤（3）和步骤（4）中，设相机以每秒i帧的频率采集图像，对每秒内的i次偏差值进行求和，同时乘以受控位置比例系数K，得到电压控制信号；其中，E_j为第j帧图像中激光光斑和目标焊缝位置在Y方向上的误差距离，0≤j≤i-1，k是在系统标定时确定的受控位置比例系数，其与激光镜组角度调整机构的参数有关。

2.根据权利要求1所述的自适应焊缝跟踪方法，其特征在于：通过测量数据的回归分析确定所述受控位置比例系数K 。

3.根据权利要求1所述的自适应焊缝跟踪方法，其特征在于：所述二极管激光发生器通过连接支架倾斜45°固定在激光镜组的前端。

4.根据权利要求1或3所述的自适应焊缝跟踪方法，其特征在于：所述二极管激光发生器的数量为2个，分别安装在激光镜组前端两侧，用于不同方向焊接时的焊缝跟踪。

5.根据权利要求1所述的自适应焊缝跟踪方法，其特征在于：所述激光镜组角度调整机构包括伺服电机、丝杆传动结构以及一对铰接的安装板；所述激光镜组安装在安装板一侧，伺服电机和丝杆传动结构安装在安装板另一侧；计算机获取控制信号U_i后，控制伺服电机转动，丝杆传动结构将丝杆的旋转运动转化为直线运动输出，控制一对安装板的铰接角度发生变化，进而调整激光镜组的角度。

6.根据权利要求5所述的自适应焊缝跟踪方法，其特征在于：所述丝杆传动结构两端设有限位传感器，用于限制激光镜组的光斑位置在Y轴方向的摆动幅度。

7.根据权利要求1所述的自适应焊缝跟踪方法，其特征在于：所述焊缝跟踪装置包括ST控制箱，计算机将处理好的当前激光光斑位置与标定的焊缝位置之间的偏差转化为模拟量后，通过现场总线EtherCAT协议输出给ST控制箱，然后ST控制箱通过相同的现场总线EtherCAT将该模拟量传给激光镜组角度调整机构的伺服电机，通过丝杆传动结构和安装板控制激光镜组的角度。

8.根据权利要求7所述的自适应焊缝跟踪方法，其特征在于：所述ST控制箱内置有二极管激光发生器供电回路。

9.根据权利要求7所述的自适应焊缝跟踪方法，其特征在于：所述ST控制箱内置有安全回路，用于控制二极管激光发生器在调试/工作的状态。