遠大于超聲波沖擊系統(tǒng)的速度，可以保證測距傳感器發(fā)出的光信號能夠超聲波沖擊系統(tǒng)的位置變化。且由于步進電機細分后步距角很小，當重新檢測到距離信號后，步進電機立刻停止，因此不會出現(xiàn)測距的光信號超越反光片Β的情況。)。由新的距離值，可以重復上述平面幾何計算方法’得到新的匕點坐標似此類推河以得至陽點的軌跡坐標“匕’，!^’)、
(Π2，，m2，)、(Π3，，m3，).........”，B點軌跡上的任意一點坐標，以(nx’，mx，)表示，此軌跡就是超聲波沖擊頭運動的軌跡。
[0029]為了使超聲波沖擊頭的運動軌跡，跟隨移動焊接設備運動軌跡變化，具體實現(xiàn)方法如下?？刂破鱇2得到的A點的軌跡的離散點“(m，mi)、(m，m2)、(m，m3).........”均通過
Zigbee無線通訊模塊Ζ2傳輸到控制器Κ3，并存儲在控制器Κ3中?？刂破鳓?每得到一個新的超聲波沖擊頭運動的軌跡點丨^’^/丨后’與仏存儲器中的所有的點“丨如^^八仍^^八如，
m3).........”逐個進行比較，選擇與(nx’，mx’)歐氏距離最短的點(nx，mx)作為目標點，計算
“nx’-nx”、“mx’-mx”的大小，并且以這個大小作為偏差量，調整移動機器人本體的直流伺服電機和十字滑塊的步進電機，帶動超聲波沖擊系統(tǒng)向著減小偏差的方向運動。這樣就能夠不斷保持超聲波沖擊頭的運動，始終跟隨移動焊接設備運動軌跡變化。
【主權項】
1.一種焊后焊縫跟蹤機器人自動糾偏及超聲沖擊系統(tǒng)，其特征是:包括移動式焊接設備、超聲波沖擊系統(tǒng)，在移動式焊接設備、超聲波沖擊系統(tǒng)上分別固定有反光片A、反光片B，反光片A、反光片B用于反射式測距傳感器實現(xiàn)距離測量；固定在移動式焊接設備上的反光片A與移動式焊接設備同步運動，固定在超聲波沖擊系統(tǒng)上的反光片B與超聲波沖擊系統(tǒng)同步運動;移動式焊接設備、超聲波沖擊系統(tǒng)上的反光片通過安裝在不同高度來避免相互干擾，并采用不同調制頻率的激光或紅外光來避免干擾;歩進電機固定安裝在焊縫以外區(qū)域，四個步進電機B1、B2、B3、B4對稱分布組成平面長方形或正方形，并保證焊縫在四個步進電機所圍成的長方形或正方形內；以步進電機Βι和步進電機B4軸心連線為Y軸，以步進電機Βι和步進電機B4距離中點為原點0(0，0)，建立平面X-Y直角坐標系;每個步進電機均安裝有測距傳感器，測距傳感器與電機軸固定連接，同軸旋轉；四個測距傳感器與步進電機軸心線交點坐標分別為01(乂1、￥1)、02(乂2、￥2)、03(乂3、￥3)、04(乂4、￥4);四臺步進電機中，兩臺用于確定焊接噴嘴的移動軌跡，另外兩臺用于獲取超聲波沖擊頭的移動軌跡，將兩軌跡進行比較，即可得到超聲波沖擊頭偏離已焊焊縫的距離和方向，從而通過控制系統(tǒng)實現(xiàn)糾偏，保證應力消除裝置作業(yè)末端始終對準焊縫作業(yè);控制器miu分別為步進電機m、B2、B3、B4的細分控制器，步進電機的線速度大于移動式焊接設備、超聲波沖擊系統(tǒng)的速度;無線通訊模塊Ζι、Z2、Z3、Z4分別由控制器Κ!、K2、K3、K4控制； 移動式焊接設備由焊接初始點開始焊接，當移動式焊接設備在焊接初始點時，在移動焊接設備上安裝反光片Α，反光片Α與測距傳感器&、(:2在同一水平面上，且為避免焊接過程中的弧光等干擾，測距傳感器&、&和反光片Α安裝高度高于焊接噴嘴;移動式焊接設備在焊接初始點時，保證測距傳感器(^、(:2發(fā)出的光信號能夠射在反光片A上，測距傳感器的信號分別由控制器仏、1(2進行處理和計算，得到的距離分別為L^Ls;控制器h將檢測的距離U通過無線通訊模塊Zi傳輸到無線通訊模塊Z2，并由無線通訊模塊Z2送入控制器K2，得到三角形“A (Μ)2”的頂點Α的坐標;控制器1^、1(2每隔一定時間采樣測距傳感器的信號，計算一次A點坐標；當移動式焊接設備開始焊接時，移動焊接設備產生移動，當控制器K1、K2采集不到測距傳感器的信號時，則說明測距傳感器發(fā)射的光信號已經不能射到反光片；此時，步進電機逆時針旋轉，帶動測距傳感器產生旋轉運動，使測距傳感器發(fā)射的光信號重新射到反光片，此時步進電機停止運行，并計算出新的距離，由新的距離值，可以重復上述平面幾何計算方法，得到新的A點坐標，以此類推，可以得到A點的軌跡坐標“(m，mi)、(n2，m2)、(m，m3).........”