一种无导轨全位置行走光电实时跟踪管道焊接机器人，主要由爬行机构和自动跟踪装置组成，其中爬行机构采用横跨式磁性轮车式结构的爬行车体（１），自动跟踪装置，由ＣＣＤ传感器（２），横向跟踪执行机构（３），摆动机构（４），纵向执行机构（５），焊枪角度调节机构（６），焊枪（７），ＰＬＣ控制箱和遥控面板组成，其特征在于：爬行车体（１）的车体主板（１０１）上，通过角度调节板（１０８）与左右磁轮（１０２）相连接，每对磁轮（１０２）各自由电机（１０３）通过减速器（１０４）进行驱动；ＣＣＤ传感器（２）通过连接板（１０９）及摆动机构（４）的底座与移动滑块（１０５）连接；横向跟踪执行机构（３）通过其底座与车体主板（１０１）相连接；摆动机构（４）通过其底座与横向跟踪执行机构（３）的移动滑块（１０５）相连接；纵向执行机构（５）通过其底座与摆动机构（４）的移动滑块（１０６）相连接；焊枪角度调节机构（６），由小齿轮（１１１）和角度调节齿轮（１１０），驱动电机（１１３）和导向轮（１１４）组成，并通过连接板（１１２）与纵向执行机构（５）相连接；微机智能控制以Ｓ７－２００型可编程控制器为核心，其外围主要有人机接口，爬行车体交流伺服驱动器，步进电机控制驱动电路，ＣＣＤ传感器信号检测与处理电路及位置实施测控系统。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种无导轨全位置实时跟踪焊接装置，尤指在装置中设置了自动调节焊枪角度的机构及全位置实施测控系统，使这类机器人的功能更加完善。
技术介绍
目前国内外无论在手工焊接或者机械化焊接管道时都要依靠焊接工人密切注视焊缝溶池，不断调节焊枪的传统操作方式。又由于在野外施工时工作环境恶劣，这种传统操作方式的劳动强度大，技术难度高已造成焊工培养困难，流失严重等问题。国内使用的自动化焊接装置必须有导轨支持及人工跟踪焊缝，如美国的BUG-O型焊车和加拿大的GULLO OSCILLATOR型焊接车均为导轨式焊车，焊前需烦杂的导轨安装，焊接时需焊接工人实时调节对中焊缝，因此急需解决无导轨全位置自动跟踪不同形式和参数焊缝的自适应控制问题。本技术申请人于1998年生产出了记忆跟踪式自动弧焊车(专利号为98202799.0)、2000年生产出无导轨全位置行走光电实时跟踪球罐焊接机器人(专利号为00234382.7)，在使用中取得了很多经验和对产品改进的启示，在球罐上采用磁轮式无导轨自动焊接技术基础上，根据管道焊接的特点，设置了角度调节机构及全位置实施测控系统，以满足管道不同位置时对焊枪位置要求的工艺参数。从而进一步改进了原设计，使其功能更加完善，进一步提高了焊接的质量。
技术实现思路
根据
技术介绍
所述，本技术的目的在于提供一种装置有焊枪角度调节机构的无导轨全位置行走光电实时跟踪管道焊接机器人，能有效改善和满足焊枪位置要求的焊枪工艺参数。为了实现上述目的，本技术是振据如下技术方案来实现的一种无导轨全位置行走光电实时跟踪管道焊接机器人，主要由爬行机构和自动跟踪系统组成，其中爬行机构采用横跨式磁性轮车式结构的爬行车体(1)，自动跟踪装置由CCD传感器(2)，横向跟踪执行机构(3)，摆动机构(4)，纵向执行机构(5)，焊枪角度调节机构(6)，焊枪(7)，PLC控制箱和遥控面板(图中未示)组成，其中 爬行体(1)的车体主板(101)上，通过角度调节板(108)与左右磁轮(102)相连接，每对磁轮(102)各自由电机(103)通过减速器(104)进行驱动；CCD传感器(2)通过连接板(109)及摆动机构(4)的底座与移动滑块(105)连接；横向跟踪执行机构(3)通过其底座与车体主板(101)相连接；摆动机构(4)通过其底座与横向跟踪执行机构(3)的移动滑块(105)相连接；纵向执行机构(5)通过其底座与摆动机构(4)的移动滑块(106)相连接；焊枪角度调节机构(6)，由小齿轮(111)和角度调节齿轮(110)，驱动电机(113)和导向轮(114)组成，并通过连接板(112)与纵向执行机构(5)相连接；微机智能控制以S7-200型可编程控制器为核心，其外围主要有人机接口，爬行车体交流伺服驱动器，步进电机控制驱动电路，CCD传感器信号检测与处理电路及全位置实施测控系统。