本實(shí)用新型涉及自動(dòng)焊接技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種焊道偏差跟蹤裝置及焊接小車(chē)。

背景技術(shù)：

在焊接工藝中，往往需要用到附接有焊槍的焊接小車(chē)對(duì)焊道進(jìn)行焊接，使焊槍的焊絲位置與焊道的中心位置對(duì)齊，從而保證焊道焊接的準(zhǔn)確性。然而使用現(xiàn)有的焊接技術(shù)、焊接小車(chē)對(duì)焊道進(jìn)行焊接的過(guò)程中，由于熱變形或者其它因素的影響，不可避免地會(huì)產(chǎn)生一些焊絲位置與焊道中心位置的隨機(jī)位置偏差，由于位置偏差的存在，嚴(yán)重地影響了焊道焊接的準(zhǔn)確性，甚至導(dǎo)致焊接失敗。

針對(duì)上述問(wèn)題，目前仍沒(méi)有提出有效的解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實(shí)用新型的目的在于提供一種焊道偏差跟蹤裝置及焊接小車(chē)，能夠自動(dòng)糾正焊絲位置與焊道中心位置的位置偏差，從而提高焊接的準(zhǔn)確性。

第一方面，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種焊道偏差跟蹤裝置，包括：焊接裝置以及跟蹤裝置；

其中，所述焊接裝置包括：驅(qū)動(dòng)裝置、車(chē)輪；

所述跟蹤裝置實(shí)時(shí)采集焊道的位置偏差，并將所述位置偏差轉(zhuǎn)化為所述車(chē)輪的速度信號(hào)發(fā)送至所述驅(qū)動(dòng)裝置；

所述驅(qū)動(dòng)裝置根據(jù)所述車(chē)輪的速度信號(hào)，驅(qū)動(dòng)所述車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。

結(jié)合第一方面，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了第一方面的第一種可能的實(shí)施方式，其中，還包括：通訊模塊或者可編程邏輯器件；

所述跟蹤裝置通過(guò)所述通訊模塊或者所述可編程邏輯器件將所述車(chē)輪的速度信號(hào)發(fā)送至所述驅(qū)動(dòng)裝置。

結(jié)合第一方面，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了第一方面的第二種可能的實(shí)施方式，其中，所述焊接裝置還包括：焊槍、固定架；

所述焊槍通過(guò)所述固定架固定于所述焊接裝置上。

結(jié)合第一方面，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了第一方面的第三種可能的實(shí)施方式，其中，所述跟蹤裝置包括：激光跟蹤器；

所述激光跟蹤器固定于所述焊接裝置上，用于采集焊道的位置偏差。

結(jié)合第一方面，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了第一方面的第四種可能的實(shí)施方式，其中，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括：電機(jī)；

所述電機(jī)根據(jù)所述車(chē)輪的速度信號(hào)，控制所述車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。

結(jié)合第一方面，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了第一方面的第五種可能的實(shí)施方式，其中，所述車(chē)輪的數(shù)量為至少兩個(gè)。

第二方面，本實(shí)用新型實(shí)施例還提供一種焊接小車(chē)，包括：車(chē)輪、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、激光相機(jī)；

所述激光相機(jī)固定于焊接小車(chē)上，用于采集焊道位置偏差，并將所述位置偏差轉(zhuǎn)化為所述車(chē)輪的速度信號(hào)發(fā)送至所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器；

所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與所述車(chē)輪連接，根據(jù)所述車(chē)輪的速度信號(hào)，驅(qū)動(dòng)所述車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。

結(jié)合第二方面，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了第二方面的第一種可能的實(shí)施方式，其中，還包括：相機(jī)固定架；

所述激光相機(jī)通過(guò)所述相機(jī)固定架安裝于所述焊接小車(chē)上。

結(jié)合第二方面，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了第二方面的第二種可能的實(shí)施方式，其中，還包括：焊槍以及固定架；

所述焊槍通過(guò)所述固定架固定于所述焊接小車(chē)上。

結(jié)合第二方面，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了第二方面的第三種可能的實(shí)施方式，其中，所述車(chē)輪的數(shù)量為至少兩個(gè)。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來(lái)了以下有益效果：本實(shí)用新型實(shí)施例提供的焊道偏差跟蹤裝置以及焊接小車(chē)，其中，焊道偏差跟蹤裝置包括焊接裝置以及跟蹤裝置；其中，焊接裝置包括：驅(qū)動(dòng)裝置、車(chē)輪；通過(guò)該焊道偏差跟蹤裝置的跟蹤裝置，可以將采集到的焊道位置偏差轉(zhuǎn)化為車(chē)輪的速度信號(hào)，并將該車(chē)輪的速度信號(hào)發(fā)送給焊接裝置中的驅(qū)動(dòng)裝置，進(jìn)一步地，驅(qū)動(dòng)裝置根據(jù)該車(chē)輪的速度信號(hào)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而糾正焊絲位置與焊道中心位置的位置偏差，提高焊接裝置焊接的準(zhǔn)確性。

