[发明专利]一种旋转超声波-电弧复合式焊缝跟踪方法

权利要求书

1.一种旋转超声波-电弧复合式焊缝跟踪方法，其特征是：采用旋转超声波-电弧复合式焊接系统，该系统由环形超声波接收阵列模块，双侧超声波发射模块，环形数据采集及处理模块，温度传感器，电弧传感器，锥齿轮传动机构，伺服电机，焊接电源，焊枪，PLC，十字滑架，焊接小车所组成，该方法采用超声波电弧复合式传感器，由锥齿轮传动机构驱动焊枪产生旋转运动，双侧超声波发射模块同时旋转形成旋转超声波扫描V形坡口，环形数据采集及处理模块对环形超声波接收阵列模块进行数据采样，对采样数据采用温度补偿算法对数据进行补正并得出焊缝偏差信息，数据采集模块对电弧传感器输出信号进行数据采样，对采样数据采用最小二乘法进行拟合并得出焊缝偏差信息，将两种焊缝偏差信息采用双变量自适应系数加权算法进行信息融合，得到最优焊缝偏差e，输入到PLC中采用PID控制对焊缝偏差通过十字滑架、焊接小车对焊接过程进行闭环控制，最终实现焊缝的精确跟踪；双侧超声波发射模块是由对称分布的左侧超声波发射器和右侧超声波发射器组成，环形超声波接收阵列模块由超声波接收器围绕焊枪盖板旋转一圈所组成，与光码盘一并固定在焊枪盖板上，伺服电机固定在横向十字滑架上，通过锥齿轮传动机构连接焊枪，环形数据采集及处理模块根据光码盘的定位信息对数据进行采样处理，若处于焊缝中心位置时，启动伺服电机驱动锥齿轮传动机构带动焊枪旋转；所述旋转超声波扫描焊缝具有以下作用：得到焊缝偏差信息、得到焊缝高度信息、反馈并二次调节焊缝偏差信息，通过光码盘定位焊缝中心位置，双侧超声波发射器第一次经过焊缝中心位置时开始进行数据采样，每次双侧超声波发射器通过焊缝中心位置时环形超声波接收阵列模块测得的距离信息分别为Hcf和HcL，其他位置测得的距离信息分别为Hf和HL，下次得到Hcf和HcL时，将这之间的Hf和HL信息分别进行累加，当∑Hf-∑HL＝0，焊枪对中，当∑Hf-∑HL＞0，焊枪左偏，当∑Hf-∑HL＜0，焊枪右偏，|Hcf-HcL|为焊缝高度h，根据工艺要求可以通过PLC自适应调整焊接小车的焊接速度、焊接电源的焊接电流、电弧电压工艺参数，若在Hf和HL之间存在比Hcf和HcL大的数据时，通过光码盘可以定位到偏离焊缝中心的角度θ，通过PLC调节十字滑架上的电机进行二次调节。