，六點軌跡上的任意一點坐標，以(nx，mx)表示，此軌跡就是焊接噴嘴運動的軌跡，假定移動焊接設備具有精密的焊縫跟蹤性能，此軌跡也就是焊縫的軌跡； 當移動式焊接設備焊接了一定時間后，啟動超聲波沖擊系統(tǒng)，跟隨移動式焊接設備的軌跡，進行焊后沖擊作業(yè);超聲波沖擊系統(tǒng)的運行，也從焊接初始點開始;在超聲波沖擊系統(tǒng)上安裝反光片B，反光片B與測距傳感器C3、C4在同一水平面上，且為了消除干擾，反光片B與反光片A不在同一水平面上;初始時，保證測距傳感器C3、C4發(fā)出的光信號能夠射在反光片B上，測距傳感器C3、C4的信號分別由控制器K3、K4進行處理和計算，得到的距離分別為L2’、Li，；控制器K4將檢測的距離U，通過無線通訊模塊Ζ4傳輸到無線通訊模塊Ζ3，并由無線通訊模塊Ζ3送入控制器Κ3，在控制器Κ3中，計算得到三角形“Β0304”的頂點Β的坐標;控制器Κ3、Κ4每隔一定時間采樣測距傳感器的信號，計算一次Β點坐標； 當超聲波沖擊系統(tǒng)產生移動，當控制器K3、K4采集不到測距傳感器的信號時，則說明測距傳感器發(fā)射的光信號已經不能射到反光片;此時，步進電機Β3、Β4順時針旋轉，帶動測距傳感器產生旋轉運動，使測距傳感器發(fā)射的光信號重新射到反光片，此時步進電機停止運行，并計算出新的距離，由新的距離值，重復上述平面幾何計算方法，得到新的Β點坐標，以此類推，可以得到Β點的軌跡坐標“(m’，mi’)、(n2’，m2’)、(Μ’，m3’).........”，Β點軌跡上的任意一點坐標，以(ηχ’，mx’)表示，此軌跡就是超聲波沖擊頭運動的軌跡； 控制器K2得到的A點的軌跡的離散點“(m，mi)、(m，m2)、(M，m3).........”均通過Zigbee無線通訊模塊Z2傳輸到控制器K3，并存儲在控制器K3中；控制器K3每得到一個新的超聲波沖擊頭運動的軌跡點(1’，1^’)后，與1(3存儲器中的所有的點“(111，1111)、(112，1112)、(113，1113).........”逐個進行比較，選擇與(nx’，mx’)歐氏距離最短的點(nx，mx)作為目標點，計算“nx’_nx”、的大小，并且以這個大小作為偏差量，調整移動機器人本體的直流伺服電機和十字滑塊的步進電機，帶動超聲波沖擊系統(tǒng)向著減小偏差的方向運動； 超聲波沖擊系統(tǒng)采用輪式移動機器人作為本體，通過兩輪差動實現(xiàn)機器人位置粗定位，采用十字滑塊作為超聲波沖擊頭定位驅動機構，實現(xiàn)超聲波沖擊頭的精密定位。2.根據權利要求1所述的焊后焊縫跟蹤機器人自動糾偏及超聲沖擊系統(tǒng)，其特征是:無線通訊模塊Ζι為Zigbee無線通訊模塊。3.根據權利要求1所述的焊后焊縫跟蹤機器人自動糾偏及超聲沖擊系統(tǒng)，其特征是:無線通訊模塊Z2為Zigbee無線通訊模塊。4.根據權利要求1所述的，其特征是:無線通訊模塊Z3、Z4均為Zigbee無線通訊模塊。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種焊后焊縫跟蹤機器人自動糾偏及超聲沖擊系統(tǒng)，由移動式焊接設備、超聲波沖擊系統(tǒng)、步進電機、控制器、Zibee無線通訊模塊、反光片、測距傳感器組成。能夠實時感測超聲波沖擊系統(tǒng)作業(yè)末端與焊后焊縫的偏差，并實現(xiàn)實時糾偏，實現(xiàn)超聲波沖擊頭對已焊焊縫的準確沖擊，以消除焊接應力。本發(fā)明結構簡單、自動化程度高、焊后焊縫跟蹤精度高。
【IPC分類】B23K9/32, B23K9/127, C21D11/00, B23K9/02, C21D9/50, C21D10/00
【公開號】CN105458483
【申請?zhí)枴緾N201610006491
【發(fā)明人】顧菊平, 華亮, 唐子峻, 羅來武, 張新松, 張晴, 蔣凌, 華俊豪, 姜曉棟, 李建國, 倪海雪
【申請人】南通大學
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2014年11月20日
【公告號】CN104384734A, CN105618951A