專利名稱：基于dsp的弧焊機(jī)器人擺動(dòng)電弧跟蹤系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及的是一種基于DSP的弧焊機(jī)器人擺動(dòng)電弧跟蹤方法及控制系統(tǒng)，包括焊縫中心跟蹤與擺幅實(shí)時(shí)調(diào)整。
背景技術(shù)：
隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，焊接機(jī)器人已廣泛應(yīng)用于汽車、航天制造等領(lǐng)域。為了擴(kuò)展焊接機(jī)器人在制造業(yè)的應(yīng)用范圍，不斷提高應(yīng)用層次，研究開發(fā)具有一定感知、判斷決策功能的信息反饋智能型的焊接機(jī)器人或發(fā)展焊接機(jī)器人的 智能化技術(shù)，將是焊接自動(dòng)化的發(fā)展方向之一。由于焊接環(huán)境等各種因素的影響，實(shí)際的焊接條件經(jīng)常因干擾而發(fā)生變化，往往會(huì)使焊槍偏離焊縫中心，從而造成焊接質(zhì)量下降甚至失敗。因此，研制能夠感知外部干擾，實(shí)時(shí)檢測(cè)出焊縫的偏差并及時(shí)自動(dòng)調(diào)整焊接路徑的智能化焊接機(jī)器人系統(tǒng)成為目前科研與生產(chǎn)的研究熱點(diǎn)。換言之，焊縫跟蹤系統(tǒng)的研制成為實(shí)現(xiàn)焊接自動(dòng)化、智能化和保證焊接質(zhì)量的重要因素。為了實(shí)現(xiàn)焊縫跟蹤，則需要配套適當(dāng)?shù)膫鞲衅鬏o助機(jī)器人來(lái)獲取對(duì)外界的感知。目前，應(yīng)用于焊接機(jī)器人上的傳感方式多種多樣，其中電弧傳感技術(shù)因其低成本、裝置簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)容易等原因在焊縫跟蹤研究中占有重要地位。電弧傳感又分為機(jī)械往復(fù)擺動(dòng)式和旋轉(zhuǎn)掃描式。雖然，近年來(lái)人們的研究重點(diǎn)在旋轉(zhuǎn)電弧上，但是需要配套附加的旋轉(zhuǎn)電弧傳感器，價(jià)格也比較高。所以，利用機(jī)器人自身的往復(fù)擺動(dòng)功能來(lái)實(shí)現(xiàn)電弧傳感和焊縫跟蹤，則更加具有廣泛的應(yīng)用性和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。目前大多數(shù)機(jī)器人電弧傳感產(chǎn)品為國(guó)外技術(shù)制造，成本過高；國(guó)內(nèi)也有許多專家學(xué)者在進(jìn)行擺動(dòng)電弧傳感的研究，例如，中國(guó)申請(qǐng)專利號(hào)200820053115. 7，名為“熔化極氣體保護(hù)焊磁控電弧傳感焊縫實(shí)時(shí)跟蹤控制裝置”，通過磁控電弧傳感器、由焊槍和焊接電源等組成的焊接系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行焊縫自動(dòng)跟蹤。但是，它主要依托于計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理和控制，不利于工業(yè)上的系統(tǒng)集成和廣泛應(yīng)用。而且，該發(fā)明還需要安裝特殊的磁控裝置才能實(shí)現(xiàn)電弧的擺動(dòng)，在一定程度上提高了成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足和需要，利用焊接機(jī)器人自身擺動(dòng)特性，提出了基于DSP的弧焊機(jī)器人擺動(dòng)電弧跟蹤系統(tǒng)和方法，可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的焊縫中心的橫向和縱向跟蹤及擺幅實(shí)時(shí)調(diào)整。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種基于DSP的弧焊機(jī)器人擺動(dòng)電弧跟蹤系統(tǒng)，包括弧焊機(jī)器人，所述弧焊機(jī)器人至少包括一焊槍，所述焊槍可在焊接行進(jìn)方向左右擺動(dòng)，對(duì)工件進(jìn)行焊接；電弧傳感器，和所述弧焊機(jī)器人相連，所述電弧傳感器包括串聯(lián)的霍爾電流傳感器和測(cè)量電阻；濾波及保護(hù)電路，和所述電弧傳感器相連；DSP，通過機(jī)器人接口電路，實(shí)現(xiàn)與所述弧焊機(jī)器人之間的信號(hào)傳輸，所述DSP至少包括路徑糾偏模塊和擺幅調(diào)整模塊，分別調(diào)整所述弧焊機(jī)器人焊接的方向和擺幅。
