專利名稱：永磁履帶自主全位置爬行式弧焊機(jī)器人的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提出的永磁履帶自主全位置爬行式弧焊機(jī)器人的控制方法屬于弧焊機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到用于大型或巨型工件焊接的高精度、高效率的弧焊機(jī)器人。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，在金屬結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)領(lǐng)域，為了能解決焊接工作量不斷加大以及為了確保焊接質(zhì)量，焊機(jī)和焊接機(jī)器人及其控制方法得到迅速發(fā)展，做為弧焊機(jī)器人及其控制方法主要有兩種類型1、肘關(guān)節(jié)式智能弧焊機(jī)器人一般由6個(gè)自由度以上的焊接機(jī)器人本體和數(shù)個(gè)自由度的外部設(shè)備聯(lián)動(dòng)，其智能性主要表現(xiàn)在用編程或示教確定其運(yùn)動(dòng)軌跡，跟蹤或其它如探測(cè)間隙、尋找起始點(diǎn)等。
這類弧焊機(jī)器人有尺寸限制，最大也只能適應(yīng)于例如一個(gè)小型船船體分段或一個(gè)車廂的焊接。
2、軌道爬行式部分智能型自動(dòng)弧焊機(jī)這類機(jī)器人能夠解決大型或巨型工件的焊接，主要是將帶焊炬的小車掛在鋪設(shè)好的軌道上，沿著軌道軌跡進(jìn)行焊接。存在問題是軌道盡管有剛性、柔性之分，但軌道很難與被焊工件的表面輪廓完全相同，軌道雖然大體上沿著焊縫鋪設(shè)，但往往軌道不能與焊縫完全平行，特別是當(dāng)工件在兩個(gè)自由度有變化并且具有不同的接頭型式時(shí)，軌道更難與焊縫平行；雖然有時(shí)配有跟蹤裝置，但因軌道限制，跟蹤范圍很小，限制了跟蹤能力。另外鋪設(shè)軌道費(fèi)時(shí)費(fèi)力，鋪設(shè)軌道時(shí)間往往要占總工作量的一半，軌道成本占設(shè)備總投資三分之一以上。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服背景技術(shù)中肘關(guān)節(jié)式弧焊機(jī)器人和軌道爬行式自動(dòng)弧焊機(jī)存在的不足，特別要實(shí)現(xiàn)大型或巨型工件的高精度、高效率的焊接，本發(fā)明的目的是提出一種新型的永磁履帶自主全位置爬行式弧焊機(jī)器人的控制方法。
本發(fā)明的目的通過以下的技術(shù)方案達(dá)到1、一種永磁履帶自主全位置爬行式弧焊機(jī)器人的控制方法，該方法包括如下a、用激光CCD傳感器(14)測(cè)得的焊縫信息的圖像信號(hào)；b、將上述圖像信號(hào)經(jīng)信號(hào)處理傳輸?shù)礁櫩刂破?6)；c、跟蹤控制器(6)依據(jù)上述圖像信號(hào)發(fā)出指令；d、根據(jù)這一指令經(jīng)雙向驅(qū)動(dòng)控制裝置和十字滑塊的控制裝置(13)使焊距(15)實(shí)現(xiàn)垂直和橫向兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)；e、上述步驟a中的圖像信號(hào)同時(shí)經(jīng)接口信號(hào)校正傳輸?shù)脚佬袡C(jī)驅(qū)動(dòng)控制器(5)；f、上述爬行機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器(5)根據(jù)所述圖像信號(hào)發(fā)出控制信號(hào)；