為使本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的一種焊道偏差跟蹤裝置的示意圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例二提供的一種焊道偏差跟蹤裝置的示意圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例二提供的一種焊道偏差跟蹤裝置的實(shí)物圖；

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例三提供的一種焊接小車(chē)的示意圖；

圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例中涉及到的一種焊道偏差跟蹤方法的算法推導(dǎo)圖；

圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例中涉及到的一種焊道偏差跟蹤方法的算法推導(dǎo)圖。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

考慮到現(xiàn)有的焊接技術(shù)、焊接小車(chē)對(duì)焊道進(jìn)行焊接的過(guò)程中，由于焊絲位置與焊道中心位置的隨機(jī)位置偏差的存在，嚴(yán)重地影響了焊道焊接的準(zhǔn)確性，甚至導(dǎo)致焊接失敗?；诖?，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種焊道偏差跟蹤裝置以及焊接小車(chē)，能夠自動(dòng)糾正焊絲位置與焊道中心位置的位置偏差，從而提高焊接的準(zhǔn)確性。

實(shí)施例一：

本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種焊道偏差跟蹤裝置，如圖1所示，包括：焊接裝置11以及跟蹤裝置12；其中，焊接裝置11包括：驅(qū)動(dòng)裝置111、車(chē)輪112；跟蹤裝置12實(shí)時(shí)采集焊道的位置偏差，并將位置偏差轉(zhuǎn)化為車(chē)輪112的速度信號(hào)發(fā)送至驅(qū)動(dòng)裝置111；驅(qū)動(dòng)裝置111根據(jù)車(chē)輪112的速度信號(hào)，驅(qū)動(dòng)車(chē)輪112轉(zhuǎn)動(dòng)。

具體的，焊接裝置11中的車(chē)輪112的數(shù)量至少為兩個(gè)，本實(shí)施例以?xún)蓚€(gè)車(chē)輪112為例。焊道偏差跟蹤裝置還可以包括：通訊模塊或者可編程邏輯器件；跟蹤裝置12可以通過(guò)該通訊模塊或者可編程邏輯器件將車(chē)輪的速度信號(hào)發(fā)送給驅(qū)動(dòng)裝置111，以使驅(qū)動(dòng)裝置111根據(jù)車(chē)輪112的速度信號(hào)，調(diào)節(jié)車(chē)輪112的轉(zhuǎn)動(dòng)，由于車(chē)輪112不會(huì)改變方向，所以當(dāng)兩個(gè)車(chē)輪的速度不同的時(shí)候，就可以改變焊接裝置11的運(yùn)動(dòng)方向，從而糾正焊道偏差位置。

此外，焊接裝置11還可以包括：焊槍以及固定架；焊槍通過(guò)固定架固定于焊接裝置11上，焊接裝置11通過(guò)固定于其上的焊槍進(jìn)行焊接。跟蹤裝置12可以為激光跟蹤器或者激光相機(jī)，在本實(shí)用新型中不做具體限定，只要可以采集焊道的位置偏差即可。該激光跟蹤器或者激光相機(jī)固定于焊接裝置上，用于采集焊道的位置偏差。驅(qū)動(dòng)裝置111可以為電機(jī)或者驅(qū)動(dòng)器，該電機(jī)為集成有驅(qū)動(dòng)器的電機(jī)，電機(jī)或者驅(qū)動(dòng)器能夠根據(jù)跟蹤裝置所發(fā)送的車(chē)輪112的速度信號(hào)，對(duì)車(chē)輪112進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，以使車(chē)輪112帶動(dòng)焊接裝置11進(jìn)入正確焊接軌道。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的焊道偏差跟蹤裝置，包括焊接裝置11以及跟蹤裝置12；其中，焊接裝置11包括：驅(qū)動(dòng)裝置111、車(chē)輪112；通過(guò)該焊道偏差跟蹤裝置的跟蹤裝置12，可以將采集到的焊道位置偏差轉(zhuǎn)化為車(chē)輪112的速度信號(hào)，并將該車(chē)輪112的速度信號(hào)發(fā)送給焊接裝置11中的驅(qū)動(dòng)裝置111，進(jìn)一步地，驅(qū)動(dòng)裝置111根據(jù)該車(chē)輪112的速度信號(hào)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪112的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而糾正焊絲位置與焊道中心位置的位置偏差，提高焊接裝置焊接的準(zhǔn)確性。

