适用于角接接头的搅拌摩擦焊轨迹自动感知与控制方法技术

本发明专利技术提供一种适用于角接接头的搅拌摩擦焊轨迹自动感知与控制方法，该方法首先数据测量模块实时测算焊缝数据，数据处理模块根据测量得到的数据计算得出搅拌头调节数据，最后由机械控制模块实施搅拌头的调节指令，最终使焊接角接接头的过程无需人工调节，对于直线直角焊缝或弧形直角焊缝，能够实现自动调节搅拌头位置，完成焊接。本发明专利技术实现了搅拌摩擦焊角接接头的自动焊接与焊接轨迹的自动调节，提高了焊接生产效率。

【技术实现步骤摘要】
适用于角接接头的搅拌摩擦焊轨迹自动感知与控制方法
本专利技术涉及搅拌摩擦焊自动化焊接领域和静轴肩搅拌头设计领域，尤其涉及一种适用于角接接头的搅拌摩擦焊轨迹自动感知与控制方法。
技术介绍
生产自动化一直是生产设备和生产系统不断研究和改进的最终目的，搅拌摩擦焊作为新型的焊接方法得道了国内外研究者的关注，随着对搅拌头结构和焊接过程的研究，已经能够焊接各种结构的焊缝，例如角接接头，搭接接头和点焊接头。然而现在的焊接设备中，主要为机床式的搅拌摩擦焊机。机床式搅拌摩擦焊机能够焊接较长的焊缝，但仍存在问题，例如：在焊接对接接头的平直焊缝时，由于工件装配问题，需要在焊接过程中不断调整搅拌头的下压量。之后研发出了通过在搅拌头前方安装滚轮来感知对接焊缝垂直方向的高度变化，但这种方法，对于角接接头的焊缝则无法使用。机器人搅拌摩擦焊是通过编写机器人的运动轨迹，完成对焊缝的焊接，但是机器人搅拌摩擦焊难以完成较长的焊缝，能够焊接的结构件较小，尤其是在焊接较厚焊板或硬度大的焊板。此外，在焊接角接接头时，搅拌头需要使静止轴肩的斜面完全贴合在焊板表面上，这就需要搅拌头与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于角接接头的搅拌摩擦焊轨迹自动感知与控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1、在焊接前，将焊接速度、角接接头角度、测量点与搅拌头静轴肩前端的水平距离以及初始焊接下压量输入数据处理模块，并将初始焊接下压量发送给机械控制模块；/n步骤2、开始焊接时，机械控制模块根据信息将搅拌头压入焊板到指定深度，搅拌头沿着指定的直线轨迹向前运动；/n步骤3、当搅拌头开始工作时，数据测量模块开始工作，测量在当前位置的距离数值，并设置为参考值。此后激光红外测距仪在测量过程中垂直方向保持不变，不随搅拌针上下运动而升降。/n步骤4、数据测量模块每隔1秒将测算一次焊板与测距器的距离并发送给数据处理模块；/...

【技术特征摘要】
1.一种适用于角接接头的搅拌摩擦焊轨迹自动感知与控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、在焊接前，将焊接速度、角接接头角度、测量点与搅拌头静轴肩前端的水平距离以及初始焊接下压量输入数据处理模块，并将初始焊接下压量发送给机械控制模块；
步骤2、开始焊接时，机械控制模块根据信息将搅拌头压入焊板到指定深度，搅拌头沿着指定的直线轨迹向前运动；
步骤3、当搅拌头开始工作时，数据测量模块开始工作，测量在当前位置的距离数值，并设置为参考值。此后激光红外测距仪在测量过程中垂直方向保持不变，不随搅拌针上下运动而升降。
步骤4、数据测量模块每隔1秒将测算一次焊板与测距器的距离并发送给数据处理模块；
步骤5、数据处理模块根据发来的距离数值与参考值对比，得出搅拌头需要升降的高度，并根据测量点与搅拌头静轴肩前端的水平距离和焊接速度，计算得出时间；在经过计算出的时间后，将搅拌头需要升降的高度发送给机械控制模块；
步骤6、机械控制模块根据收到的升降高度信息，控制电机的转速与转动圈数，从而调节搅拌头升降的高度与速度；
步骤7、在焊接曲线焊缝或拐角焊缝时，数据测量模块能够测量到焊缝位置偏移，然后发送信息给数据处理模块，数据处理模块计算得出焊缝偏移量，然后发送信息给机械控制模块，从而完成小角度的曲线或拐角焊缝；
步骤8、数据处理模块根据偏移的距离和角接接头的角度，计算出实际的焊缝高度变化，机械控制模块将对搅拌头的高度进行控制；最终使焊接角接接头的过程自动调节，对于直线直角焊缝或弧形直角焊缝，自动调节搅拌头位置，完成焊接。


2.根据权利要求1所述的适用于角接接头的搅拌摩擦焊下压量自动感知与控制方法，其特征在于，所述的测量点与搅拌头静轴肩前端的水平距离为30-50mm。


3.根据权利要求1所述的适用于角接接头的搅拌摩擦焊轨迹自动感知与控制方法，其特征在于，所述的数据测量模块由激光红外测距仪、组合式激光接收器、固定架组成，所述的固定架，用于将激光红外测距仪和组合式激光接收器安装在一起，能够测量角接接头的焊缝中心的距离，组合式激光接收器为长条状安装在激光红外测距仪的两侧，平行地面，垂直于焊缝方向，距离焊缝250-400mm；所述激光红外测距仪发射一束极细的激光束，在接触到焊缝时反射，接收器接收到激光束时，计算出测距仪与焊缝的距离。


4.根据权利要求3所述的适用于角接接头的搅拌摩擦焊轨迹自动感知与控制方法，其特征在于，所述的组合式激光接收器，用于在焊接过程中焊缝发生偏移，测距仪发射的激光没有射在焊缝中心，而是射在角接接头的焊板上，反射的激光束无法被测距仪接收，则通过外加的组合式激光接收器接收激光束，并计算出焊缝的偏移量，再发送给机械控制模块，实现焊接方向的调整。


5.根据权利要求3所述的适用于角接接头的搅拌摩擦焊轨迹自动感知与控制方法，其特征在于，所述的组合式激光接收器，由激光红外测距仪和六个激光接受器组成，测距仪左右分别安装3个圆形激光接收器，每个独立的激光接收器接收激光束的宽度范围为4mm，当任一个激光接收器接收到了激光束，则将信号传递给数据处理模块，后者根据发来的信号的激光接收器编号，自动默认焊缝的偏移程度并进行计算，即默认反射激光射入圆形激光接收器中心；同时激光从测距仪射出，反射进入激光接收器，系统能够通过间隔时间计算出焊缝的距离；所用激光红外测距仪的激光束接收范围为4mm，数据测量...

【专利技术属性】
技术研发人员：王克鸿，孙智鸣，闫燕燕，孙晨薇，汪海，金鸣，许雪宗，宋正东，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32