g、該控制信號(hào)經(jīng)交流伺服機(jī)驅(qū)動(dòng)器(8-4)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)永磁履帶(8-2)而使爬行機(jī)(8)運(yùn)動(dòng)；2、還有一種永磁履帶自主全位置爬行式弧焊機(jī)器人的控制方法，該方法包括如下a、完全重復(fù)權(quán)利要求1中的a至d的步驟，當(dāng)d步驟中的十字滑塊中的橫向滑塊移動(dòng)到極限位置時(shí)發(fā)出一橫向滑塊位置信號(hào)；b、該橫向滑塊位置信號(hào)經(jīng)過接口信號(hào)校正傳輸?shù)脚佬袡C(jī)驅(qū)動(dòng)控制器(5)。
c、爬行機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器(5)發(fā)出指令經(jīng)交流伺服器驅(qū)動(dòng)器(8-4)分別驅(qū)動(dòng)兩個(gè)永磁履帶(8-2)而使爬行機(jī)(8)橫向運(yùn)動(dòng)。
3、在上述兩種控制方法中還包括電壓反饋信號(hào)傳輸?shù)胶附与娫纯刂破?4)，焊接電源控制器(4)根據(jù)該電壓反饋信號(hào)對(duì)焊接電源(11)實(shí)現(xiàn)適應(yīng)性控制。
4、在上述兩種控制方法中還包括擺動(dòng)控制器(3)依據(jù)焊縫的具體狀況，發(fā)出用于選擇焊炬(15)的不同的振幅，擺頻、停頓、擺動(dòng)時(shí)間的控制信號(hào)，該控制信號(hào)經(jīng)過焊炬擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)動(dòng)使焊炬(15)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的擺動(dòng)。
5、在上述兩種控制方法中還包括編程控制器能夠協(xié)調(diào)上述的十字滑塊與爬行機(jī)結(jié)合的跟蹤控制、焊接電源控制、焊炬擺動(dòng)控制以及焊接程序控制。
6、在上述兩種控制方法中包括
與編程控制器相連的手控器(10)只控制焊接中需要調(diào)節(jié)或人工干預(yù)的焊接參數(shù)。
7、在上述兩種控制方法中，對(duì)爬行機(jī)8的永磁履帶8-2實(shí)現(xiàn)以下控制通過磁路開關(guān)8-2-3產(chǎn)生或消除永磁履帶8-2對(duì)外的磁力線，當(dāng)爬行機(jī)8工作時(shí)，擺動(dòng)磁路開關(guān)8-2-3，使永磁履帶8-2對(duì)外產(chǎn)生磁力線，保證爬行機(jī)8對(duì)工件具有磁力吸附力，爬行機(jī)8垂直向上運(yùn)動(dòng)時(shí)最大負(fù)載為35kg；當(dāng)爬行機(jī)8不工作時(shí)，磁路開關(guān)8-2-3復(fù)原，永磁履帶8-2對(duì)外磁力線消除而無磁吸附力，這樣，爬行機(jī)8可以輕易地從工件取下來。
8、在上述兩種控制方法中，通過爬行機(jī)驅(qū)動(dòng)器5和兩個(gè)交流伺服機(jī)驅(qū)動(dòng)器8-4對(duì)爬行機(jī)8的兩個(gè)永磁履帶8-2的運(yùn)動(dòng)速度分別進(jìn)行控制，控制其速度差并且借助設(shè)置在永磁履帶8-2上的永磁履帶轉(zhuǎn)向安全裝置8-3實(shí)現(xiàn)爬行機(jī)8的自由穩(wěn)定安全轉(zhuǎn)向，該爬行機(jī)8甚至可以原地自轉(zhuǎn)360°。
本發(fā)明提出的永磁履帶自主全位置爬行式弧焊機(jī)器人的控制方法與背景技術(shù)中的弧焊機(jī)器人控制方法相比具有以下的優(yōu)點(diǎn)。
1、能夠完成包括橫立焊以及全位置焊在內(nèi)的大型或巨型工件的無軌道自主全位置焊接，這是背景技術(shù)中的肘關(guān)節(jié)式機(jī)器人或軌道爬行式機(jī)自動(dòng)焊不能完成的；2、由于采用了先進(jìn)的焊縫識(shí)別、跟蹤和焊接控制系統(tǒng)，因此可以保證焊接的高質(zhì)量，焊縫的跟蹤精度可達(dá)±0.2～0.3mm左右，高度±0.5以內(nèi)，并且跟蹤范圍不受限制；3、明顯減少了焊接輔助時(shí)間，始終以最佳規(guī)范進(jìn)行焊接，減少了焊縫缺陷和返修時(shí)間，因此生產(chǎn)效率極高。


