[发明专利]基于激光测距的集装箱波纹板焊接轨迹检测与控制系统无效

专利信息
申请号: 200910015612.7 申请日: 2009-05-21
公开(公告)号: CN101554672A 公开(公告)日: 2009-10-14
发明(设计)人: 田新诚;张光先;刘涛 申请(专利权)人: 山东大学
主分类号: B23K9/095 分类号: B23K9/095;G05D3/12;G05B15/02;B23K9/127;G01B11/00;B21C37/08
代理公司: 济南圣达专利商标事务所有限公司 代理人: 王吉勇
地址: 250061山*** 国省代码: 山东;37
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摘要:
搜索关键词: 基于 激光 测距 集装箱 波纹 焊接 轨迹 检测 控制系统
【权利要求书】:

1.一种基于激光测距的集装箱波纹板焊接轨迹检测与控制系统,其特征在于:包括激光位移传感器、焊枪空间位置及姿态调整机构和电路控制装置,激光位移传感器和焊枪空间位置及姿态调整机构通过线路与电路控制装置连接;

所述焊枪空间位置及姿态调整机构一端固定于机架上,激光位移传感器设置于焊枪空间位置及姿态调整机构的下端;

所述焊枪空间位置及姿态调整机构包括横向移动机构、升降调节机构、摆动机构和传感器固定装置,横向移动机构一端固定于机架上,升降调节机构上部滑动设置于横向移动机构上,升降调节机构通过向心架分别与摆动机构和传感器固定装置连接,传感器固定装置上设有激光位移传感器;

所述升降调节机构包括电机、纵架丝杠、套管和纵架伸缩管,电机通过电机座设置在套管的上端,电机输出轴通过联轴器与纵架丝杠一端连接,纵架丝杠设置于套管和纵架伸缩管内,纵架伸缩管上端部分设置于套管内,纵架伸缩管下端与向心架连接;套管上端外部通过套管紧固架设置于横向移动机构的横丝杠和上、下光杠上;电机通过导线与电路控制装置连接;

所述套管紧固架上设有与横向移动机构的横丝杠和上、下光杠相配合的横丝杠螺母和通孔;

所述纵架伸缩管上端连接有一纵架内滑块,纵架内滑块设置于套管内,纵架伸缩管与套管下端之间设有纵向滑动轴承,纵架伸缩管的外壁上设有纵导轨。

2.根据权利要求1所述的基于激光测距的集装箱波纹板焊接轨迹检测与控制系统,其特征在于:所述横向移动机构包括平行设置的横架底板和横架端板,横架底板和横架端板之间通过水平布置的上、下槽钢连接,横架底板和横架端板之间连接有横丝杠和上、下光杠,横丝杠的一端穿过横架端板连接横进手轮;另一端连接通过横丝杠轴承定位于横架底板内,横架底板固定于机架上。

3.根据权利要求1所述的基于激光测距的集装箱波纹板焊接轨迹检测与控制系统,其特征在于:所述向心架由一个倒L形折板和一个竖板通过折叶和外部套有弹簧的螺栓连接组成,其中,倒L形折板上部与纵架伸缩管连接为一体,倒L形折板下部通过折叶与竖板连接,竖板的上端通过一个外部套有弹簧的螺栓与倒L形折板连接,竖板的下端设有一弧形板,弧形板上设有一弧形槽。

4.根据权利要求1所述的基于激光测距的集装箱波纹板焊接轨迹检测与控制系统,其特征在于:所述摆动机构包括上、下摇板,上摇板上半部上设有一个一端开口的纵向槽,纵向槽内卡有一工字型滑块,上摇板的下半部上分别设有一焊枪卡和一螺孔;下摇板的上半部上设有一个与上摇板上的纵向槽相对应的封闭槽,下摇板的下半部分分别设有与向心架下部的弧形板相对应的弧形上、下导轨和孔;上、下摇板之间通过摇板轴依次穿过下摇板的孔、向心架下部的弧形槽和上摇板的螺孔连接,其中,下摇板和向心架之间通过摇板轴上的螺母紧固连接;上摇板和向心架之间通过摇板轴上的螺母活动连接;工字型滑块内设有一偏心轮,步进电机的输出轴穿过下摇板的封闭槽与偏心轮连接,步进电机通过导线与电路控制装置连接;焊枪通过焊枪卡固定于上摇板上,焊枪通过导线与电路控制装置连接。

