基于多极阵列电容传感器的焊枪姿态识别方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多极阵列电容传感器的焊枪姿态识别方法，用于多层多道焊或者窄间隙焊焊枪空间姿态的识别及调整。该方法采用的系统利用多极阵列电容传感器对焊缝的坡口形貌进行检测识别；多极阵列电容传感器中的极板对间的电容值反映了坡口的形貌信息，利用控制及信号转换电路对电容信号进行滤波和转换放大处理，利用共轭梯度迭代算法对信号进行迭代计算得到焊缝形貌，将其与基于三点\四点对中算法焊枪姿态数据库中的焊缝形貌比对，快速提取出焊枪相对于工件焊缝的距离、偏转角特征信号；运动机构通过驱动器获取焊枪姿态识别控制器输出的偏转角信号并驱动十字滑架和双轴运动器对焊枪的姿态进行距离和偏转角度调整。

Welding torch gesture recognition method and device based on multipole array capacitance sensor

The invention discloses a welding torch gesture recognition method and device based on a multipole array capacitance sensor, which is used for the recognition and adjustment of the space posture of a multi-layer welding or narrow gap welding torch. The system used by the method using the multipole array capacitance sensor to detect the weld groove pattern recognition; plate multipole array of capacitance sensor on the capacitances reflect the morphology information of groove, and the control signal conversion circuit for filtering and conversion of capacitance signal amplification processing, iterate the signal obtained by conjugate weld gradient iterative algorithm, which is based on three points and four points, compared to the algorithm in the weld torch orientation in the database, extracting the torch relative to the distance and angle of weld workpiece deflection characteristic signal; signal motion controller output by reading torch posture recognition and motion controller through the motion drive cross slide and attitude biaxial motion apparatus on torch distance and angle adjustment.

【技术实现步骤摘要】
基于多极阵列电容传感器的焊枪姿态识别方法及装置
本专利技术涉及自动化焊接领域，具体涉及一种基于多极阵列电容传感器的焊枪姿态识别方法及装置。
技术介绍
目前，在工程机械、海工装备、轨道车辆等大型机械制造行业中，手工焊接已逐渐退出生产线，自动化焊接机器人、自动化焊接专机以及智能化焊接已经成为焊接技术的发展趋势，而在焊接的过程中，焊接机器人和焊接专机如何识别焊枪位置姿态并进行自动调节是智能化焊接、提高焊接效率和焊接质量的重要环节之一。为了在焊接的过程中使焊接机器人和焊接专机识别焊枪位置姿态并进行自动调节，多种传感器和技术方案得以发展和应用。但是目前使用的识别焊枪位置姿态的传感器一般为角度传感器单方面的测量焊枪相对于焊缝的空间角度；还有基于视觉传感器的角度测量技术，因为焊缝坡口以及多层多道焊的形貌表面凹凸不平，视觉传感器的应用也收到了很大的限制。相对来说，基于多极阵列电容传感器的焊枪姿态识别方法及装置的优势是十分明显的，多极阵列电容传感器基于图像呈现技术，该传感器不易受弧光以及焊接飞溅的影响，通过多极电容传感器图像呈现技术，使焊缝的形貌呈现出来，利用相应的图像处理算法，得到焊枪相对于工件焊缝本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术公开了一种基于多极阵列电容传感器的焊枪姿态识别方法及装置，它主要解决现有电容焊缝跟踪传感器控制复杂，跟踪精度较低、功能单一等问题；其特征是：基于多极阵列电容传感器的焊枪姿态识别方法及装置包括多极阵列电容传感器、控制及信号转换电路、焊枪姿态识别控制器及运动机构；该焊枪姿态识别方法利用多极阵列电容传感器采集阵列电容中测量极板的电容数据；通过控制及信号转换电路对多极阵列电容传感器输出的电容信号进行C\V转换并利用运算放大器放大；转换之后的电压信号采用共轭梯度迭代算法对电容成像逆问题求解，反演出焊缝表面形貌，该形貌与基于三点\四点对中算法的焊枪姿态数据库中的焊缝形貌比对，快速提取出焊枪相对于...

【技术特征摘要】
1.本发明公开了一种基于多极阵列电容传感器的焊枪姿态识别方法及装置，它主要解决现有电容焊缝跟踪传感器控制复杂，跟踪精度较低、功能单一等问题；其特征是：基于多极阵列电容传感器的焊枪姿态识别方法及装置包括多极阵列电容传感器、控制及信号转换电路、焊枪姿态识别控制器及运动机构；该焊枪姿态识别方法利用多极阵列电容传感器采集阵列电容中测量极板的电容数据；通过控制及信号转换电路对多极阵列电容传感器输出的电容信号进行C\V转换并利用运算放大器放大；转换之后的电压信号采用共轭梯度迭代算法对电容成像逆问题求解，反演出焊缝表面形貌，该形貌与基于三点\四点对中算法的焊枪姿态数据库中的焊缝形貌比对，快速提取出焊枪相对于工件焊缝的距离、偏转角特征信号；运动机构通过读取焊枪姿态识别控制器输出的信号对焊枪的姿态进行调整。2.根据权利要求一所述的一种基于多极阵列电容传感器的焊枪姿态识别方法及装置，发明了一种多极阵列电容传感器，其特征是：该多极阵列电容传感器包括16块电容极板、纵向屏蔽极板、绝缘层和屏蔽罩；电容极板分为激励极板和测量极板；在相邻极板之间设置纵向极板来降...

【专利技术属性】
技术研发人员：李湘文，张贤锌，洪波，李文强，高佳篷，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43