專利名稱：一種能對焊點自動跟蹤定位的焊煙收集裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能對焊點自動跟蹤定位的焊煙收集裝置和方法。
背景技術(shù)：
目前，對焊煙進(jìn)行收集處理的方法主要有兩種一種是在工件的焊接作業(yè)區(qū)域進(jìn)行整體抽風(fēng)，對煙霧進(jìn)行收集處理，該方法雖然操作簡單，但抽風(fēng)面積較大，故整體抽風(fēng)量大，能耗高，且除煙效果不理想；另一種是采用點對點的方式，即對于單個焊接點產(chǎn)生的焊煙用一個較小的抽風(fēng)口單獨進(jìn)行收集處理，該方法要求的抽風(fēng)量小，具有使用靈活、方便、 節(jié)能等優(yōu)點。但對于較大的焊接工件或焊點位置變化較大的場所，其抽風(fēng)口必須能跟隨焊點移動。目前市場上已有焊煙收集自動跟蹤臂，該類自動跟蹤臂一般采用圖像傳感器來采集焊點位置變化的信息并將之傳給智能控制單元來分析處理。此種跟蹤控制系統(tǒng)較復(fù)雜， 造價昂貴，至使該類自動跟蹤臂不能有效的在市場得到推廣。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有焊煙自動跟蹤臂跟蹤控制系統(tǒng)過于復(fù)雜，造價昂貴的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，設(shè)備成本低的能對焊點自動跟蹤定位的焊煙收集裝置和方法。為了達(dá)到上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種能對焊點自動跟蹤定位的焊煙收集裝置，包括焊煙抽風(fēng)管，其特征在于，還設(shè)有跟蹤控制系統(tǒng)，所述跟蹤控制系統(tǒng)由一組光電式傳感器、智能控制單元、機(jī)械傳動單元、 機(jī)械臂構(gòu)成，光電式傳感器與智能控制單元相連，智能控制單元與機(jī)械傳動單元相連，機(jī)械傳動單元與機(jī)械臂相連，焊煙抽風(fēng)管固定于機(jī)械臂上，所述光電式傳感器設(shè)于裝置在機(jī)械臂端部的抽風(fēng)口罩上。本裝置中，所述的光電式傳感器為紫外傳感器、紅外傳感器或可見光傳感器?！N能對焊點自動跟蹤定位的焊煙收集方法，包括以下步驟i、布設(shè)在抽風(fēng)口罩上設(shè)置一組光電式傳感器；j、設(shè)定預(yù)設(shè)值人工調(diào)整抽風(fēng)口罩與焊點的起始相對位置，達(dá)到最佳焊煙抽取效果，然后控制智能控制單元記錄每個光電式傳感器所感應(yīng)到的焊點弧光的強(qiáng)弱作為初始值；k、定位當(dāng)焊點移動后，將每個光電式傳感器感應(yīng)到的焊點弧光的強(qiáng)弱通過電信號傳輸給智能控制單元進(jìn)行分析處理，從而計算出焊點在水平面或垂直面的移動距離和方向，然后智能控制單元再控制機(jī)械傳動單元驅(qū)動機(jī)械臂移動對焊點進(jìn)行跟蹤。 本方法中，所述抽風(fēng)口罩上設(shè)有一組共四個獨立且相同的光電式傳感器，所述光電式傳感器設(shè)置在所述抽風(fēng)口罩的圓周上，并且相鄰光電式傳感器之間距離相等。
本方法中，所述焊點在水平面上的移動距離和方向如下確定成對的光電式傳感器A和光電式傳感器B與焊點C之間的距離分別為a和b，當(dāng)焊點在一個水平面內(nèi)移動時，在該水平面內(nèi)有一條AB連線的投影線為y軸，另一對成對的光電式傳感器的連線的投影線為χ軸，χ軸和y軸互相垂直，焊點在該平面內(nèi)所有的移動軌跡都可以投射到χ軸和y軸上， 當(dāng)焊點移動投射到y(tǒng)軸上有位置變化時，則光電式傳感器A和B與焊點C之間的距離a和 b亦會產(chǎn)生變化，一個變大一個變小，則光電式傳感器A和B所感應(yīng)到的焊點弧光的強(qiáng)弱亦會產(chǎn)生變化，一個變強(qiáng)一個變?nèi)?