5.根据权利要求1所述的基于激光测距的集装箱波纹板焊接轨迹检测与控制系统,其特征在于:所述传感器固定装置包括激光头横架,激光头横架一端与向心架连接,另一端上套有横滑套,横滑套上设有与激光头横架垂直的滑板,滑板上套有一纵滑套,纵滑套上设有激光位移传感器,激光位移传感器通过传感器电缆与信号处理装置连接。

6.根据权利要求4所述的基于激光测距的集装箱波纹板焊接轨迹检测与控制系统,其特征在于:所述电路控制装置包括电源输入电路、微控制器最小系统电路、输入口电路、输出口电路、显示驱动电路、焊机通信电路、参数设定电路和继电器输出板,电源输入电路连接到前述其他各控制电路;微控制器最小系统电路分别连接输入口电路、输出口电路、显示驱动电路、焊机通信电路、参数设定电路;输出口电路一部分连接到继电器输出板,另一部分连接到电机和步进电机。

7.根据权利要求6所述的基于激光测距的集装箱波纹板焊接轨迹检测与控制系统,其特征在于:所述电源输入电路包括24V直流稳压开关电源和LM2576-5.0开关稳压集成电路芯片,24V直流稳压开关电源与激光位移传感器及继电器输出板相连;24V直流稳压开关电源通过与LM2576-5.0开关稳压集成电路相连为控制电路提供+5V电压等级;

所述最小系统电路由晶振电路、复位电路、电源指示电路、JTAG接口、ISP接口组成,晶振电路由8.000M晶振和瓷片电容组成;复位电路由电阻R2和电容C5组成,为了调试方便,同时添加手动复位功能,由按键S1实现,为了可靠复位,在按键两端加上一只0.1uF的电容以消除干扰、杂波,在电阻R2两端添加1N4148,当R2电阻短路,让D4快速放电,让下一次上电时,能产生快速有效的复位;电源指示电路由电阻和高亮LED灯组成,用于指示电源的是否正常工作;JTAG接口、ISP接口分别连至微处理器规定的引脚上;

所述输入口电路包括光耦TLP521-4,电路中光耦的输入侧采用下拉的方式,并将下拉电阻设计到总电路上,便于与按键,接触开关,限位开关的连接,该光耦的输出侧采用的是电阻上拉的方式,作为微控制器的输入信号端;

所述输出口电路包括高速光耦4N25和达林顿型输出驱动芯片ULN2803,高速光耦4N25的输入正端经过电阻接到+5V电源输入电路上,输入负端接到微控制器的输出口上;高速光耦4N25的输出正端经过2K电阻接到+24电源输入电路上,同时该输出正端与达林顿型输出驱动芯片ULN2803的输入端相连;达林顿型输出驱动芯片ULN2803的输出端与相连继电器的输入负端相连,继电器的输入正端与电源输入电路的+24V相连;

所述显示电路包括双与门驱动芯片75451、八D锁存器74HC573及共阴极七段LED数码管,共阴极七段LED数码管的位驱动端与双与门驱动芯片75451的输出端相连;共阴极七段LED数码管的段位驱动端与八D锁存器74HC573输出端相连;双与门驱动芯片75451的隶属于同一个输出的两个输入端相连,并与微控制器的输出端相连;八D锁存器74HC573的G段一直处于高电平、/OC段一直处于低电平;

所述焊机通信电路包括max485芯片,max485的RO端、DI端与微控制器的通用同步/异步串行接收器和转发器相连,max485的RO端/RE、DE端连在一起与微控制器的端口PE4相连,max485的输出端A、B与焊机相连;

所述参数设定电路包括手动旋转编码器和D触发器CD4013芯片,手动旋转编码器输出的两相正交脉冲A、B与D触发器CD4013芯片的CLK端及D1端相连,CD4013芯片的Q1端或/Q1端通过短路帽与微控制器的端口PB1相连,手动旋转编码器输出的两相正交脉冲同时与微控制器的外部中断输入端PE7相连。

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