一种应用于整流器的TIG焊视觉、接触双传感融合传感器制造技术

本发明专利技术涉及公开了一种应用于整流器的TIG焊视觉、接触双传感融合传感器，该传感器主要由单目视觉传感器、接触式传感器、风冷调温机构等结构构成，通过单目视觉传感器可以获取整流器焊缝表面的平面模型，结合接触式传感器可以获取焊缝位置相对于基座标的三维坐标值，根据焊缝处坐标可以实现整流器的自动化焊接，该传感器具有结构简单，实用性高，使用稳定，寿命长等特点。长等特点。长等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于整流器的TIG焊视觉、接触双传感融合传感器


[0001]本专利技术属于一种自动化焊接设备，具体涉及一种应用于整流器的TIG焊视觉、接触双传感融合传感器。

技术介绍

[0002]TIG焊是现在一种非常常见的焊接方法，其广泛用于焊接容易氧化的有色金属铝、镁等及其合金、不锈钢、高温合金、钛及钛合金，还有难熔的活性金属(如钼、能、错等)，其可以有效的较少高压容器中的气孔，整流器是由高温合金构成，其主要焊接要求是实现是主体内框外框与页片之间的连接，因其特殊的结构和特殊的应用场景，其对焊接工艺和焊接方式要求较高，现在普遍使用TIG焊来对相关工件进行加工，但整流器的焊缝是空间异形焊缝，且焊缝处的焊接空间很小，现在常用的焊接传感器有视觉传感器、磁控传感器等，视觉传感器中，单目视觉传感器很难提取出准确的焊缝深度信息，所以常应用于平面焊缝，对于空间异型焊缝的检测难度很大，现在，针对于整流器的空间异型焊缝，提出一种TIG焊视觉、接触双传感融合传感器，可以有效的提取出焊缝处的焊缝信息。
[0003]综上所述，国内外在TIG焊焊接方面主要集中于使用磁控传感器和视觉传感器进行焊缝跟踪，暂时还没有相关TIG焊视觉、接触双传感融合传感器出现。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是实现整流器的自动化焊接，针对整流器的特殊材质和焊缝特殊结构，提出一种TIG焊视觉、接触双传感融合传感器，结合执行机构，可以实现整流器的自动化焊接。
[0005]本专利技术的目的是通过如下方式的技术方案实现的，如图1所示，该传感器主要由单目视觉传感器、TIG焊焊接电源、风冷调节机构、A/D数据转换模块、执行机构、控制端、送丝机构等部分组成；一种应用于整流器的TIG焊视觉、接触双传感融合传感器，单目视觉传感器通过u型槽(30)和安装孔(32)安装于焊枪的两侧，通过调整u型槽的螺钉安装位置可以调整视觉的安装角度，确保单目视觉传感器拍摄到清晰的图像，在焊接之前，单目觉传感器拍摄焊缝处的图片，图片信息通过A/D转换模块传递至控制端，控制端对图像进行处理，可以获取焊缝处的水平位置信息。
[0006]焊接过程中，传感器位置温度较高，容易引起视觉传感器的灵敏度下降，为此在焊缝跟踪传感器上布置了风冷调节机构，实时检测视觉传感器表面的温度，所述的风冷调节机构的结构示意图如图2所示，风冷机构主要由气管接头(12)、气管、电磁阀、激光温度传感器(11)，其中气管接头共有四个，其上带有螺纹，安装于传感器的前后，前面为进气口，后面为出气口，气管接头正对着视觉传感器表面，激光温度传感器前端有螺纹，其安装在气管接头上方，其激光束照在视觉传感器上，实际工作时，激光温度传感器实时接收视觉传感器表面的温度，将检测温度值通过A/D转换模块传递至控制端，控制端控制电磁阀向视觉传感器表面输送冷空气，实时控制其表面温度。
