激光复合焊接系统

焊接。

行程：800*500 mm。

一种基于激光跟踪的焊接系统专利目的

《一种基于激光跟踪的焊接系统》的目的在于提供一种基于激光跟踪的焊接系统，利用激光焊缝跟踪技术应用在焊接设备上，确保更高的焊缝质量和焊接生产率。

一种基于激光跟踪的焊接系统技术方案

《一种基于激光跟踪的焊接系统》包括可进行行走及焊接的焊接小车和焊缝跟踪单元；焊缝跟踪单元，包括激光传感器头和激光控制箱，可检测及识别待焊接工件的焊缝并提供焊缝的检测参数值；激光传感器头包括激光传感器和摄像机，可摄取含有激光标记的图像检测信号，提前地识别焊缝延伸的方向和偏差量以及焊缝的高度；激光控制箱可接收激光传感器头的图像检测信号，根据图像检测信号计算当前待焊接点的检测参数值，检测参数值包括焊缝在焊接小车行走方向上的左右偏差量以及焊缝的高度偏差量；焊接小车内置有焊接调整单元，以根据焊缝跟踪单元的检测参数值调整当前待焊接点处的焊接位置及焊枪高度；焊接调整单元包括小车控制器、焊接电源及焊枪，焊枪可根据小车控制器的指令调整摆动中心以及调整高度；小车控制器接收当前待焊接点处的检测参数值，并读取焊枪当前摆动中心位置量，将焊缝的左右偏差量与焊枪当前摆动中心位置量进行比对计算，得到左右偏移调整值，进而输出执行摆动中心调整指令，实现焊枪在当前待焊接点处的焊接位置调整；小车控制器将当前待焊接点处的焊缝高度偏差量与焊枪实时高度位置变量比对计算，得到高度偏移调整值，进而输出执行高度调整指令，实现焊枪在当前待焊接点处的焊枪高度调整。

其中，焊接小车上设置有十字滑台，十字滑台上设置有焊枪和激光传感器头，激光传感器头位于焊枪的前方位置。

作为一选项，焊接调整单元的焊接位置调整过程的内容如下：

初始化焊接位置的参数变量，参数变量包括焊缝的左右偏差量、焊枪摆动中心位置量、摆动中心调整量、摆动电机螺距及摆动电机齿轮比； 读取当前焊枪的摆动中心位置，存入摆动中心位置量； 接收焊缝的左右偏差量； 判断左右调整方向：定义在行走方向上当前待焊接点处于左边时左右偏差量为负，在行走方向上当前待焊接点处于右边时左右偏差量为正；分析左右偏差量，若左右偏差量为正则向右边偏移，若左右偏差量为负则向左边偏移； 根据参数变量计算摆动中心调整量； 控制摆动中心作出调整。 作为一选项，焊枪高度调整过程的内容如下： 初始化高度位置各个参数变量，包括高度偏差量、高度调整量、高度电机螺距、高度电机齿轮比及高度位置变量； 实时读取当前焊枪的高度位置，存入高度位置变量； 读取焊枪的高度偏差量； 判断高度调整方向，其中，高度偏差量具有正负数，定义在高度方向上当前待焊接点高度比预设高度低时高度偏差量为正数，反之则为负数； 根据参数变量计算高度调整量； 执行高度位置调整。

一种基于激光跟踪的焊接系统改善效果

《一种基于激光跟踪的焊接系统》根据跟踪单元的实时提前监控，实时计算，得出焊枪的高度和水平两个方向的偏差量，焊接小车做出相应的调整，达到焊枪始终保持在焊缝的中心和适当的上下位置，实现基于激光跟踪的焊接应用。

