基于电容式传感器的焊缝自动跟踪系统及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102825365A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102825365A(43)申请公布日2012.12.19(21)申请号201210335472.3(22)申请日2012.09.12(71)申请人湘潭大学地址411105湖南省湘潭市雨湖区羊牯塘(72)发明人洪波言浚光阳佳旺汤希(74)专利代理机构湘潭市汇智专利事务所43108代理人宋向红(51)Int.Cl.B23K9/127(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书55页页附图附图55页(54)发明名称基于电容式传感器的焊缝自动跟踪系统及方法(57)摘要本发明公开了一种基于电容式传感器的焊缝自动跟踪系统及方法。本发明的技术要点是，它包括安装于十字滑架上的焊枪，十字滑架固连于轮式机器人小车上；十字滑架与步进电机连接，步进电机与控制系统连接，控制系统连接有下位机液晶屏控制面板；焊枪上固连有一个机械臂，机械臂的伸出端固连有一个电容式传感器，电容式传感器的测头与被焊工件之间保持一定的距离并被视为电容传感器的两个极板；电容式传感器连接在电容式传感器转换电路上，电容式传感器转换电路依次通过电容电压转换电路、全波整流电路、增益滤波电路连接到所述控制系统上。本发明成本低、实时性好、灵敏度和精确度高、稳定性好。CN1028536ACN102825365A权利要求书1/1页1.一种基于电容式传感器的焊缝自动跟踪系统，包括安装于十字滑架上的焊枪，十字滑架固连于轮式机器人小车上；所述十字滑架与步进电机连接，步进电机与控制系统连接，控制系统连接有下位机液晶屏控制面板；其特征在于：所述焊枪上固连有一个机械臂，机械臂的伸出端固连有一个电容式传感器，电容式传感器的测头与被焊工件之间保持一定的距离并被视为电容传感器的两个极板；所述电容式传感器连接在电容式传感器转换电路上，电容式传感器转换电路依次通过电容电压转换电路、全波整流电路、增益滤波电路连接到所述控制系统上。2.根据权利要求1所述的基于电容式传感器的焊缝自动跟踪系统，其特征在于：所述电容式传感器转换电路采用差动脉冲调宽电路。3.根据权利要求1所述的基于电容式传感器的焊缝自动跟踪系统，其特征在于：所述电容式传感器转换电路采用运放式测量电路。4.根据权利要求3所述的基于电容式传感器的焊缝自动跟踪系统，其特征在于：所述电容式传感器采用完全等电位屏蔽电路屏蔽分布电容。5.根据权利要求1所述的基于电容式传感器的焊缝自动跟踪系统，其特征在于：所述电容式传感器采用差动变极距式电容传感器；所述差动变极距式电容传感器有三个极板，其中两个固定不动，只有中间极板产生移动，被焊工件被视为中间移动极板。6.根据权利要求2或3或5所述的基于电容式传感器的焊缝自动跟踪系统，其特征在于：所述电容式传感器的测头采用环形极板。7.一种如权利要求1所述的基于电容式传感器的焊缝自动跟踪系统的焊缝自动跟踪方法，其特征在于：轮式机器人小车控制焊枪按工作方向前进，焊枪随轮式机器人小车的移动与待焊工件呈现一定的位姿关系，通过机械臂与焊枪固连的电容式传感器测头与工件之间也呈现一定的位置变化，反应为电容式传感器测头与工件之间间距或者有效正对面积的变化，从而引起电容式传感器电压的变化；电容式传感器通过其电压的变化采集到焊缝横向与高低偏差信号，经电容式传感器转换电路、电容电压转换电路、全波整流电路、增益滤波电路处理信号后，送入到控制系统微机进行数字滤波和软件处理，根据运算结果控制系统实时的对十字滑架和轮式机器人小车进行调整，从而实现焊枪偏差调整，进行焊缝跟踪，完成自动化焊接。8.根据权利要求7所述的基于电容式传感器的焊缝自动跟踪系统的焊缝自动跟踪方法，其特征在于：所述电容式传感器转换电路是采用差动脉冲调宽电路或者运放式测量电路对电容传感器电压信号进行测量和提取。9.根据权利要求7所述的基于电容式传感器的焊缝自动跟踪系统的焊缝自动跟踪方法，其特征在于：所述电容式传感器采用差动变极距式电容传感器，对焊缝跟踪过程中传感器测头与被焊工件之间距离的变化进行测量，从而减小非线性误差，提高灵敏度，消除温度和其他干扰所引起的漂移；所述差动变极距式电容传感器有三个极板，其中两个固定不动，只有中间极板产生移动，被焊工件被视为中间移动极板。10.根据权利要求7所述的基于电容式传感器的焊缝自动跟踪系统的焊缝自动跟踪方法，其特征在于：所述电容式传感器的测头采用环形极板，用来提高传感器电容值和灵敏度。2CN102825365A说明书1/5页基于电容式传感器的焊缝自动跟踪系统及方法技术领域[0001]本发明属于焊接自动控制技术领域，具体涉及一种基于电容式传感器的焊缝自动跟踪系统及方法。背景技术[0002]电容式传感器是一种把被测的机械量，如位移、压力等转换为电容量