基于线阵CCD的焊缝自动跟踪装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种基于线阵CCD的焊缝自动跟踪装置，其解决了现有基于视频检测处理的焊缝跟踪技术控制滞后，对中准确度低，定位误差比较大，无法快速地纠偏机头的技术问题，其包括线阵CCD模块、主控制器、伺服驱动器、联动机构、行走机构、焊剂盒和机头；联动机构包括机架、工作台、机头安装架、丝杠副、伺服电机，伺服电机与机架连接，丝杠副与伺服电机的输出轴连接，工作台的内侧面与丝杠副上的螺母连接，机头安装架与工作台的外侧面连接；机架固定连接在行走机构上；机头连接于机头安装架上，焊剂盒连接于机头安装架上，线阵CCD模块连接于焊剂盒上；本实用新型专利技术广泛用于埋弧焊等其他焊接技术领域。

Automatic seam tracking device based on linear CCD

The utility model relates to an automatic seam tracking device based on line array CCD, which solves the existing technical problems of the existing welding seam tracking technology based on video detection processing, which has low accuracy and large positioning error and can not quickly rectify the head of the machine. It includes the linear CCD module, the main controller, and the servo driver. Linkage mechanism, walking mechanism, flux box and machine head; linkage mechanism includes rack, worktable, head mounting frame, screw pair, servo motor, servo motor and rack connection. The screw pair is connected with the output shaft of servo motor, the inner side of the worktable is connected with the screw on the screw pair, the head mounting frame and the worktable. The frame is connected to the walking mechanism, the head is connected to the head mounting frame, the flux box is connected to the head mounting frame, and the line array CCD module is connected to the flux box, and the utility model is widely used in other welding technology fields, such as submerged arc welding.

【技术实现步骤摘要】
基于线阵CCD的焊缝自动跟踪装置
本技术涉及埋弧焊
，具体而言，涉及一种基于线阵CCD的焊缝自动跟踪装置。
技术介绍
众所周知，埋弧焊具有自动化程度高、生产效率高、焊缝成形好，没有弧光辐射等优点。高技术工业生产对厚板焊接的质量要求越来越高，使埋弧焊具有日益广阔的应用前景。在埋弧焊作业过程中，埋弧焊的焊炬应始终与焊缝位置对应，但由于焊接小车导轨与焊缝位置偏移、电弧在焊剂层下不可见等原因,经常出现机头与焊缝偏离的现象,严重影响了焊接质量。为了保证机头对准焊缝中心，焊前必须认证调整机头的位置。在焊接作业过程中，也需要采取措施保证机头对准焊缝中心，从而提高焊接生产率和焊缝质量。目前，焊缝跟踪技术是保证机头对准焊缝中心的有效手段。所谓焊缝跟踪，是指以焊炬为被控对象，焊炬相对于焊缝中心位置的偏差作为被调量，通过机械、视频、激光等传感测量手段，控制焊炬使其在整个焊接过程中始终与焊缝对口。基于视频检测处理的跟踪技术应用越来越多，比如专利号为201410820791.2，名称为“基于视频分析的焊缝检测与跟踪方法”的中国专利技术专利公开了采用PID算法的焊缝跟踪方法，然而，该焊缝跟踪技术存在以下技术问题：(1)控制滞后，对中准确度低，定位误差比较大；(2)调整机头移动时，机头的位移量精度低；(3)无法快速地纠偏机头；(4)导致最终焊接质量低。
技术实现思路
