[发明专利]一种锡丝精密焊接装置及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及锡丝焊接领域，特涉及一种锡丝精密焊接装置及控制方法。

背景技术

锡丝配激光焊接方向，受焊接稳定性制约，这种方式一直未能被广泛采用。而对焊接稳定性影响最大的因素是送锡丝的精准度，包括推送到焊接点的锡丝存在空间位置偏差、锡丝过长或者过短、锡丝过度熔化形成锡球、焊接过程中锡丝弯曲或者变形、送丝误差累积或每次熔化的锡丝长度不一致造成送丝长度偏差较大等。

目前，通过缩短送锡嘴前端伸出的锡丝的长度可有效消除锡丝的空间偏差和变形等问题，但是，当锡丝过度熔化形成锡球时，非常容易堵住送锡嘴，此时必须人工清理锡球并重新调整锡丝位置方可继续生产，同样满足不了连续稳定生产的要求。此外，送丝累计误差等问题也急需解决。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种锡丝精密焊接装置及控制方法。本发明以两套视觉系统采集锡丝三维图像为基础，通过比较初始和检测时锡丝的长度、位置和姿态等参数并获取偏差，再借助激光切锡工艺、自动捋锡工艺和自动推收锡丝方法，解决锡丝顶端形成锡球、弯曲、变形、长度误差累计等问题。且本发明的装置和方法简单可靠，有助于实现锡丝焊接的高精度连续自动化生产，对连续生产的节拍影响很小。

本发明的技术方案是：一种锡丝精密焊接控制方法，一号成像系统垂直向下拍摄锡丝，用于采样锡丝在水平面上的位置和形态图像，二号成像系统在锡丝的垂直面上相对一号成像系统顺时针旋转θ角度后拍摄锡丝，控制器采集一号成像系统和二号成像系统的图像并进行图像处理；其特征在于：包括以下步骤：

使用线性光源照射锡丝，锡丝在图像中为亮色，背景为暗色，视觉系统对锡丝按照像素宽度进行采样得到锡丝的多段线段P₁，控制器通过最小二乘法直线拟合得到的直线P₂的斜率k、截距b，获得多线段P₁和直线P₂的偏离程度；

当锡丝的初始长度、位置和姿态确定后，分别计算锡丝在一号成像系统、二号成像系统成像图片中的顶端坐标(x₁,y₁)和(x₂,y₂)、直径D₁和D₂、长度L₁和L₂、拟合直线的斜率k₁和k₂、截距b₁和b₂、线性度相对误差ξ₁和ξ₂，并将这些值记录为初始参照值；

执行锡丝检测时，计算出当前锡丝顶端坐标(x₁′,y₁′)和(x₂′,y₂′)、直径D₁′和D₂′、长度L₁′和L₂′、拟合直线的斜率k₁′和k₂′、截距b₁′和b₂′、线性度相对误差ξ₁′和ξ₂′，并计算两幅图像中的拟合直线与初始拟合直线的夹角β₁和β₂；

控制器判断锡丝顶端是否形成锡球；当D₁′与D₁或D₂′与D₂的比值大于设定阈值ρ₁时，判定锡球顶端过度熔化形成锡球，则实行激光切断锡球的步骤；否则认为锡球顶端正常；

控制器判断锡丝是否弯曲变形，当ξ₁′与ξ₁或ξ₂′与ξ₂的比值大于设定阈值ρ₂、拟合直线角度β₁或β₂的绝对值大于ρ₃时判定锡丝弯曲变形，认为锡丝弯曲变形，则实行自动捋锡的步骤；否则认为锡丝没有弯曲变形；

根据初始锡丝端点的坐标(x₁,y₁)和(x₂,y₂)、检测锡丝端点的坐标(x₁′,y₁′)和(x₂′,y₂′)，并计算空间偏移量(Δx,Δy,Δz)的值，