，則光電式傳感器A和B所感應(yīng)到的焊點弧光的強(qiáng)弱其差值與預(yù)設(shè)值的差值比較亦會產(chǎn)生變化，其差值變化的大小代表了焊點在y軸上移動的距離， 其差值變化的正負(fù)代表了焊點在y軸上移動的方向，其差值變化的大小和正負(fù)依據(jù)光電式傳感器A和B所感應(yīng)到的焊點弧光的強(qiáng)弱輸給智能控制單元的電信號來體現(xiàn)。焊點的移動投射到χ軸上有位置變化時與投射到y(tǒng)軸上有位置變化是一樣的處理過程。焊點在垂直面上的移動距離和方向如下確定依據(jù)四個光電式傳感器感應(yīng)到的焊點弧光的強(qiáng)弱同時變大或同時變小來判斷，如同時變大則表示焊點向上移動，如同時變小則表示焊點向下移動，與預(yù)先設(shè)定值比較其差值的大小表示了焊點移動距離的大小。本發(fā)明利用裝置在抽風(fēng)口罩上不同位置的一組光電式傳感器來感應(yīng)焊點所發(fā)出的可見光、紅外線或紫外線，焊點移動與各光電式傳感器距離的變化能夠使各光電式傳感器感應(yīng)到的焊點弧光的強(qiáng)弱產(chǎn)生變化，使用本發(fā)明，無論焊點的軌跡是直線或不規(guī)則曲線， 焊接速度是勻速或變速，都能自動的實現(xiàn)對焊點的跟蹤，始終保持焊煙抽風(fēng)口與焊點同步， 在焊煙產(chǎn)生的同時就能對其進(jìn)行高效的收集處理。。


圖1 本發(fā)明實施例工作原理2 ；本發(fā)明實施例跟蹤控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3 本發(fā)明實施例立體結(jié)構(gòu)示意圖；附圖1、2、3中，1為智能控制單元，2為焊煙凈化器，3為機(jī)械傳動單元，4為抽風(fēng)管，5為機(jī)械臂，6為抽風(fēng)口罩，7為光電式傳感器。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實施例參見圖1至圖3，本發(fā)明包括跟蹤控制系統(tǒng)和焊煙抽風(fēng)管，所述跟蹤控制系統(tǒng)由智能控制單元1，機(jī)械傳動單元3，機(jī)械臂5和一組共四個獨立且相同的光電式傳感器7構(gòu)成。 四個光電式傳感器7與智能控制單元1相連，智能控制單元1與機(jī)械傳動單元3相連，機(jī)械傳動單元3與機(jī)械臂5相連，焊煙抽風(fēng)管4固定于機(jī)械臂5上，焊煙抽風(fēng)管4 一端與焊煙凈化器2的進(jìn)風(fēng)口對接，一端與抽風(fēng)口罩6對接，抽風(fēng)口罩6裝置在機(jī)械臂5的端部，四個光電式傳感器7每兩個都成對裝置在抽風(fēng)口罩6上且均布于抽風(fēng)口罩6四周。所述光電式傳感器7為紫外傳感器、紅外傳感器或可見光傳感器。焊點自動跟蹤定位的焊煙收集方法為包括以下步驟i、布設(shè)在抽風(fēng)口罩上設(shè)置一組光電式傳感器；j、設(shè)定預(yù)設(shè)值人工調(diào)整抽風(fēng)口罩與焊點的起始相對位置，達(dá)到最佳焊煙抽取效果，然后控制智能控制單元記錄每個光電式傳感器所感應(yīng)到的焊點弧光的強(qiáng)弱作為初始