可選的，所述霍爾電流傳感器的匝數(shù)比為1 : 2000，所述測(cè)量電阻的阻值為10歐姆?？蛇x的，所述濾波及保護(hù)電路采用二階巴特沃斯無(wú)限增益多路反饋型低通濾波電路進(jìn)行濾波?？蛇x的，所述濾波及保護(hù)電路的最高保護(hù)電壓值設(shè)定為3伏。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提出一種基于DSP的弧焊機(jī)器人擺動(dòng)電弧跟蹤方法，包括以下步驟初始化所述弧焊機(jī)器人和所述DSP ;所述弧焊機(jī)器人和所述DSP實(shí)現(xiàn)握手通訊；所述弧焊機(jī)器人對(duì)工件進(jìn)行焊接，并將焊接電流信號(hào)輸入電弧傳感器，轉(zhuǎn)換成焊接電壓信號(hào)；所述焊接電壓信號(hào)進(jìn)入濾波及保護(hù)電路去噪，且限定所述焊接電壓信號(hào)的最高保護(hù)電壓值后，發(fā)送給所述DSP ;所述DSP將所述焊接電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成焊接電流信號(hào)，且對(duì)所述焊接電流信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換和計(jì)算所述弧焊機(jī)器人左右擺動(dòng)電流累計(jì)值，獲得所述弧焊機(jī)器人的焊槍橫向和縱向的擺動(dòng)調(diào)整值；所述DSP通過機(jī)器人接口電路將所述擺動(dòng)調(diào)整值傳送給所述弧焊機(jī)器人；所述弧焊機(jī)器人根據(jù)所述擺動(dòng)調(diào)整值對(duì)焊接行進(jìn)方向和擺幅進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整?？蛇x的，還包括根據(jù)焊接過程中焊縫寬度的變化計(jì)算對(duì)應(yīng)的電流變化量，從而計(jì)算理論擺動(dòng)寬度和實(shí)際擺動(dòng)寬度之間的偏差值?？蛇x的，所述電弧傳感器采用霍爾電流傳感器并配合一固定阻值的測(cè)量電阻，獲取測(cè)量電路的電壓，即將所述焊接電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成焊接電壓信號(hào)?？蛇x的，選用的霍爾電流傳感器的匝數(shù)比為I : 2000，所述測(cè)量電阻的阻值為10歐姆。可選的，所述DSP將所述焊接電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成焊接電流信號(hào)所用公式為實(shí)際的焊接電流=(測(cè)得電壓/測(cè)量電阻)*匝數(shù)比?？蛇x的，所述濾波及保護(hù)電路采用二階巴特沃斯無(wú)限增益多路反饋型低通濾波電路進(jìn)行濾波。可選的，所述濾波及保護(hù)電路的最高保護(hù)電壓值設(shè)定為3伏。本發(fā)明基于DSP的弧焊機(jī)器人擺動(dòng)電弧跟蹤系統(tǒng)和方法的有益技術(shù)效果為本發(fā)明基于DSP的弧焊機(jī)器人擺動(dòng)電弧跟蹤系統(tǒng)和方法提供了系統(tǒng)平臺(tái)，滿足了焊接機(jī)器人局部智能化要求，將擺動(dòng)焊接過程中的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行去噪處理和采集，然后再將采集的電壓信號(hào)按照如前所述公式轉(zhuǎn)換為實(shí)際的焊接電流信號(hào)，通過一系列數(shù)字信號(hào)處理和通訊的建立，最終能很好地實(shí)現(xiàn)焊縫跟蹤和擺幅調(diào)整，從而獲得更好的焊接質(zhì)量。


圖I為基于DSP的弧焊機(jī)器人擺動(dòng)電弧跟蹤系統(tǒng)和方法的系統(tǒng)框圖。圖2為基于DSP的弧焊機(jī)器人擺動(dòng)電弧跟蹤系統(tǒng)和方法的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式下面，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