[0007]所述的接触式传感器的结构示意图如图2、图3、图4和图5所示，送丝管(33) 通过螺钉(14)固定在接触式传感器外壳(16)上，送丝轮(24)与电机(23) 连接，电机(23)通过螺钉安装于接触式传感器外壳(16)后壁上，通过两个送丝轮同时同向转动可以控制焊丝伸长和抽丝，压力传感器(25)安装于接触式传感器末端，焊丝从其中间通过，当焊丝触碰到焊缝中心时，压力值会突变，压力传感器(25)检测压力信号，并通过A/D转换传递至控制端，透明导丝管(19) 控制焊丝向指定方向移动，导丝管末端建立有焊枪坐标系，光电开关(18)和光电开关(19)平行放置于透明导丝管两侧，当有焊丝通过，其将信息传递至控制端，通过记录光电开关信号到压力传感器信号之间的时间间隔T1和电机转速可以求出焊丝伸出导丝管的长度，通过控制端计算，可以获取焊缝中心位置的深度信息，并在起焊点位置建立工件坐标系(31)。
[0008]所述的工件处的焊缝三维信息的提取方法如图7，上述焊丝传感器在焊接之前指向焊接的起始点位，通过获得焊丝的长度，在起焊点建立工件坐标系，在导丝管末端建立焊枪坐标系，通过获得焊丝的长度，获取两者之间的坐标变换关系，并通过d
‑
h坐标变换转移至机器人基座标系中，通过焊丝的实时长度，可以计算出焊缝中心的深度信息，结合上述视觉传感器获取焊缝中心的水平坐标信息，可以获得焊缝在工件坐标系(31)中的三维坐标，并通过d
‑
h坐标变换将焊缝信息传递至基座标，其d
‑
h变化过程通过如下公式完成：
[0009][0010]其中b
p
表示整流器焊缝在工件坐标系中的三维坐标，表示工件坐标系相对于焊枪坐标系的坐标变化，表示机器人关节之间的坐标变换，b
p
表示焊缝在工件坐标系中的三维坐标，其各关节之间的连杆参数如下表所示，通过获取上述的焊缝坐标值实现机器人实时跟踪，并根据焊缝信息，实时调控焊枪姿态，实现整流器的自动化焊接。
[0011]1jai
‑1ɑ
i
‑
1biθi1a0
ɑ
0b1θ12a1
ɑ
1b2θ23a2
ɑ
2b3θ34a3
ɑ
3b4θ45a4
ɑ
4b5θ56a5
ɑ
5b6θ6
附图说明
[0012]图1为本专利技术的工作原理示意图
[0013]图2为本专利技术TIG焊视觉接触式双传感融合传感器的正方向外观图
[0014]图3为本专利技术TIG焊视觉接触式双传感融合传感器的底部外观图
[0015]图4为本专利技术接触传感器的内部结构示意图
[0016]图5送丝轮的安装结构示意图
[0017]图6为本专利技术整流器的自动化焊接示意图
[0018]图7为本专利技术整流器焊接过程示意图
[0019]图中：1
‑
机器人，2
‑
TIG焊枪，3
‑
TIG焊视觉接触式双传感融合传感器，4
‑
整流器夹
具 5
‑
整流器，6
‑
双轴变位机，7
‑
焊缝，8
‑
焊枪前端，9
‑
数据传输线，11
‑
激光温度传感器，12
‑
气管接头，13
‑
螺钉1，14
‑
螺钉2，16
‑
接触式传感器外壳，17
‑
机器人基坐标系，18
‑
光电开关1，19
‑
光电开关2，20
‑
透明导丝管，22
‑
焊嘴，23
‑
电机， 24
‑
送丝轮，25
‑
压力传感器，27
‑
焊枪坐标系，29
‑
主动视觉传感器、30
‑
u型槽， 31
‑
工件坐标系，32
‑
安装孔，33
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于整流器的TIG焊视觉、接触双传感融合传感器，其特征是:该传感器主要由主动视觉传感器、TIG焊焊接电源、风冷调节机构、A/D数据转换模块、执行机构、控制端、送丝机构等部分组成。2.根据权利要求1所述的一种应用于整流器的TIG焊视觉、接触双传感融合传感器，其特征是该传感器安装于TIG焊焊枪上，其上安装有单目视觉传感器和焊丝接触式传感器；所述主动视觉传感器放置于焊枪一侧，通过u型槽(30)可以改变视觉传感器的摆放角度；风冷调节机构由气管接头、激光温度传感器、电磁阀、气管组成，气管接头安装在焊缝跟踪传感器主体前后位置，冷空气从前面进入，后面流出，激光温度传感器安...

【专利技术属性】
技术研发人员：李湘文，罗权，易出山，李然，马秀萍，王志才，
申请(专利权)人：中国南方航发工业有限公司，
类型：发明
国别省市：