由于采用了上述技术方案，本技术具有如下的优点和效果1、本技术不需要导轨支持，通过磁轮吸附在管道表面上能沿焊缝坡口进行360°的全位置的自动行走，能进行各种空间位置的多道、多层、直线和曲线焊缝的自动焊接，不需人工跟踪，爬行车体车速为0-80cm/min，由于采用了柔性机构，焊接爬行具有一定的穿越障碍的能力；2、本技术采用全位置传感器，能够实时检测焊车运行位置，调整焊枪角度及电压、电流、焊接速度等控制参数，进而实现管道全位置焊接。3、本技术完全实现了焊接的自动跟踪，本技术轨迹跟踪精度为±0.5mm；4、本技术研制的微机智能控制系统结构紧凑，集成度高，软件设计模块化，可靠性高，系统软件能根据遥控面板上各旋钮、开关的设定值来综合协调控制各机构的运行动作；5、本技术充分考虑了使用要求，使其维护、修理简易。附图说明图1A为本技术结构总体主视示意图图1B为本技术结构总体俯视示意图图1C为本技术结构总体侧视示意图图2A为本技术焊枪角度调节机构侧视示意图图2B为本技术焊枪角度调节机构主视示意图图3为本技术微机控制系统电路组成原理图图4为本技术CCD传感器信号检测与处理电路原理图图5为本技术微机智能控制系统工作流程图图中1-爬行车体，101-车体主板，102-磁轮，103-电机，104-减速器，105-移动滑块，106-移动滑块，107-连接板，108-角度调节板，109-连接板，110-角度调节齿轮，111-小齿轮，112-连接板，113-驱动电机，114-导向轮，2-CCD传感器，3-横向跟踪执行机构，4-摆动机构，5-纵向执行机构，6-焊枪角度调节机构，7-焊枪具体实施方式由图1A、图1B、图1C所示，一种无导轨全位置行走光电实时跟踪管道焊接机器人，主要由爬行机构和自动跟踪系统组成，其中爬行机构采用横跨式磁性轮车式结构的爬行车体1，自动跟踪装置由CCD传感器2，横向跟踪执行机构3，摆动机构4，纵向执行机构5，焊枪角度调节机构6，焊枪7，PLC控制箱和遥控面板组成，其中爬行车体1的车体主板101上，通过角度调节板108与左右磁轮102相连接，每对磁轮102各自由电机103通过减速器104进行驱动；CCD传感器2通过连接板109及摆动机构4的底座与移动滑块105连接；横向跟踪执行机构3通过其底座与车体主板101相连接；摆动机构4通过其底座与横向跟踪执行机构3的移动滑块105相连接；纵向执行机构5通过其底座与摆动机构4的移动滑块106相连接；焊枪角度调节机构6，由小齿轮111和角度调节齿轮110，驱动电机113和导向轮114组成，并通过连接板112与纵向执行机构5相连接；微机智能控制以S7-200型可编程控制器为核心，其外围主要有人机接口，爬行车体交流伺服驱动器，步进电机控制驱动电路，CCD传感器信号检测与处理电路及位置实施测控系统。由图可知，爬行车体1采用行车式车体结构，车体左右各装有一对磁轮102，每对磁轮102各自由电动机103通过减速器104进行驱动，由此组成一车轮组件通过角度调节板108与车体主板101连接。爬行车体1不需导轨支持，通过磁轮吸附在管道表面上，与管道紧密接触，爬行车体1在管道表面各种空间位置都能稳定爬行，如前进，后退，拐弯等各种运行方式。爬行车体1引导放置时，以爬行车体上的CCD传感器2的中心位置处于跟踪线(焊接前用划线器划出一条平行于焊接坡口的线)的正上方位置。爬行车体1运行时左右两轮等速前进，不需跟踪。CCD传感器2与横向跟踪执行机构3组成一套自动跟踪系统，以便及时调整由于爬行车体1运行时而引起的偏差，由滑块带动焊枪7左右随动，进行长度方向上的焊缝轨迹线跟踪，同时由角度调节机构6实时调节焊枪7与管道之间的角度。由于是依照与坡口平行的跟踪线进行非接触的跟踪，在多层多道焊接的情况下也能实现重复自动跟踪。CCD传感器识别精度为0.03mm，轨迹跟踪精度为±0.5mm；本技术装有摆动机构4，故可实现摆动焊接，由爬行车体1的行走方式与摆动机构4的摆动的有机结合，可实现焊枪的多种摆动方式，摆幅为±25mm，摆动重复精度为0.5mm，完全满足焊枪使用技术要求。光电实时跟踪系统，由CCD传感器与一个用步进电机驱动的横向跟踪执行机构3组成，横向跟踪执行机构3通过底座与车体主板101连接，摆动本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋力培，薛龙，李明利，焦向东，
申请(专利权)人：北京石油化工学院，
类型：实用新型
国别省市：
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