如圖I所示，本實(shí)施例的基于DSP的弧焊機(jī)器人擺動(dòng)電弧跟蹤方法及控制系統(tǒng)包括焊接機(jī)器人、電弧傳感器、濾波及保護(hù)電路、DSP、機(jī)器人接口電路，其中焊接機(jī)器人，末關(guān)節(jié)安裝GMAW焊焊槍，相對(duì)于焊接進(jìn)行方向左右擺動(dòng)，對(duì)工件進(jìn)行焊接；給DSP發(fā)送開始焊接、停止焊接和左右擺動(dòng)位置信號(hào)；接受DSP發(fā)來(lái)的偏移信號(hào)，更改焊接路徑實(shí)現(xiàn)焊縫糾偏和擺幅調(diào)整；電弧傳感器，采用霍爾電流傳感器并配合一定阻值的測(cè)量電阻，取出測(cè)量電阻兩端的電壓，也就是說(shuō)將焊接電流轉(zhuǎn)換為電壓形式，傳送到濾波及保護(hù)電路；濾波及保護(hù)電路，采用二階巴特沃斯MFB型低通濾波電路進(jìn)行濾波起到去噪的作用；通過保護(hù)電路將外接測(cè)量電阻轉(zhuǎn)換出來(lái)的最高電壓值限定在3V，并傳送到DSP的A/D模塊；DSP，通過機(jī)器人接口電路得到來(lái)自機(jī)器人的開始焊接或停止焊接信號(hào)后，DSP的A/D模塊開始或停止對(duì)電流信號(hào)的采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換；對(duì)采集的電壓信號(hào)通過如前所述公式轉(zhuǎn)換為實(shí)際的焊接電流值，進(jìn)行傅里葉變換、計(jì)算左右擺動(dòng)電流累積值，獲得焊槍橫向和縱向的偏移量或擺幅調(diào)整值，并通過機(jī)器人接口電路將信號(hào)傳送給機(jī)器人。機(jī)器人接口電路，搭建合適的電路和選用適當(dāng)?shù)碾娮?，安全?shí)現(xiàn)機(jī)器人信號(hào)和DSP信號(hào)之間的傳遞；采用光耦隔離將機(jī)器人的干擾信號(hào)與DSP的干擾信號(hào)相隔離。所述焊接機(jī)器人包括焊接機(jī)器人本體以及安裝在機(jī)器人末端關(guān)節(jié)上的工具，該工具具體可以是焊槍；同時(shí)，還配有焊接電源、機(jī)器人控制器、保護(hù)氣體及冷卻裝置。所述電弧傳感器包括霍爾電流傳感器、測(cè)量電阻和±15V直流電源，其中霍爾電流傳感器的匝數(shù)比為I : 2000，測(cè)量電阻為10歐姆，霍爾電流傳感器的信號(hào)輸出端子與測(cè)量電阻串聯(lián)之后接地，霍爾電流傳感器的正、負(fù)兩個(gè)端子分別接在直流電源的+15端和-15端上。所述濾波及保護(hù)電路包括二階巴特沃斯MFB型低通濾波電路、穩(wěn)壓二極管。為保護(hù)DSP，信號(hào)經(jīng)過濾波電路去噪后，經(jīng)穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓將電壓限定在3V以內(nèi)。所述DSP包括基于TI公司的TMS320F2812DSP芯片的開發(fā)板，含A/D轉(zhuǎn)換模塊；所述的將采集的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為實(shí)際焊接電流信號(hào)所用的公式為實(shí)際的焊接電流=(測(cè)得電壓/測(cè)量電阻)X匝數(shù)比。所述機(jī)器人接口電路包括TLP521-4光耦隔離、分壓電阻，機(jī)器人信號(hào)經(jīng)光耦隔離和分壓電阻發(fā)送給DSP。本發(fā)明還提出一種基于DSP的弧焊機(jī)器人擺動(dòng)電弧跟蹤方法，包括以下步驟初始化所述弧焊機(jī)器人和所述DSP ;所述弧焊機(jī)器人和所述DSP實(shí)現(xiàn)握手通訊；所述弧焊機(jī)器人對(duì)工件進(jìn)行焊接，并將焊接電流信號(hào)輸入電弧傳感器，轉(zhuǎn)換成焊接電壓信號(hào)；所述焊接電壓信號(hào)進(jìn)入濾波及保護(hù)電路去噪，且限定所述焊接電壓信號(hào)的最高保護(hù)電壓值后，發(fā)送給所述DSP ;所述DSP將所述焊接電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成焊接電流信號(hào)，且對(duì)所述焊接電流信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換和計(jì)算所述弧焊機(jī)器人左右擺動(dòng)電流累計(jì)值，獲得所述弧焊機(jī)器人的焊槍橫向和縱向的擺動(dòng)調(diào)整值，根據(jù)焊接過程中焊縫寬度的變化計(jì)算對(duì)應(yīng)的電流變化量，從而計(jì)算理論擺動(dòng)寬度和實(shí)際擺動(dòng)寬度之間的偏差值；所述DSP通過機(jī)器人接口電路將所述擺動(dòng)調(diào)整值傳送給所述弧焊機(jī)器人；所述弧焊機(jī)器人根據(jù)所述擺動(dòng)調(diào)整值對(duì)焊接行進(jìn)方向和擺幅進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。