和智能化。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明的工作原理示意圖；
[0011]圖2為本發(fā)明系統(tǒng)流程圖；
[0012]圖3為本發(fā)明磁控旋轉(zhuǎn)堆焊傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖4為本發(fā)明控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的描述。
[0015]參見圖1，本實施例磁控旋轉(zhuǎn)自動化堆焊系統(tǒng)包括磁控旋轉(zhuǎn)堆焊傳感器、主控制器、堆焊層識別控制器、堆焊焊炬姿態(tài)控制器、驅(qū)動器、焊接電源、送絲機構(gòu)、霍爾傳感器、執(zhí)行機構(gòu)和變位機。磁控旋轉(zhuǎn)堆焊傳感器由焊槍、磁極、光碼盤和驅(qū)動電機等裝置組成，該傳感器安裝在執(zhí)行機構(gòu)上。
[0016]參見圖2，開始堆焊時，磁控旋轉(zhuǎn)堆焊傳感器將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，傳感器中心處的電弧在洛倫茲力作用下按一定的頻率和半徑旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)頻率和半徑大小通過勵磁電源調(diào)節(jié)，旋轉(zhuǎn)頻率范圍可達5Hz-40Hz。旋轉(zhuǎn)電弧掃描堆焊層，得到堆焊焊縫橫向和高低位置偏差，通過磁控旋轉(zhuǎn)堆焊傳感器上的光碼盤可以進行掃描定位，將位置信號輸出給堆焊層識別控制器進行處理，經(jīng)霍爾傳感器獲得焊接電流電壓信號后，經(jīng)主控制器中的濾波電路濾波處理放大后輸出給堆焊層識別控制器，堆焊層識別控制器對所獲取的信號進行運算處理識別堆焊層表面曲面形貌，主控制器分析此時焊槍位姿是否接近參考位姿111311、211(11=1，2…N)，如果是則認為此時焊炬已是最佳位姿，主控制器驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)進行堆焊焊縫跟蹤與焊道排列，從而提高堆焊層表面形貌復(fù)雜堆焊過程的自動化程度，保證焊縫跟蹤的精度;如果此時堆焊焊炬不是最佳位姿，主控制器輸出堆焊層形貌信號給堆焊焊炬姿態(tài)控制器，結(jié)合磁控旋轉(zhuǎn)堆焊傳感器采樣信號經(jīng)免疫遺傳算法運算處理后的獲取焊炬最佳空間姿態(tài)信號乂^^^&^“二丨^…⑴輸出給主控制器’主控制器驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)和變位機調(diào)節(jié)焊炬的位姿，確保在多層多道堆焊和表面磨損情況下焊縫跟蹤的效果，保證堆焊質(zhì)量。同時堆焊焊炬姿態(tài)控制器存儲該表面形貌采樣數(shù)據(jù)和對應(yīng)的最佳姿態(tài)信號，當(dāng)堆焊層識別控制器再次采集到相似采樣信號時直接輸出最佳位姿信號，可以顯著提高自動堆焊效率。該實施例系統(tǒng)焊接點即為堆焊層形貌信號采集點，實時性好，準確度高。
[0017]參見圖3，本發(fā)明中，磁控旋轉(zhuǎn)堆焊傳感器的結(jié)構(gòu)如圖所示，該傳感器的磁場發(fā)生裝置由兩對磁極組成，磁極由勵磁鐵芯和纏繞在勵磁鐵芯上的勵磁線圈組成，一對勵磁線圈(5)和另一對勵磁線圈(6)呈一定夾角(30°-50°)分布，四個勵磁鐵芯分布在焊槍(8)的周圍并與焊槍(8)處于同一平面，勵磁鐵芯由螺母(7)安裝在安裝板(3)上，根據(jù)磁場疊加原理可知在勵磁鐵芯中心處能產(chǎn)生較大范圍和較高強度的橫向磁場，電弧在橫向磁場中受洛倫茲力作用產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，在電機帶動安裝軸(I)和安裝板(3)旋轉(zhuǎn)即可使電弧按一定頻率旋轉(zhuǎn)，這種結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場可使電弧在洛倫茲力作用下更好保持穩(wěn)定性，光碼盤(2)安裝在安裝軸(I)的頂部。
[0018]參見圖4，本發(fā)明控制系統(tǒng)主要由磁控旋轉(zhuǎn)堆焊傳感器、主控制器、堆焊層識別控制器、堆焊焊炬姿態(tài)控制器、驅(qū)動器組成。