k、定位當(dāng)焊點移動后，將每個光電式傳感器感應(yīng)到的焊點弧光的強(qiáng)弱通過電信號傳輸給智能控制單元進(jìn)行分析處理，從而計算出焊點在水平面或垂直面的移動距離和方向，然后智能控制單元再控制機(jī)械傳動單元驅(qū)動機(jī)械臂移動對焊點進(jìn)行跟蹤。具體來說，焊點在水平面上的移動距離和方向如下確定，如圖1所示(圖中只標(biāo)明一對傳感器A和B，還有一對傳感器未標(biāo)出)，其中一對成對裝置的傳感器A和B與焊點C 之間的距離分別為a和b，當(dāng)焊點在一個水平面內(nèi)移動時，在該水平面內(nèi)有一條AB連線的投影線為y軸，另一對成對的光電式傳感器的連線的投影線為χ軸，χ軸和y軸互相垂直， 焊點在該平面內(nèi)所有的移動軌跡都可以投射到χ軸和y軸上，即焊點在該平面內(nèi)所有的運動都可以由χ軸和y軸上的運動合成而成。當(dāng)焊點的移動軌跡投射到y(tǒng)軸上，在y軸上焊點的位置有變化時，傳感器A和B與焊點C之間的距離a和b也會有變化，一個變大一個變小，傳感器A和B感應(yīng)到的焊點弧光的強(qiáng)弱也會產(chǎn)生變化，一個變強(qiáng)一個變?nèi)?，傳感器A和 B所感應(yīng)到的焊點弧光的強(qiáng)弱其差值也會有變化，其差值與預(yù)先設(shè)定值的差值比較，其變化的正負(fù)代表了焊點在y軸上移動的方向，其變化的大小代表了焊點在y軸上移動的距離，這些變化的信息都可以以光電式傳感器A和B依據(jù)所感應(yīng)到的焊點弧光的強(qiáng)弱輸給智能控制單元1的電信號來體現(xiàn)。焊點的移動軌跡投射到χ軸上有位置變化時與投射到y(tǒng)軸上有位置變化是一樣的處理過程。當(dāng)焊點位置在垂直于該水平面的高度方向有變化時，則依據(jù)四個光電式傳感器7 感應(yīng)到的焊點弧光的強(qiáng)弱同時變大或同時變小來判斷，如同時變大則表示焊點向上移動， 如同時變小則表示焊點向下移動，與預(yù)先設(shè)定值比較其差值的大小表示了焊點移動距離的大小。每一個光電式傳感器7都依據(jù)所感應(yīng)到的焊點弧光的強(qiáng)弱輸出一個電信號給智能控制單元1，智能控制單元1依據(jù)兩對成對裝置的四個光電式傳感器7傳來的四個電信號進(jìn)行分析處理，計算出焊點移動的方向和距離，并據(jù)此控制機(jī)械傳動單元3驅(qū)動機(jī)械臂5 移動，當(dāng)每個光電式傳感器7感應(yīng)到的焊點弧光的強(qiáng)弱與預(yù)先設(shè)定值相同時，停止機(jī)械臂5 的移動。該預(yù)先設(shè)定值為在每一次開始自動跟蹤定位前，抽風(fēng)口罩6與焊點的起始相對位置可由人工任意調(diào)整至達(dá)到最佳焊煙抽取效果為止，此時開焊之后各光電式傳感器7感應(yīng)到的焊點弧光強(qiáng)弱的初始值即為預(yù)先設(shè)定值。
權(quán)利要求
1.一種能對焊點自動跟蹤定位的焊煙收集裝置，包括焊煙抽風(fēng)管，其特征在于，還設(shè)有跟蹤控制系統(tǒng)，所述跟蹤控制系統(tǒng)由一組光電式傳感器、智能控制單元、機(jī)械傳動單元、機(jī)械臂構(gòu)成，光電式傳感器與智能控制單元相連，智能控制單元與機(jī)械傳動單元相連，機(jī)械傳動單元與機(jī)械臂相連，焊煙抽風(fēng)管固定于機(jī)械臂上，所述光電式傳感器設(shè)于裝置在機(jī)械臂端部的抽風(fēng)口罩上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能對焊點自動跟蹤定位的焊煙收集裝置，其特征在于，所述光電式傳感器為紫外傳感器、紅外傳感器或可見光傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能對焊點自動跟蹤定位的焊煙收集裝置，其特征在于，所述抽風(fēng)口罩上設(shè)有一組共四個獨立且相同的光電式傳感器，所述光電式傳感器設(shè)置在所述抽風(fēng)口罩的圓周上，并且相鄰光電式傳感器之間距離相等。