本發(fā)明工作時(shí)，在硬件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上還依托一整套軟件程序來(lái)實(shí)現(xiàn)電弧跟蹤的過程。因此，本發(fā)明針對(duì)基于DSP的弧焊機(jī)器人擺動(dòng)電弧跟蹤方法及控制系統(tǒng)，分別對(duì)焊接機(jī)器人和DSP進(jìn)行了程序的編寫。在這兩部分程序的支持下，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電弧信號(hào)的采集和處理，進(jìn)行機(jī)器人和DSP之間的通訊，最終完成對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)糾偏和擺幅調(diào)整控制。下面，對(duì)焊接機(jī)器人和DSP工作過程分別進(jìn)行闡述。如圖2_a所示為焊接機(jī)器人程序的流程圖，主要包括系統(tǒng)初始化、外部通訊連接、進(jìn)入中斷程序、發(fā)送焊接停止信號(hào)等步驟，具體說(shuō)明如下(I)系統(tǒng)初始化對(duì)機(jī)器人進(jìn)行系統(tǒng)初始化，進(jìn)行變量定義；(2)外部通訊連接給DSP發(fā)送通訊請(qǐng)求信號(hào)；(3)與DSP握手通訊完成當(dāng)機(jī)器人收到DSP的回復(fù)信號(hào)時(shí)，則完成機(jī)器人與DSP的握手通訊；(4)判斷是否焊接停止焊接開始后，如果焊接沒有停止，則每隔一段時(shí)間進(jìn)入中斷程序，機(jī)器人給DSP發(fā)送通訊指令，DSP響應(yīng)后，機(jī)器人會(huì)收到來(lái)自DSP的控制量，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)參數(shù)修改，然后再回到機(jī)器人的主程序中；(5)發(fā)送焊接停止信號(hào)機(jī)器人焊槍運(yùn)動(dòng)到焊縫終止點(diǎn)時(shí)，自動(dòng)熄弧，停止運(yùn)動(dòng)；機(jī)器人給DSP發(fā)送信號(hào)，告知焊接停止；(6)結(jié)束機(jī)器人程序運(yùn)行結(jié)束。DSP軟件控制是本發(fā)明的軟件編程的第二大部分，主要包括DSP的初始化、與機(jī)器人通訊、數(shù)據(jù)采集、數(shù)字信號(hào)處理及特征提取、控制量的輸出等，其運(yùn)行的流程圖如下圖2_b所示，具體說(shuō)明如下(I)初始化DSP :系統(tǒng)開始運(yùn)行后，首先對(duì)DSP內(nèi)核寄存器進(jìn)行初始化，配置主頻、高速外設(shè)和低速外設(shè)頻率等；接著對(duì)通用輸入輸出口(GPIO)寄存器初始化并設(shè)置以何種方式與外部設(shè)備通信；初始化外設(shè)中斷擴(kuò)展(PIE)模塊和中斷向量表；最后對(duì)系統(tǒng)所使用的如模擬/數(shù)字(A/D)模塊、事件管理(EV)模塊、串行通信接口(SCI)等外設(shè)寄存器做初始化；(2)與機(jī)器人初始化通訊初始化DSP后，程序不斷查詢是否有外部機(jī)器人通訊信號(hào)，當(dāng)查詢到機(jī)器人有通訊指令時(shí)，DSP進(jìn)行答復(fù)，與機(jī)器人完成握手通訊；(3)電弧信號(hào)采集當(dāng)DSP接收到起焊信號(hào)后，開始電弧信號(hào)的采集，采集方式為定時(shí)器中斷觸發(fā)采樣，可設(shè)置采樣頻率并保存處理采樣結(jié)果；(4)數(shù)字信號(hào)處理并提取特征值對(duì)采集的電壓信號(hào)通過如前所述公式轉(zhuǎn)換為實(shí)際的焊接電流值；進(jìn)行傅里葉變換和左右擺動(dòng)平均值累加，獲得橫向和縱向的電流變化量并提取特征值，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的閾值確定糾偏量；對(duì)采集的信號(hào)取左右兩側(cè)的兩個(gè)累加值的平均值與焊接穩(wěn)定后若干個(gè)周期對(duì)應(yīng)的信號(hào)的平均值相減，作為焊縫寬度引起的電流變化量3并根據(jù)預(yù)先設(shè)定的閾值確定擺幅調(diào)整值；(5)輸出控制量計(jì)算出的控制量在機(jī)器人通訊信號(hào)到來(lái)后，通過SCI串口通訊按 照通訊協(xié)議將控制量和指令的異或校驗(yàn)碼(BCC)發(fā)送給機(jī)器人。(6)判斷是否焊接停止沒有收到機(jī)器人發(fā)來(lái)的焊接停止信號(hào)，則返回到電弧信號(hào)采集，重復(fù)進(jìn)行下面的流程；