本技术就是为了解决现有基于视频检测处理的焊缝跟踪技术控制滞后，对中准确度低，定位误差比较大，无法快速地纠偏机头的技术问题，提供了一种控制过程无滞后，对中准确度高，定位误差小，能够快速纠偏的基于线阵CCD的焊缝自动跟踪装置。本技术的技术方案是，包括线阵CCD模块、主控制器、伺服驱动器、联动机构、行走机构、焊剂盒和机头；联动机构包括机架、电机支架、工作台、机头安装架、上导轨组件、下导轨组件、丝杠副、伺服电机和联轴器，电机支架与机架连接，伺服电机与电机支架连接；机架包括支撑梁、底座、上安装梁、下安装梁、左头安装板和丝杠支撑座安装板，下安装梁与支撑梁的上端连接，上安装梁和下安装梁平行设置，左头安装板与下安装梁的左端垂直连接，丝杠支撑座安装板与下安装梁的右端垂直连接；上安装梁的左端与左头安装板垂直连接，上安装梁的右端与丝杠支撑座安装板垂直连接；上导轨组件与上安装梁连接，下导轨组件与下安装梁连接；上导轨组件和下导轨组件分别设有滑块；丝杠支撑座安装板上连接有丝杠支撑座，丝杠副的左端通过联轴器与伺服电机的输出轴连接，丝杠副的右端与丝杠支撑座连接；工作台的内侧面垂直连接有螺母座，丝杠副上的螺母与螺母座连接，上导轨组件和下导轨组件上的滑块分别与工作台的内侧面连接；机头安装架与工作台的外侧面连接；底座固定连接在行走机构上；机头连接于机头安装架上，焊剂盒连接于机头安装架上，线阵CCD模块连接于焊剂盒上；线阵CCD模块与主控制器电连接，主控制器的输出端与伺服驱动器的输入端连接，伺服驱动器的输出端与伺服电机连接。优选地，主控制器为STC15W4K单片机，STC15W4K单片机与伺服驱动器之间设有光耦，STC15W4K单片机的第1引脚与伺服驱动器的端口连接，STC15W4K单片机的第2引脚与伺服驱动器的端口连接，伺服驱动器的使能端口与光耦的集电极连接，光耦的发射极接地，光耦的阳极通过电阻接电源VCC，光耦的阴极与STC15W4K单片机的第5引脚连接；STC15W4K单片机采用位置脉冲模式控制伺服驱动器；按照行走机构的行进方向，线阵CCD模块上的镜头位于机头的前方，机头与线阵CCD模块对齐，机头的位置对应于线阵CCD模块的中心。本技术还提供一种基于线阵CCD的焊缝自动跟踪装置，包括线阵CCD模块、超声波距离传感器、主控制器、伺服驱动器、联动机构、行走机构、焊剂盒、第二伺服驱动器和机头；联动机构包括机架、电机支架、工作台、机头安装架、上导轨组件、下导轨组件、水平方向丝杠副、水平方向伺服电机、联轴器、垂直方向伺服电机、垂直方向丝杠副、左导轨组件和右导轨组件，电机支架与机架连接，水平方向伺服电机与电机支架连接；机架包括支撑梁、底座、上安装梁、下安装梁、左头安装板和丝杠支撑座安装板，上安装梁、下安装梁、左头安装板和丝杠支撑座安装板连接在一起形成矩形框架，垂直方向伺服电机通过垂直方向伺服电机安装座与支撑梁固定连接；垂直方向丝杠副的上端与垂直方向伺服电机的输出轴连接，下端通过丝杠支撑座与底座连接，左导轨组件和右导轨组件分别连接于垂直方向伺服电机安装座和底座之间，左导轨组件上设有第三滑块，右导轨组件上设有第四滑块；上安装梁、下安装梁、左头安装板和丝杠支撑座安装板组成的矩形框架的内侧与垂直方向丝杠副上的螺母连接，第三滑块以及第四滑块与该矩形框架的内侧连接；上导轨组件与上安装梁连接，下导轨组件与下安装梁连接；上导轨组件和下导轨组件分别设有滑块；丝杠支撑座安装板上连接有丝杠支撑座，水平方向丝杠副的左端通过联轴器与水平方向伺服电机的输出轴连接，水平方向丝杠副的右端与丝杠支撑座安装板上的丝杠支撑座连接；工作台的内侧面垂直连接有螺母座，水平方向丝杠副上的螺母与螺母座连接，上导轨组件和下导轨组件上的滑块分别与工作台的内侧面连接；机头安装架与工作台的外侧面连接；底座固定连接在行走机构上；机头连接于机头安装架上，焊剂盒连接于机头安装架上，线阵CCD模块和超声波距离传感器分别连接于焊剂盒上；线阵CCD模块、超声波距离传感器分别与主控制器电连接，主控制器的输出端与两个伺服驱动器的输入端连接，水平方向伺服电机与伺服驱动器的输出端连接，垂直方向伺服电机与第二伺服驱动器的输出端连接。优选地，主控制器为STC15W4K单片机，STC15W4K单片机与伺服驱动器之间设有光耦，STC15W4K单片机的第1引脚与伺服驱动器的端口连接，STC15W4K单片机的第2引脚与伺服驱动器的端口连接，伺服驱动器的使能端口与光耦的集电极连接，光耦的发射极接地，光耦的阳极通过电阻接电源VCC，光耦的阴极与STC15W4K单片机的第5引脚连接；STC15W4K单片机采用位置脉冲模式控制伺服驱动器；按照行走机构的行进方向，线阵CCD模块上的镜头位于机头的前方，机头与线阵CCD模块对齐，机头的位置对应于线阵CCD模块的中心；按照行走机构的行进方向，超声波距离传感器位于机头的前方。本技术的有益效果是：(1)控制过程无滞后，对中准确度高，定位误差很小；(2)上下左右调整机头移动时，机头的位移量精度高，移动过程稳定可靠；(3)能够快速地纠偏，使机头快速对中焊缝；(4)焊炬在焊接过程中始终跟踪焊缝，大幅提高了焊接质量。