需要說(shuō)明的是，該焊道偏差跟蹤裝置，可以用于焊接機(jī)器人時(shí)的埋弧焊焊接條件下的焊接平臺(tái)，也可用于一般的焊縫焊接工藝中。

實(shí)施例二：

本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種焊道偏差跟蹤裝置，參見(jiàn)圖2所示，作為優(yōu)選實(shí)施例，焊道偏差跟蹤裝置包括：焊接裝置21，焊接裝置中的驅(qū)動(dòng)裝置為電機(jī)211，該電機(jī)211集成有驅(qū)動(dòng)器，焊接裝置中的車(chē)輪212為左、右兩輪，跟蹤裝置為激光跟蹤器22。該激光跟蹤器22中集成有激光跟蹤器，激光跟蹤器22可以實(shí)時(shí)采集焊道位置偏差，然后通過(guò)一定的方法將該位置偏差轉(zhuǎn)化為焊接小車(chē)左右兩輪的速度信號(hào)，并通過(guò)通訊模塊23將該速度信號(hào)發(fā)送給焊接裝置21中的電機(jī)211，電機(jī)211根據(jù)接收到的速度信號(hào)，驅(qū)動(dòng)左、右車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，糾正焊道位置偏差導(dǎo)致的焊接誤差。

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例中一種焊道偏差跟蹤裝置的實(shí)物圖。該焊道偏差跟蹤裝置包括：焊接小車(chē)31、相機(jī)固定架32、激光相機(jī)33、焊槍34以及車(chē)輪35。

激光相機(jī)33通過(guò)相機(jī)固定架32固定于焊接小車(chē)31上，實(shí)時(shí)地采集焊道偏差位置，焊槍34通過(guò)固定架也固定于焊接小車(chē)31上，焊接小車(chē)31通過(guò)固定于其上的焊槍34進(jìn)行焊接。焊接小車(chē)31包括左右兩個(gè)車(chē)輪35。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的焊道偏差跟蹤裝置，通過(guò)其激光相機(jī)22，可以將采集到的焊道位置偏差轉(zhuǎn)化為焊接小車(chē)中左右兩個(gè)車(chē)輪212的速度信號(hào)，并將該左右兩個(gè)車(chē)輪212的速度信號(hào)發(fā)送給焊接小車(chē)21中的電機(jī)211，進(jìn)一步地，電機(jī)211根據(jù)該車(chē)輪212的速度信號(hào)驅(qū)動(dòng)左右兩個(gè)車(chē)輪212的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而糾正焊絲位置與焊道中心位置的位置偏差，提高焊接裝置焊接的準(zhǔn)確性。

實(shí)施例三：

本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種焊接小車(chē)，參見(jiàn)圖4所示，該焊接小車(chē)包括：激光相機(jī)41、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器42以用車(chē)輪43。其中，車(chē)輪43包括左車(chē)輪、右車(chē)輪兩個(gè)。該激光相機(jī)41中集成有激光跟蹤器和通訊模塊，激光相機(jī)41首先可以通過(guò)激光跟蹤器獲取焊道位置偏差，然后通過(guò)一定的方法將該位置偏差轉(zhuǎn)化為焊接小車(chē)左右兩輪的速度信號(hào)，并通過(guò)通訊模塊將該速度信號(hào)發(fā)送給電機(jī)驅(qū)動(dòng)器42，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器42根據(jù)接收到的速度信號(hào)，驅(qū)動(dòng)左、右車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，糾正焊道位置偏差導(dǎo)致的焊接誤差。

此外，該焊接小車(chē)還包括：相機(jī)固定架、焊槍以及固定架、激光相機(jī)通過(guò)該相機(jī)固定架安裝于焊接小車(chē)上，焊槍通過(guò)固定架固定于所述焊接小車(chē)上。本實(shí)施例中的車(chē)輪數(shù)量為兩個(gè)，也可以是三個(gè)或者多個(gè)。

上述三個(gè)實(shí)施例均用到了焊道偏差跟蹤方法，該方法包括以下步驟：

(1)實(shí)時(shí)獲取焊道位置偏差dx。

首先焊道偏差跟蹤裝置中的跟蹤裝置首先獲取焊道位置偏差，焊道位置偏差dx為跟蹤裝置，如激光相機(jī)返回的偏差值，也就是相機(jī)激光線中心點(diǎn)到焊縫中心的距離。