(7)程序結(jié)束當(dāng)收到焊接停止的信號(hào)后，DSP程序自動(dòng)終止。如上所述，在機(jī)器人、電弧傳感器、濾波和保護(hù)電路、DSP、機(jī)器人接口電路等硬件系統(tǒng)和機(jī)器人程序、DSP程序的軟件系統(tǒng)平臺(tái)下，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電弧信號(hào)的采集和處理，進(jìn)行機(jī)器人和DSP之間的通訊，最終完成對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)糾偏和擺幅調(diào)整控制。本實(shí)施例是構(gòu)建焊接機(jī)器人GMAW局部智能化焊接系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)平臺(tái)，在此基礎(chǔ)平臺(tái)上可以在一定程度上抵抗由于工件裝配精度低、工件加工誤差等各種不穩(wěn)定因素所帶來(lái)的干擾，實(shí)時(shí)調(diào)整焊接機(jī)器人的路徑偏差和擺幅，提高機(jī)器人的“柔性”，從而達(dá)到提高焊接質(zhì)量的目的，對(duì)拓展機(jī)器人在焊接自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要的作用。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所述技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤(rùn)飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種基于DSP的弧焊機(jī)器人擺動(dòng)電弧跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，包括 弧焊機(jī)器人，所述弧焊機(jī)器人至少包括一焊槍，所述焊槍可在焊接行進(jìn)方向左右擺動(dòng)，對(duì)工件進(jìn)行焊接； 電弧傳感器，和所述弧焊機(jī)器人相連，所述電弧傳感器包括串聯(lián)的霍爾電流傳感器和測(cè)量電阻； 濾波及保護(hù)電路，和所述電弧傳感器相連； DSP,通過機(jī)器人接口電路，實(shí)現(xiàn)與所述弧焊機(jī)器人之間的信號(hào)傳輸，所述DSP至少包括路徑糾偏模塊和擺幅調(diào)整模塊，分別調(diào)整所述弧焊機(jī)器人焊接的方向和擺幅。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的弧焊機(jī)器人擺動(dòng)電弧跟蹤系統(tǒng)，其特征在于所述霍爾電流傳感器的匝數(shù)比為I : 2000，所述測(cè)量電阻的阻值為10歐姆。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的弧焊機(jī)器人擺動(dòng)電弧跟蹤系統(tǒng)，其特征在于所述濾波及保護(hù)電路采用二階巴特沃斯無(wú)限增益多路反饋型低通濾波電路進(jìn)行濾波。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或4所述的弧焊機(jī)器人擺動(dòng)電弧跟蹤系統(tǒng)，其特征在于所述濾波及保護(hù)電路的最高保護(hù)電壓值設(shè)定為3伏。