4.一種能對焊點自動跟蹤定位的焊煙收集方法，其特征在于，包括以下步驟i、布設(shè)在抽風(fēng)口罩上設(shè)置一組光電式傳感器；j、設(shè)定預(yù)設(shè)值人工調(diào)整抽風(fēng)口罩與焊點的起始相對位置，達(dá)到最佳焊煙抽取效果，然后控制智能控制單元記錄每個光電式傳感器所感應(yīng)到的焊點弧光的強(qiáng)弱作為初始值；k、定位當(dāng)焊點移動后，將每個光電式傳感器感應(yīng)到的焊點弧光的強(qiáng)弱通過電信號傳輸給智能控制單元進(jìn)行分析處理，從而計算出焊點在水平面或垂直面的移動距離和方向， 然后智能控制單元再控制機(jī)械傳動單元驅(qū)動機(jī)械臂移動對焊點進(jìn)行跟蹤。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的能對焊點自動跟蹤定位的焊煙收集方法，其特征在于，所述抽風(fēng)口罩上設(shè)有一組共四個獨立且相同的光電式傳感器，所述光電式傳感器設(shè)置在所述抽風(fēng)口罩的圓周上，并且相鄰光電式傳感器之間距離相等。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的能對焊點自動跟蹤定位的焊煙收集方法，其特征在于，所述焊點在水平面上的移動距離和方向如下確定成對的光電式傳感器A和光電式傳感器B與焊點C之間的距離分別為a和b，當(dāng)焊點在一個水平面內(nèi)移動時，在該水平面內(nèi)有一條AB連線的投影線為y軸，另一對成對的光電式傳感器的連線的投影線為χ軸，χ軸和y軸互相垂直，焊點在該平面內(nèi)所有的移動軌跡都可以投射到χ軸和y軸上，當(dāng)焊點移動投射到y(tǒng)軸上有位置變化時，則光電式傳感器A和B與焊點C之間的距離a和b亦會產(chǎn)生變化，一個變大一個變小，則光電式傳感器A和B所感應(yīng)到的焊點弧光的強(qiáng)弱亦會產(chǎn)生變化，一個變強(qiáng)一個變?nèi)酰瑒t光電式傳感器A和B所感應(yīng)到的焊點弧光的強(qiáng)弱其差值與預(yù)設(shè)值的差值比較亦會產(chǎn)生變化，其差值變化的大小代表了焊點在y軸上移動的距離，其差值變化的正負(fù)代表了焊點在y軸上移動的方向，其差值變化的大小和正負(fù)依據(jù)光電式傳感器A和B所感應(yīng)到的焊點弧光的強(qiáng)弱輸給智能控制單元的電信號來體現(xiàn)。焊點的移動投射到χ軸上有位置變化時與投射到y(tǒng)軸上有位置變化是一樣的處理過程。垂直面上的移動距離和方向如下確定依據(jù)四個光電式傳感器感應(yīng)到的焊點弧光的強(qiáng)弱同時變大或同時變小來判斷，如同時變大則表示焊點向上移動，如同時變小則表示焊點向下移動，與預(yù)先設(shè)定值比較其差值的大小表示了焊點移動距離的大小。
全文摘要
一種能對焊點自動跟蹤定位的焊煙收集裝置和方法，其焊煙收集裝置，包括跟蹤控制系統(tǒng)和焊煙抽風(fēng)管，跟蹤控制系統(tǒng)包括一組光電式傳感器、智能控制單元、機(jī)械傳動單元、機(jī)械臂，其焊煙收集方法是，利用裝置在抽風(fēng)口罩上不同位置的各光電式傳感器來感應(yīng)焊點所發(fā)出的可見光、紅外線或紫外線，焊點移動與各光電式傳感器距離的變化能夠使各光電式傳感器感應(yīng)到的焊點弧光的強(qiáng)弱產(chǎn)生變化，每一個光電式傳感器都依據(jù)所感應(yīng)到的焊點弧光強(qiáng)弱輸出一個電信號給智能控制單元，計算出焊點移動的方向和距離，控制機(jī)械傳動單元驅(qū)動機(jī)械臂移動，本發(fā)明工作效率高，能耗小，設(shè)備成本低，能自動實現(xiàn)焊點的跟蹤。
文檔編號B08B15/04GK102266862SQ20111021173
公開日2011年12月7日 申請日期2011年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月26日
發(fā)明者李洗明, 歐建伏 申請人:凱天環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?br>