(2)根據(jù)所述焊道位置偏差dx，分別計(jì)算焊接裝置中左、右車(chē)輪的速度信號(hào)Vr以及Vl。

具體的，根據(jù)焊道位置偏差dx，計(jì)算跟蹤圓弧半徑R。

根據(jù)跟蹤圓弧半徑R以及預(yù)先給定的焊槍的基速度Vb，分別計(jì)算焊接裝置中左、右車(chē)輪的速度信號(hào)Vl以及Vr。

在跟蹤裝置采集到焊道位置偏差之后，首先根據(jù)焊道位置偏差dx，計(jì)算出跟蹤圓弧半徑R，具體算法參見(jiàn)圖5所示：

dx代表相機(jī)返回的偏差值，即相機(jī)激光線中心點(diǎn)到焊縫中心的距離；

s代表前置距離，即焊絲到相機(jī)激光線的距離；

o是跟蹤圓弧的圓心；

R是跟蹤圓弧的半徑。

在三角形ABO中利用勾股定理得：

(R-dx)²+s²＝R²，

將上面的式子展開(kāi)化簡(jiǎn)得

dx²+s²＝2dx*R，

由此公式計(jì)算得

R＝(dx²+s²)/2dx。

因此，可以通過(guò)公式R＝(dx²+s²)/2dx來(lái)計(jì)算跟蹤圓弧的半徑，其中，dx為所述焊道位置偏差，s為焊絲到激光線的距離。

在計(jì)算出跟蹤圓弧半徑R后，可以根據(jù)跟蹤圓弧半徑R以及預(yù)先給定的焊槍的基速度Vb，分別計(jì)算焊接裝置中左、右車(chē)輪的速度信號(hào)Vl以及Vr。

為了保證在跟蹤的過(guò)程中焊槍的跟蹤速度不發(fā)生變化，焊槍的基速度Vb是一個(gè)給定的值，參見(jiàn)圖6所示，根據(jù)同心線速度成比例的原理可以得出以下公式，左、右車(chē)輪的速度信號(hào)Vl以及Vr分別為：

Vl＝Vb+Vb*((l+L)/R)＝Vb*(1+(l+L)/r*k)；

Vr＝Vb+Vb*(l/R)＝Vb*(1+l/R*k)；

其中，Vb為焊槍的基速度，l為焊絲到右車(chē)輪中心線的距離，L為左、右車(chē)輪中心距，R為所述跟蹤圓弧半徑，k為調(diào)節(jié)速度大小的系數(shù)。

下面進(jìn)行一個(gè)詳細(xì)的舉例說(shuō)明：

比如：焊槍的基速度為Vb＝300；

相機(jī)返回的偏差值為dx＝30；

前置距離s＝35；

小車(chē)的左右輪的中心距為L(zhǎng)＝190；

焊絲到小車(chē)右輪中心的距離為l＝30；

調(diào)節(jié)速度的比例系數(shù)k＝1.0；

由第一步的計(jì)算公式得出跟蹤圓弧的跟蹤半徑為：

R＝(dx²+s²)/2dx＝(30²+35²)/(2*30)＝35.42；

由第二步的計(jì)算公式得出小車(chē)右輪的速度為：

Vr＝Vb*(1+l/R*k)＝300*(1+30/35.42*1.0)＝554.09；

由第二步的計(jì)算公式得出小車(chē)左輪的速度為：

Vl＝Vb*(1+(l+L)/r*k)＝300*(1+(30+190)/35.42*1.0)＝2163.35。

將上述方法應(yīng)用于焊道偏差跟蹤裝置以及焊接小車(chē)中，可以使跟蹤裝置或者焊接小車(chē)中的激光相機(jī)將采集到的焊道位置偏差轉(zhuǎn)化為焊接裝置中車(chē)輪的速度信號(hào)，從而使驅(qū)動(dòng)裝置根據(jù)該速度信號(hào)，調(diào)節(jié)車(chē)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，進(jìn)一步改變焊接裝置的運(yùn)動(dòng)方向，完成焊道位置偏差跟蹤糾正過(guò)程。

需要說(shuō)明的是，該方法不僅可以用于兩個(gè)車(chē)輪的情況，將其進(jìn)行推導(dǎo)可適用于多輪速度的計(jì)算。

在本實(shí)用新型實(shí)施例的描述中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本實(shí)用新型中的具體含義。

所述功能如果以軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)并作為獨(dú)立的產(chǎn)品銷(xiāo)售或使用時(shí)，可以存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中?；谶@樣的理解，本實(shí)用新型的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說(shuō)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分或者該技術(shù)方案的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來(lái)，該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本實(shí)用新型各個(gè)實(shí)施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括：U盤(pán)、移動(dòng)硬盤(pán)、只讀存儲(chǔ)器(ROM，Read-Only Memory)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盤(pán)等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。

在本實(shí)用新型的描述中，需要說(shuō)明的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上所述實(shí)施例，僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式，用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，其依然可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改或可輕易想到變化，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改、變化或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。