[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

说明书

技术领域

本发明涉及一种集装箱波纹板焊接轨迹检测与控制系统，尤其是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。

背景技术

目前，我国是世界集装箱生产大国，集装箱制造是劳动密集、材料密集型行业。目前我国集装箱的生产过程，特别是波纹板焊接主要是以手工焊接、机械仿形半自动焊接为主，工人工作环境差，劳动强度高，且焊接质量难以控制，波纹板焊缝成型质量不高，同时由于焊接过程中焊接规范无法实现有效跟踪调整，使不同坡段的焊缝成型质量有明显的不同，难以满足对波纹板的焊接质量一致性要求。这些问题是我国集装箱焊接行业长期存在而又一直未得到解决的难题，制约者我国集装箱制造技术的进步和行业增长模式的转变。

在自动化焊接生产过程中，由于焊接模型的复杂性以及实际的焊接条件经常随着各种不可预期的干扰因素而不断发生变化。例如，强烈的弧光、高温、飞溅、机械抖动、焊缝坡口状况、工件的加工误差、夹具精度、工件的介质均匀性和焊接生产过程中的热变形等影响会使焊枪运动轨迹偏离实际焊缝，造成焊接质量难以控制。焊接轨迹检测与控制的第一步就是要实时检测焊缝曲线的变化，即焊缝位置的空间变化，如集装箱波纹板自动焊接过程中就需要实时检测波纹板面的起伏变化，为焊接轨迹跟踪控制及焊接规范的跟踪选取提供依据；焊接轨迹检测与控制的第二步就是要实现焊枪运动轨迹跟踪焊缝曲线的变化，即对焊枪运动轨迹的控制。

在自动焊接过程中，准确检测获取焊缝的变化是保证焊接质量的关键，其中用于焊缝跟踪的传感器技术越来越重要。在焊接轨迹检测技术的研究发展中，陆续出现了各种不同形式的传感器，其中接触式传感器、电弧传感器和光学传感器应用较为普遍。接触式传感器将焊缝变化转变为导杆或导轮的位置变化，并转化为电信号，该传感器由于性能稳定、成本低廉，在生产中曾得到广泛应用，由于跟踪精度及速度的限制，已不适合于高精度、高速度焊接领域；电弧传感器以电弧本身的参数为跟踪目标，能实时反应焊缝变化，但检测精度易受焊接过程中熔滴过渡形式、飞溅的影响，尤其在对薄板焊件的对接和搭接接头的焊接中，应用方法较难掌握。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种结构简单、检测精度高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。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

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，包括激光位移传感器、焊枪位姿调整装置和电路控制装置，激光位移传感器、焊枪位姿调整装置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。

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。

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。