[发明专利]一种基于双模式实时焊缝跟踪的焊接自动化控制方法及系统

摘要

一种基于双模式实时焊缝跟踪的焊接自动化控制方法及系统，它主要是解决现有的空间复杂轨迹焊缝的自动焊接难，焊缝跟踪精度低等技术问题。其技术方案要点是：结合电弧传感式焊缝实时跟踪系统与数控式焊接专机系统的各自特点，提出一种基于双模式实时焊缝跟踪的焊接自动化控制方法和系统。本发明将旋转电弧传感焊缝跟踪系统与数控焊接专机系统有机结合，有效补偿工件的加工与装配误差，以及因焊接热变形导致的焊缝位置与尺寸的变化，实现空间复杂轨迹焊缝，尤其是弯曲程度大的曲线焊缝和大角度折线焊缝的自动跟踪。

主权项

1.一种基于双模式实时焊缝跟踪的焊接自动化控制方法，其特征是：结合旋转电弧传感焊缝实时跟踪系统与数控式焊接专机系统，采用基于双模式实时焊缝跟踪的焊接自动化控制方法实现自动化焊接，提供二种自动焊接控制模式：模式一为叠加跟踪模式，即以预设焊接路径为主，相当于焊接专机系统在焊缝跟踪时的粗调，而由旋转电弧跟踪系统控制器（6）反馈给焊接专机控制器（8）的焊缝偏差信号用于专机系统在焊缝跟踪时实时微调，具体过程是：首先对焊接专机控制器（8）进行焊接路径设定，通过输入直线或曲线方程，或者函数逼近的方式将焊接路径设定为任意曲线，具体参数根据焊接任务与焊接环境设定；在焊接过程中，旋转电弧传感头驱动器（5）驱动旋转电弧传感头（1）扫描坡口，旋转电弧跟踪系统控制器（6）通过采用基于旋转电弧传感的焊缝偏差识别方法，在系统每一个工作周期之内提取出旋转电弧传感头（1）当前所在位置分别在X轴左右调节滑架（10）中心线方向和旋转电弧传感头（1）中心轴方向上相对于焊缝中心的偏差信息，并将其输送至焊接专机控制器（8）；焊接专机控制器（8)发送指令至焊接专机驱动器（9），由焊接专机驱动器（9）驱动X轴左右调节滑架（10）、Y轴高低调节滑架（11）上的步进电机执行恒速纠偏调节；焊接专机控制器（8）在系统每一个工作周期内执行当前焊缝偏差信息与下一周期焊枪位置坐标信息的数据叠加，由叠加后的位置数据得到传感头当前位置与下一周期目标位置在X轴左右调节滑架中心线与旋转电弧传感头（1）中心轴方向上的距离值，下一周期焊枪位置坐标信息由预设轨迹信息得到；根据该距离值与阈值的差值大小，焊接专机控制器（8）发送相应的纠偏指令至焊接专机驱动器（9），阈值根据焊接规范的要求，在焊接专机控制器初始化时设定：当时，由焊接专机驱动器（9）驱动X轴左右调节滑架（10）、Y轴高低调节滑架（11）上的步进电机执行变速纠偏调节，调节速度由公式平行四边形法则计算得出；当时，焊接专机驱动器（9）驱动X轴左右调节滑架（10）、Y轴高低调节滑架（11）上的步进电机执行恒速纠偏调节，在该种情况下，只需设置合适的阈值，则恒速调节仍能保证良好的焊缝成型；模式二为独立跟踪模式，即在焊接过程中，焊接专机控制器（8）发出指令控制焊接专机驱动器（9），从而驱动焊接导轨（12）上的电机带动焊接专机机架（13）沿导轨行走，旋转电弧传感头驱动器（5）驱动旋转电弧传感头（1）扫描坡口，旋转电弧跟踪系统控制器（6）通过采用基于旋转电弧传感的焊缝偏差识别方法，在系统每一个工作周期之内提取出旋转电弧传感头（1）当前所在位置在X轴左右调节滑架（10）中心线方向和旋转电弧传感头（1）中心轴方向上相对于焊缝中心的偏差信息，并将其输送至焊接专机控制器（8）；焊接专机控制器（8）发送指令给焊接专机驱动器（9），由焊接专机驱动器（9）驱动X轴左右调节滑架（10）与Y轴高低调节滑架（11）上的步进电机进行实时纠偏。