1.《一种基于激光跟踪的焊接系统》包括可进行行走及焊接的焊接小车和焊缝跟踪单元；焊缝跟踪单元，包括激光传感器头和激光控制箱，可检测及识别待焊接工件的焊缝并提供焊缝的检测参数值；激光传感器头包括激光传感器和摄像机，可摄取含有激光标记的图像检测信号，提前地识别焊缝延伸的方向和偏差量以及焊缝的高度；激光控制箱可接收激光传感器头的图像检测信号，根据图像检测信号计算当前待焊接点的检测参数值，检测参数值包括焊缝在焊接小车行走方向上的左右偏差量以及焊缝的高度偏差量；焊接小车内置有焊接调整单元，以根据焊缝跟踪单元的检测参数值调整当前待焊接点处的焊接位置及焊枪高度；焊接调整单元包括小车控制器、焊接电源及焊枪，焊枪可根据小车控制器的指令调整摆动中心位置以及调整高度位置；小车控制器接收当前待焊接点处的检测参数值，并读取焊枪当前摆动中心位置，将焊缝的左右偏差量与焊枪当前摆动中心位置量进行比对计算，得到左右偏移调整值，进而输出执行摆动中心调整指令，实现焊枪在当前待焊接点处的焊接位置调整；小车控制器将当前待焊接点处的焊缝高度偏差量与焊枪实时高度位置变量比对计算，得到高度偏移调整值，进而输出执行高度调整指令，实现焊枪在当前待焊接点处的焊枪高度调整；所述焊接调整单元的焊接位置调整过程的内容如下，初始化焊接位置的参数变量，参数变量包括焊缝的左右偏差量、焊枪摆动中心位置量、摆动中心调整量、摆动电机螺距及摆动电机齿轮比；读取当前焊枪的摆动中心位置，存入摆动中心位置量；接收焊缝的左右偏差量；判断左右调整方向：定义在行走方向上当前待焊接点处于左边时左右偏差量为负，在行走方向上当前待焊接点处于右边时左右偏差量为正；分析左右偏差量，若左右偏差量为正则向右边偏移，若左右偏差量为负则向左边偏移；根据参数变量计算摆动中心调整量；控制摆动中心作出调整；所述摆动中心调整量的计算公式如下，osc_centermove=（left_right_difference_usr*60000）/（Pitch1*fabsf（GearRatio1））其中，left_right_difference_usr为左右偏差量，osc_centermove为摆动中心调整量，Pitch1为摆动电机螺距，GearRatio1为摆动电机齿轮比，fabsf（GearRatio1）函数指对摆动电机齿轮比取绝对值函数。

2.根据权利要求1所述一种基于激光跟踪的焊接系统，其特征在于，所述焊接小车上设置有十字滑台，十字滑台上设置有焊枪和激光传感器头，激光传感器头位于焊枪的前方位置。

3.根据权利要求2所述一种基于激光跟踪的焊接系统，其特征在于，所述激光传感器头中，摄像机位于激光传感器的前方位置，激光传感器投射激光线并在当前待焊接点处形成一条激光条纹，且激光条纹垂直于行走方向，以构成当前待焊接点的左右偏差量检测模型。

4.根据权利要求3所述一种基于激光跟踪的焊接系统，其特征在于，所述激光控制箱计算左右偏差量的过程如下：接收摄像机摄取的检测图像；检测图像中有焊缝、激光条纹及焊枪当前位置，以焊枪当前位置为参考点得到行走方向；识别当前待焊接点的左右偏移方向，同时计算当前待焊接点与行走方向之间的距离，得到具有正负数的左右偏差量，其中，定义在行走方向上当前待焊接点处于左边时左右偏差量为负，在行走方向上当前待焊接点处于右边时左右偏差量为正。

5.根据权利要求3所述一种基于激光跟踪的焊接系统，其特征在于，所述激光传感器头中，摄像机是倾斜放置使得摄像机的视觉可与激光传感器投射激光线相交，以构成焊缝高度偏差量检测模型。

6.根据权利要求5所述一种基于激光跟踪的焊接系统，其特征在于，所述激光控制箱计算当前待焊接点高度偏差量的过程如下，接收摄像机摄取的检测图像；检测图像中有焊缝、激光条纹及焊枪当前位置，以焊枪当前位置为参考点得到激光条纹与参考点之间的距离；根据激光条纹与参考点之间的距离计算当前待焊接点高度，当前待焊接点高度即为当前待焊接点处的焊缝高度；根据当前待焊接点高度与预设高度比对计算，得到高度偏差量；其中，高度偏差量具有正负数，定义在高度方向上当前待焊接点高度比预设高度低时高度偏差量为正数，反之则为负数；当摄像机的视觉与激光传感器的激光条纹于当前待焊接点处相交时，焊缝高度为预设高度。

7.根据权利要求1所述一种基于激光跟踪的焊接系统，其特征在于，所述焊接调整单元的焊枪高度调整过程的内容如下，初始化高度位置各个参数变量，包括高度偏差量、高度调整量、高度电机螺距、高度电机齿轮比及高度位置变量；实时读取当前焊枪的高度位置，存入高度位置变量；读取焊枪的高度偏差量；判断高度调整方向，其中，高度偏差量具有正负数，定义在高度方向上当前待焊接点高度比预设高度低时高度偏差量为正数，反之则为负数；根据参数变量计算高度调整量；执行高度位置调整。

8.根据权利要求7所述一种基于激光跟踪的焊接系统，其特征在于，所述焊枪的高度调整量的计算公式如下，Length_centermove=（Length_difference_usr*60000）/（Pitch2*fabsf（GearRatio2）其中，Length_difference_usr为高度偏差量，Length_centermove为高度调整量，Pitch2为高度电机螺距，GearRatio2为高度电机齿轮比，fabsf（GearRatio2）函数指对高度电机齿轮比取绝对值函数。

2021年11月，《一种基于激光跟踪的焊接系统》获得2020年度四川专利奖一等奖。