[发明专利]一种基于复合式超声相控阵传感器的角焊缝自动跟踪方法

说明书

本发明公开了一种基于复合式超声相控阵传感器的角焊缝自动跟踪方法，主要是应用于自动化焊接专机中，解决其角焊缝的自动跟踪问题，该方法利用复合式超声相控阵传感器进行距离和温度测量，采用MPM‑CC算法以消除温度等因素对测距的影响；在跟踪过程中，复合式超声相控阵传感器固连于焊枪，焊枪上部通过转轴与PID变幅运动器相连，PID变幅运动器计算模块通过收集的采样信号计算出复合式超声相控阵传感器和焊枪需要偏转的角度和移动的距离，通过PID变幅运动器驱动模块驱动PID变幅运动器执行模块，PID变幅运动器执行模块驱动转轴以及十字滑架调整复合式超声相控阵传感器的位置角度，通过算法与硬件的配合完成角焊缝的自动跟踪。

技术领域

本发明涉及焊接自动化领域，是一种基于复合式超声相控阵传感器的角焊缝自动跟踪方法。

背景技术

对于角焊缝的焊接生产线，我国的自动化水平还不是很高，目前在焊缝自动跟踪领域采用的比较多的方式为摆动电弧跟踪技术、磁控电弧跟踪技术和结构光视觉跟踪技术，其中摆动电弧跟踪技术的噪声大，磨损严重；磁控电弧跟踪技术的设计复杂，需要考虑的因素众多；结构光视觉跟踪技术容易受到弧光的干扰，并且不适合铝合金、镁合金等有色金属焊接过程中的焊缝自动跟踪。相对来说，利用复合式超声相控阵技术进行焊缝跟踪，其抗干扰能力强，无噪声，无磨损，并且传感器的线阵阵元结构简单，激励控制也比较容易，因此采用复合式超声相控阵技术进行角焊缝焊接的自动跟踪，对进一步提高焊接生产的自动化和焊缝跟踪水平有着积极地推动作用。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在解决现在的超声波焊缝跟踪技术控制方面比较复杂，接收信号难度比较大、精确度较低的问题。针对目前仅能跟踪长直焊缝，并且精确度较低，稳定性较低的问题，本发明提出一种基于复合式超声相控阵传感器的角焊缝自动跟踪方法，其特征是：该跟踪方法采用的系统是由复合式超声相控阵传感器、PID变幅运动器和自动跟踪控制器组成，复合式超声相控阵传感器固连于焊枪，焊枪上部通过转轴与PID变幅运动器相连；复合式超声相控阵传感器包括：超声波收发模块、复合式超声相控阵传感器信号采样及处理模块和立体式温度传感器；PID变幅运动器包括：PID变幅运动器执行模块、PID变幅运动器计算模块及PID变幅运动器驱动模块；该方法利用超声波收发模块、立体式温度传感器进行数据采集；该方法利用复合式超声相控阵传感器信号采样及处理模块对采样数据采用MPM-CC算法精确计算焊缝与传感器之间的距离；所述MPM-CC算法中主要包括瑞利积分、Pencil法和温度补偿算法，瑞利积分用于叠加各离散点源的声压，Pencil法用来计算声压在传播过程中的衰减，这两种算法的糅合用于复合式超声相控阵传感器的自动定位，为了在焊接过程中精确计算出复合式超声相控阵传感器与焊缝之间的距离，利用温度补偿算法对原始算法进行精度修正，构建了MPM-CC焊缝跟踪算法；PID变幅运动器计算模块通过获取复合式超声相控阵传感器输出的复合式超声相控阵传感器与焊缝之间的距离，计算出复合式超声相控阵传感器和焊枪需要偏转的角度和移动的距离，通过PID变幅运动器驱动模块驱动PID变幅运动器执行模块，PID变幅运动器执行模块驱动转轴以及十字滑架调整复合式超声相控阵传感器和焊枪的位置角度。根据上述的一种基于复合式超声相控阵传感器的角焊缝自动跟踪方法，复合式超声相控阵传感器是在呈线阵排列的压电晶片。