本技术进一步的特征，将在以下具体实施方式的描述中，得以清楚地记载。附图说明图1是联动机构的主视图；图2是联动机构的俯视图；图3是图1中A-A方向剖视后的侧视图；图4是机架的主视图；图5是机架的俯视图；图6是机架的左视图；图7是图5中B方向的视图；图8是左头的主视图；图9是左头的左视图；图10是右端的主视图；图11是右端的俯视图；图12是右端的左视图；图13是电机支架主视图；图14是电机支架的俯视图；图15是电机支架的右视图；图16是工作台的主视图；图17是工作台的俯视图；图18是工作台的左视图；图19是基于线阵CCD的焊缝自动跟本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于线阵CCD的焊缝自动跟踪装置，其特征在于，包括线阵CCD模块、主控制器、伺服驱动器、联动机构、行走机构、焊剂盒和机头；所述联动机构包括机架、电机支架、工作台、机头安装架、上导轨组件、下导轨组件、丝杠副、伺服电机和联轴器，所述电机支架与机架连接，所述伺服电机与电机支架连接；所述机架包括支撑梁、底座、上安装梁、下安装梁、左头安装板和丝杠支撑座安装板，所述下安装梁与支撑梁的上端连接，所述上安装梁和下安装梁平行设置，所述左头安装板与下安装梁的左端垂直连接，所述丝杠支撑座安装板与下安装梁的右端垂直连接；所述上安装梁的左端与左头安装板垂直连接，所述上安装梁的右端与丝杠支撑座安装板垂直连接；所述上导轨组件与上安装梁连接，下导轨组件与下安装梁连接；所述上导轨组件和下导轨组件分别设有滑块；所述丝杠支撑座安装板上连接有丝杠支撑座，所述丝杠副的左端通过联轴器与伺服电机的输出轴连接，所述丝杠副的右端与丝杠支撑座连接；所述工作台的内侧面垂直连接有螺母座，所述丝杠副上的螺母与螺母座连接，所述上导轨组件和下导轨组件上的滑块分别与工作台的内侧面连接；所述机头安装架与工作台的外侧面连接；所述底座固定连接在行走机构上；所述机头连接于机头安装架上，焊剂盒连接于机头安装架上，所述线阵CCD模块连接于焊剂盒上；所述线阵CCD模块与主控制器电连接，所述主控制器的输出端与伺服驱动器的输入端连接，伺服驱动器的输出端与伺服电机连接。...

【技术特征摘要】
1.一种基于线阵CCD的焊缝自动跟踪装置，其特征在于，包括线阵CCD模块、主控制器、伺服驱动器、联动机构、行走机构、焊剂盒和机头；所述联动机构包括机架、电机支架、工作台、机头安装架、上导轨组件、下导轨组件、丝杠副、伺服电机和联轴器，所述电机支架与机架连接，所述伺服电机与电机支架连接；所述机架包括支撑梁、底座、上安装梁、下安装梁、左头安装板和丝杠支撑座安装板，所述下安装梁与支撑梁的上端连接，所述上安装梁和下安装梁平行设置，所述左头安装板与下安装梁的左端垂直连接，所述丝杠支撑座安装板与下安装梁的右端垂直连接；所述上安装梁的左端与左头安装板垂直连接，所述上安装梁的右端与丝杠支撑座安装板垂直连接；所述上导轨组件与上安装梁连接，下导轨组件与下安装梁连接；所述上导轨组件和下导轨组件分别设有滑块；所述丝杠支撑座安装板上连接有丝杠支撑座，所述丝杠副的左端通过联轴器与伺服电机的输出轴连接，所述丝杠副的右端与丝杠支撑座连接；所述工作台的内侧面垂直连接有螺母座，所述丝杠副上的螺母与螺母座连接，所述上导轨组件和下导轨组件上的滑块分别与工作台的内侧面连接；所述机头安装架与工作台的外侧面连接；所述底座固定连接在行走机构上；所述机头连接于机头安装架上，焊剂盒连接于机头安装架上，所述线阵CCD模块连接于焊剂盒上；所述线阵CCD模块与主控制器电连接，所述主控制器的输出端与伺服驱动器的输入端连接，伺服驱动器的输出端与伺服电机连接。2.根据权利要求1所述的基于线阵CCD的焊缝自动跟踪装置，其特征在于：所述主控制器为STC15W4K单片机，STC15W4K单片机与伺服驱动器之间设有光耦，STC15W4K单片机的第1引脚与伺服驱动器的端口连接，STC15W4K单片机的第2引脚与伺服驱动器的端口连接，伺服驱动器的使能端口与光耦的集电极连接，光耦的发射极接地，光耦的阳极通过电阻接电源VCC，光耦的阴极与STC15W4K单片机的第5引脚连接；STC15W4K单片机采用位置脉冲模式控制伺服驱动器；按照行走机构的行进方向，线阵CCD模块上的镜头位于机头的前方，机头与线阵CCD模块对齐，机头的位置对应于线阵CCD模块的中心。3.一种基于线阵CCD的焊缝自动跟踪装置，其特征在于，包括线阵CCD模块、超声波距离传感器、主控制器、伺服驱动器、联动机构、行走机构、焊剂盒、第二伺服驱动器和机头；所述联动机构包括机架、电机支架、工作台、机头安装架、上导轨组件、下导轨组件、水平方向丝杠副、水平方向伺服电机、联轴器、垂...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴希杰，吴艾旻，
申请(专利权)人：威海职业学院，
类型：新型
国别省市：山东,37