埋弧焊用导电嘴自动定位的控制系统及其方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111702304A(43)申请公布日2020.09.25(21)申请号202010579380.4(22)申请日2020.06.23(71)申请人中交第三航务工程局有限公司地址200032上海市徐汇区平江路139号(72)发明人李靖唐建明张继彪时蓓玲胡灵斌夏月汪峥赵利忠华军明韦奋祥陆泽城胡斌(74)专利代理机构上海湾谷知识产权代理事务所(普通合伙)31289代理人肖进(51)Int.Cl.B23K9/26(2006.01)B23K9/18(2006.01)B23K9/12(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称埋弧焊用导电嘴自动定位的控制系统及其方法(57)摘要本发明公开了一种埋弧焊用导电嘴自动定位的控制系统及其方法，通过控制系统实现对机头上的导电嘴的精准定位。控制系统包括：支撑架；轴接于所述支撑架，用于放置待焊管节的滚装架；通过驱动各滚轮而带动所述滚装架转动的多个滚轮驱动电机；用于测量待焊管节旋转弧长的旋转编码器；安装于所述机头，用于测量焊道的左坡口上边缘M点的坐标数据的二维扫描传感器；根据焊道的左坡口上边缘M点的坐标数据和管节旋转弧长，计算并发送导电嘴待移动位置信息的PLC；安装于所述滚装架上方的所述支撑架上，根据接收的导电嘴待移动位置信息驱动所述机头沿X轴方向和Y轴方向移动的二维动作机构。本发明实现对埋弧焊用导电嘴的高精度定位。CN111702304ACN111702304A权利要求书1/2页1.一种埋弧焊用导电嘴自动定位的控制系统，用于控制机头上的导电嘴移动，以导电嘴原始位置为原点建立三维直角坐标系，其特征在于，包括：支撑架；用于放置待焊管节的滚装架；通过驱动各滚轮而带动所述滚装架转动的4套由PLC控制的滚轮驱动电机；用于测量待焊管节旋转弧长的旋转编码器；安装于所述机头，用于测量焊道的左坡口上边缘M点的坐标数据的二维扫描传感器；根据焊道的左坡口上边缘M点的坐标数据和管节旋转弧长，计算并发送导电嘴待移动位置信息的PLC；安装于所述滚装架上方的所述支撑架上，根据接收的导电嘴待移动位置信息驱动所述机头沿X轴方向和Y轴方向移动的二维动作机构。2.根据权利要求1所述的埋弧焊用导电嘴自动定位的控制系统，其特征在于，所述二维动作机构包括：垂直于地面的Y轴；固定连接所述机头的Y轴驱动器；接受所述PLC控制，用于驱动所述Y轴驱动器沿Y轴方向移动的Y轴伺服马达；轴接于所述支撑架的X轴；轴接于所述支撑架的X轴；以及接受所述PLC控制，用于驱动所述X轴驱动器沿X轴方向移动的X轴伺服马达。3.根据权利要求2所述的埋弧焊用导电嘴自动定位的控制系统，其特征在于，所述二维动作机构还包括：安装于所述X轴伺服马达上，用于测量机头沿X轴方向移动位置的X编码器；以及安装于所述Y轴伺服马达上，用于测量机头沿Y轴方向移动位置的Y编码器。4.根据权利要求1所述的埋弧焊用导电嘴自动定位的控制系统，其特征在于，还包括：连接所述PLC和各所述滚轮驱动电机的多个变频器；所述PLC通过所述变频器控制对应所述滚轮驱动电机输出。5.基于权利要求1所述的埋弧焊用导电嘴自动定位的控制系统的控制方法，其特征在于，包括：步骤S1，PLC读取焊接电压、电流、焊接速度、焊道数量、待焊管节旋转速度v(m/s)、二维传感器采样频率f(HZ)、焊接工艺要求、焊道总长度L；同时进行步骤S2、S3和S4：步骤S2，数据处理：S21，n＝0；S22，判断待焊管节旋转速度v是否等于0，若是返回S21；否则进入下一步；S23，检测扫描时间t是否等于n/f，若是，进入下一步，否则循环S23；S24，读取此时二维扫描传感器测量数据，得到an、bn的数值；S25，读取旋转编码器的数据sn，并计算cn＝l+sn；S26，构建Mn(an,bn,cn)，并放入队列，n＝n+1；S27，判断系统运行标志位是否等于1，若是返回S23，若否，进入下一步骤；2CN111702304A权利要求书2/2页步骤S3，机头定位，包括：S31，读取旋转编码器的数据s；S32，判断s是否大于l，若是进入下一步，若否，返回上一步；导电嘴到二维扫描传感器的距离为l(m)；S33，判断s是否等于队头坐标数据M(a、b、c)中的c，若是，进入下一步，若否，重复S33；S34，调用此时M点坐标，并通过s定位此时焊道位置；S35，根据焊接工艺要求，使用an计算x轴目标值Dx；使用bn计算y轴目标值Dy；S36，PLC发送脉冲信号给Y轴伺服马达、X轴伺服马达，分别带动Y轴驱动器移动至Dy以及X轴驱动器移动至Dx；S37，焊接焊接，并判断系统运行标志位是否等于1，若是返回S33，若否进入下一步骤；步骤S4，停机控制：S41，判断S是否小于L，以及判