[发明专利]基于多极阵列电容传感器的焊枪姿态识别方法

摘要

本发明公开了一种基于多极阵列电容传感器的焊枪姿态识别方法，用于多层多道焊或者窄间隙焊焊枪空间姿态的识别及调整。该方法采用的系统利用多极阵列电容传感器对焊缝的坡口形貌进行检测识别；多极阵列电容传感器中的极板对间的电容值反映了坡口的形貌信息，利用控制及信号转换电路对电容信号进行滤波和转换放大处理，利用共轭梯度迭代算法对信号进行迭代计算得到焊缝形貌，将其与基于三点\四点对中算法焊枪姿态数据库中的焊缝形貌比对，快速提取出焊枪相对于工件焊缝的距离、偏转角特征信号；运动机构通过驱动器获取焊枪姿态识别控制器输出的偏转角信号并驱动十字滑架和双轴运动器对焊枪的姿态进行距离和偏转角度调整。

主权项

1.一种基于多极阵列电容传感器的焊枪姿态识别方法，其特征是：基于多极阵列电容传感器的焊枪姿态识别方法采用的装置包括多极阵列电容传感器、控制及信号转换电路、焊枪姿态识别控制器及运动机构；多极阵列电容传感器包括16块电容极板、纵向屏蔽极板、绝缘层和屏蔽罩，电容极板分为激励电容极板和测量电容极板；焊枪姿态识别控制器包括数据采样和信号处理模块，基于三点\四点对中算法的焊枪姿态数据库和焊枪姿态比对提取模块；运动机构包括驱动器，十字滑架和双轴运动器；驱动器通过获取焊枪姿态识别控制器输出的距离和偏转角，驱动双轴运动器转动调整焊枪角度并驱动十字滑架横向和纵向运动；所述基于三点\四点对中算法的焊枪姿态数据库包括三点\四点对中算法和焊接经验数据库，依据焊接经验中得到的焊缝截面形貌，利用三点\四点对中算法计算相应焊缝截面形貌的焊枪偏转角度以及焊枪相对于工件焊缝的距离，并将偏转角度和距离的特征信号存储在基于三点\四点对中算法的焊枪姿态数据库中以供调用；所述三点\四点对中算法是指焊缝截面形貌是三角形或者四边形，如果是三角形，焊枪轴线是该三角形上底边的中线；如果是四边形，则取上、下底边中点的连线作为焊枪轴线；该焊枪姿态识别方法利用多极阵列电容传感器采集阵列电容中测量电容极板的电容数据；通过控制及信号转换电路对多极阵列电容传感器输出的电容信号进行C\V转换并利用运算放大器放大；转换之后的电压信号采用共轭梯度迭代算法对电容成像逆问题求解，反演出焊缝截面形貌，该形貌与基于三点\四点对中算法的焊枪姿态数据库中的焊缝截面形貌比对，快速提取出焊枪相对于工件焊缝的距离、偏转角特征信号；运动机构通过驱动器获取焊枪姿态识别控制器输出的距离和偏转角信号并驱动十字滑架和双轴运动器对焊枪的姿态进行距离和偏转角度调整。