新型机械接触式焊缝跟踪传感系统.pdfVIP

维普资讯 · 54· 焊管 ．第30卷第4期．2007年7月 ●工 艺与 设 备 新型机械接触式焊缝跟踪传感系统 朱加雷 ，焦向东 ，蒋力培 ，薛 龙 ，周灿丰 ，俞建荣 (1．北京石油化工学院 光机电装备技术北京市重点实验室，北京 102600； 2．北京化工大学 机电工程学院，北京 100029) 摘 要：介绍了一种机械接触式焊缝 自动跟踪系统，该系统通过传感器与焊缝持续接触检测 焊缝位置 ，并将焊缝位置的变化转化为电信号，通过 PLC(可编程控制器)控制使焊接机器人 的转向电机和高低控制电机动作，从而调整焊枪位置，实现焊缝实时跟踪。实际应用证明，该 机械接触式焊缝 自动跟踪系统可以实现对焊缝的实时 自动跟踪 ，能满足实际焊接工作 的需要。 关键词 ：焊缝跟踪 ；焊接机器人 ；机械接触式传感器 中图分类号：TG409 文献标志码：B 文章编号：1001—3938(2007)04—0054-02 0 前 言 能力 J。非接触式传感器如电磁式、红外式、激 光扫描式、电感应式、计算机图像识别式等抗干扰 焊接机器人可以提高效率、优化质量、改善劳 能力差、成本高、原理比较复杂，应用受到限制。 动条件，因而它的发展和应用受到极大的关注。 近几年来，抗干扰性能好、价格低廉的接触式传感 但是由于各种因素的影响，实际的焊接条件经常 器在国内外应用前景看好。为此，针对焊接中经 发生变化。例如：强烈的弧光辐射、高温、烟尘、飞 常采用的V形坡 口焊缝 ，开发研制了新型接触式 溅、坡 口状况、加工误差、夹具装夹精度、表面状态 二维焊缝跟踪传感系统 ，旨在提高我国弧焊工艺 及工件热变形等影响会使焊枪偏离焊缝，从而造 设备的自动化水平。该系统是双向跟踪，即可以 成焊接质量下降。因此，焊接条件的这种变化要 实现焊枪的高低和左右二维同时控制。通过生产 求焊接机器人能够实时检测出焊枪的偏差，并调 考核，证明在压力容器焊接中采用该接触式焊缝 整焊接路径和焊接参数，确保焊接质量的可靠 跟踪传感器可以取得满意的焊接效果。 性 ¨J。焊缝 自动跟踪成为焊接过程 自动化的首 要问题，应用焊缝 自动跟踪技术可避免由于焊偏 1 焊缝 自动跟踪系统的组成 造成的未焊透等缺陷；减少焊接 电孤的高温与光 辐射对操作者的影响；可以减少焊接辅助时间。 焊缝 自动跟踪系统由传感器、控制器、执行机 因此，焊缝跟踪技术是 目前焊接 自动化领域的重 构三大部分组成 ，并构成一个闭环反馈系统，如图 要研究课题。 1所示。在实际机构中，控制器集成于全位置焊 在焊缝跟踪系统中，传感器是关键，它决定着 接机器人控制箱内。省略了传统的十字滑块执行 整个系统对焊缝的跟踪精度，在焊接过程中传感 机构，由焊接机器人的转向电机和高度控制电机 器必须精确检测焊缝 (坡 口)的位置及形状。一 来执行控制指令 ，完成对焊枪的调节功能。在传 般来说，在电弧焊接过程中，传感器的工作环境是 感器的设计中，通过改变传感器探头、左右方向电 很恶劣的。电弧焊时存在着强烈的弧光、大电流 位器以及传感器固定旋转轴三者的相对位置，调 造成的磁场、高温辐射、烟尘飞溅等于扰，因此用 整左右方向上探测信号的放大比例，依此调整传 于电弧焊接的传感器必须具有很强的抗电弧干扰 感器在 方向(左右方向)的灵敏度。 基金项 目：北京市属市管高等学校人才强教计划资助项 目