5.一種基于DSP的弧焊機(jī)器人擺動(dòng)電弧跟蹤方法，其特征在于，包括以下步驟 初始化所述弧焊機(jī)器人和所述DSP ； 所述弧焊機(jī)器人和所述DSP實(shí)現(xiàn)握手通訊； 所述弧焊機(jī)器人對(duì)工件進(jìn)行焊接，并將焊接電流信號(hào)輸入電弧傳感器，轉(zhuǎn)換成焊接電壓信號(hào)； 所述焊接電壓信號(hào)進(jìn)入濾波及保護(hù)電路去噪，且限定所述焊接電壓信號(hào)的最高保護(hù)電壓值后，發(fā)送給所述DSP; 所述DSP將所述焊接電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成焊接電流信號(hào)，且對(duì)所述焊接電流信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換和計(jì)算所述弧焊機(jī)器人左右擺動(dòng)電流累計(jì)值，獲得所述弧焊機(jī)器人的焊槍橫向和縱向的擺動(dòng)調(diào)整值； 所述DSP通過機(jī)器人接口電路將所述擺動(dòng)調(diào)整值傳送給所述弧焊機(jī)器人； 所述弧焊機(jī)器人根據(jù)所述擺動(dòng)調(diào)整值對(duì)焊接行進(jìn)方向和擺幅進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的弧焊機(jī)器人擺動(dòng)電弧跟蹤方法，其特征在于還包括根據(jù)焊接過程中焊縫寬度的變化計(jì)算對(duì)應(yīng)的電流變化量，從而計(jì)算理論擺動(dòng)寬度和實(shí)際擺動(dòng)寬度之間的偏差值。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的弧焊機(jī)器人擺動(dòng)電弧跟蹤方法，其特征在于所述電弧傳感器采用霍爾電流傳感器并配合一固定阻值的測(cè)量電阻，獲取測(cè)量電路的電壓，即將所述焊接電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成焊接電壓信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的弧焊機(jī)器人擺動(dòng)電弧跟蹤方法，其特征在于選用的霍爾電流傳感器的匝數(shù)比為I : 2000，所述測(cè)量電阻的阻值為10歐姆。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的弧焊機(jī)器人擺動(dòng)電弧跟蹤方法，其特征在于所述DSP將所述焊接電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成焊接電流信號(hào)所用公式為實(shí)際的焊接電流=(測(cè)得電壓/測(cè)量電阻)*匝數(shù)比。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的弧焊機(jī)器人擺動(dòng)電弧跟蹤方法，其特征在于所述濾波及保護(hù)電路采用二階巴特沃斯無(wú)限增益多路反饋型低通濾波電路進(jìn)行濾波。
11.根據(jù)權(quán)利要求5或10所述的弧焊機(jī)器人擺動(dòng)電弧跟蹤方法，其特征在于所述濾波及保護(hù)電路的最高保護(hù)電壓值設(shè)定為3伏。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于DSP的弧焊機(jī)器人擺動(dòng)電弧跟蹤系統(tǒng)和方法，所述系統(tǒng)包括弧焊機(jī)器人，所述弧焊機(jī)器人至少包括一焊槍，所述焊槍可在焊接行進(jìn)方向左右擺動(dòng)，對(duì)工件進(jìn)行焊接；電弧傳感器，和所述弧焊機(jī)器人相連，所述電弧傳感器包括串聯(lián)的霍爾電流傳感器和測(cè)量電阻；濾波及保護(hù)電路，和所述電弧傳感器相連；DSP，通過機(jī)器人接口電路，實(shí)現(xiàn)與所述弧焊機(jī)器人之間的信號(hào)傳輸，所述DSP至少包括路徑糾偏模塊和擺幅調(diào)整模塊，分別調(diào)整所述弧焊機(jī)器人焊接的方向和擺幅。本發(fā)明通過電弧跟蹤系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)焊縫的橫向和縱向跟蹤以及對(duì)擺幅的調(diào)整，提高了機(jī)器人的“柔性”，利于機(jī)器人在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中的智能化應(yīng)用。
文檔編號(hào)B23K9/127GK102615389SQ20121009196
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月31日
發(fā)明者葉震, 張巧琳, 施楨, 李忠杰, 李 杰, 沙萬(wàn)華, 詹超, 陳華斌, 陳善本, 馬超 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué), 上海鍋爐廠有限公司