本發(fā)明中，執(zhí)行機構(gòu)控制焊槍與待焊工件呈一定的空間位置關(guān)系，通過焊槍上的磁控旋轉(zhuǎn)堆焊傳感器測得旋轉(zhuǎn)電弧掃描堆焊焊縫的位置，經(jīng)主控制器濾波調(diào)理后輸出給堆焊層識別控制器，將信號放大后運算模塊計算識別出堆焊層表面大體形貌特征，同時堆焊焊炬姿態(tài)控制器提取磁控旋轉(zhuǎn)電弧堆焊傳感器采樣信號，運算模塊對焊炬進行堆焊層空間投影，結(jié)合前面之前采樣周期的堆焊層形貌特征，經(jīng)自適應(yīng)免疫遺傳算法控制對傳感器空間姿態(tài)進行多機制處理，計算出堆焊焊炬的最佳空間位姿，而且焊炬空間姿態(tài)控制器有數(shù)據(jù)存儲和提取模塊，具有記憶識別功能，在進行一次運算后存儲相應(yīng)采樣信號和對應(yīng)的焊炬最佳位姿數(shù)據(jù)，當(dāng)磁控旋轉(zhuǎn)堆焊傳感器再次采集到相似信號時能自適應(yīng)識別輸出焊炬姿態(tài)信號，將最佳空間位姿信號傳輸給主控制器，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)和變位機以最佳位姿進行堆焊，顯著提高識別效率和控制速度，體現(xiàn)出本發(fā)明自動堆焊的高效化和智能化的特點。
[0019]本實施例的旋轉(zhuǎn)磁場是由兩對呈一定角度的磁極結(jié)構(gòu)，后續(xù)也可通過改變角度大小加以改進，以提供穩(wěn)定性更高、性能更好的旋轉(zhuǎn)磁場。
【主權(quán)項】
1.一種基于磁控旋轉(zhuǎn)電弧傳感的自動化堆焊方法，其特征是:將磁控旋轉(zhuǎn)電弧傳感焊縫跟蹤系統(tǒng)與堆焊結(jié)合，利用磁控旋轉(zhuǎn)堆焊傳感器實時采集堆焊層形貌特征信號和焊接時焊槍的空間位姿信號，經(jīng)滑動窗口小波分解處理后，通過發(fā)明的堆焊層識別控制器和堆焊焊炬姿態(tài)控制器處理分別得出堆焊層形貌特征信號和焊炬空間姿態(tài)信號，輸出給主控制器，主控制器自動設(shè)置堆焊參數(shù)同時驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)和變位機進行自動堆焊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于磁控旋轉(zhuǎn)電弧傳感的自動化堆焊方法，其特征是:所述磁控旋轉(zhuǎn)堆焊傳感器包括勵磁電源，兩對呈一定夾角的鐵芯，勵磁線圈繞在四個鐵芯上，勵磁線圈與勵磁電源連接，從而形成兩對呈一定夾角的磁極，所述焊槍安裝四個鐵芯形成的矩形中心，固定鐵芯的支架中心位置有裝有齒輪的圓桿與電機連接帶動鐵芯旋轉(zhuǎn)，圓桿中心位置有刻有代表單圈和多圈的光碼盤，光碼盤將掃描的焊縫位置信號輸出給主控制系統(tǒng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于磁控旋轉(zhuǎn)電弧傳感的自動化堆焊方法，發(fā)明了一種堆焊層識別控制器，其特征是:磁控旋轉(zhuǎn)堆焊傳感器實時掃描堆焊層，根據(jù)光碼盤定位信號獲取在相鄰旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)不同采樣點的焊接電流信號，經(jīng)處理獲取堆焊焊縫偏差信號，同時進行動態(tài)線性回歸獲取掃描堆焊層的高低落差信號，利用弧長等高線法轉(zhuǎn)換成堆焊層的表面形貌信號，進行自動堆焊焊道排列、焊縫的實時跟蹤和焊炬位姿計算。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于磁控旋轉(zhuǎn)電弧傳感的自動化堆焊方法，發(fā)明了一種堆焊焊炬姿態(tài)控制器，其特征是:所述堆焊焊炬姿態(tài)控制器根據(jù)磁控旋轉(zhuǎn)堆焊傳感器采樣信號，同時接收堆焊層識別控制器實時獲取堆焊層的表面形貌信號，對堆焊焊炬進行堆焊層空間投影，得到堆焊焊炬的最佳空間姿態(tài)，同時存儲相應(yīng)數(shù)據(jù)以使控制器具有記憶識別功能，再次采集到相似信號時能自適應(yīng)識別輸出焊炬最佳姿態(tài)信號。
【專利摘要】本發(fā)明具體涉及一種基于磁控旋轉(zhuǎn)電弧傳感的自動化堆焊方法。所述方法其技術(shù)要點在于：把磁控旋轉(zhuǎn)電弧應(yīng)用于堆焊，使電弧按規(guī)定頻率掃描堆焊層焊縫，由磁控電弧堆焊傳感器獲取焊縫信息，輸入主控制器進行信號處理后輸出給堆焊層識別控制器，識別堆焊層表面形貌并確定焊縫偏差信號，經(jīng)主控制器處理后輸入堆焊焊炬姿態(tài)控制器，結(jié)合獲取的堆焊層形貌信號求解焊炬最佳空間位姿信號，輸出給主控制器驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)和變位機進行焊炬空間位姿調(diào)整，從而實現(xiàn)復(fù)雜零部件表面自動堆焊。本發(fā)明能有效解決堆焊過程的自動化程度低、堆焊質(zhì)量差的問題，實現(xiàn)多層多道堆焊和零部件表面修復(fù)的自動化和智能化。
【IPC分類】B23K9/127, B23K9/04, B23K9/095
【公開號】CN105562886
【申請?zhí)枴緾N201610139147
【發(fā)明人】洪波, 姚強, 李湘文, 曹源源
【申請人】湘潭大學(xué)
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2016年3月11日