圖1本發(fā)明提出的永磁履帶自主全位置爬行式弧焊機(jī)器人控制方法采用的設(shè)備示意圖；圖2本發(fā)明提出的永磁履帶自主全位置爬行式弧焊機(jī)器人控制方法的方框圖；圖3十字滑塊和爬行機(jī)連續(xù)性結(jié)合控制的方框圖；圖4十字滑塊和爬行機(jī)非連續(xù)性結(jié)合控制的方框圖；圖5爬行機(jī)中的永磁履帶的結(jié)構(gòu)；圖6爬行機(jī)的永磁履帶的磁路可控的原理圖；圖7爬行機(jī)中的永磁履帶的轉(zhuǎn)向安全裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖8利用本發(fā)明提出的控制方法完成曲線丁字型焊接試件設(shè)置的示意圖；圖9利用本發(fā)明提出的控制方法完成橫焊和立焊試件設(shè)置的示意圖。
下面結(jié)合

本發(fā)明提出的永磁履帶自主全位置爬行式弧焊機(jī)器人的控制方法。
首先結(jié)合附圖1說明本發(fā)明提出的控制方法采用的主要設(shè)備?？偪刂乒?上設(shè)置著作為編程控制器的PLC控制器2、擺動(dòng)控制器3、電源控制器4、爬行機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器5、跟蹤控制器6、PC機(jī)7、爬行機(jī)8、送絲機(jī)9、手控器10、焊接電源11和氣并12。
爬行機(jī)8上裝有十字滑塊13，該十字滑塊13由V向滑塊和H向滑塊組成(H代表橫向、V代表垂直向)，爬行機(jī)上還裝有激光CCD傳感器14和焊炬15。
爬行機(jī)8主要包括爬行機(jī)主體8-1、永磁履帶8-2、永磁履帶轉(zhuǎn)向安全裝置8-3、交流伺服機(jī)驅(qū)動(dòng)器8-4和鏈輪8-5。
結(jié)合附圖2給出的方框圖說明本發(fā)明出的控制方法的程序。
裝在爬行機(jī)8的十字滑塊13上的激光CCD傳感器14把識(shí)別到的工件焊縫的信息(接頭形式、坡口形狀、間隙大小)的圖像信號(hào)傳輸?shù)礁櫩刂破?，跟蹤控制器6發(fā)出指令經(jīng)雙向驅(qū)動(dòng)控制而使十字滑塊13的V向滑塊和H向滑塊運(yùn)動(dòng)，即使十字滑塊13在垂直方向和橫向運(yùn)動(dòng)；上述焊縫信息的圖像信號(hào)也傳輸?shù)脚佬袡C(jī)驅(qū)動(dòng)控制器5，爬行機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器5發(fā)出指令，經(jīng)交流伺服機(jī)驅(qū)動(dòng)器8-4而驅(qū)動(dòng)爬行機(jī)8，以上說明的是十字滑塊和爬行機(jī)的連續(xù)性結(jié)合控制的程序，其中包括圖2的方框圖中標(biāo)明①的程序。
還有一種十字滑塊和爬行機(jī)非連續(xù)性結(jié)合控制的程序。
上述圖像信號(hào)傳輸給跟蹤控制器6，跟蹤控制器6發(fā)出指令，經(jīng)雙向驅(qū)動(dòng)控制使十字滑塊13在V、H兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)跟蹤范圍大時(shí)，為了避免十字滑塊滑到滑架極限位置而失效，將橫向滑塊在滑架上的位置信號(hào)，即橫向位置信號(hào)傳輸給爬行機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器5，爬行機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器5再發(fā)出指令經(jīng)交流伺服機(jī)驅(qū)動(dòng)器8-4而使爬行機(jī)8運(yùn)動(dòng)。很明顯，這是一種十字滑塊和爬行機(jī)的非連續(xù)性結(jié)合控制，這種控制包括圖2的方框圖中標(biāo)明②的程序。
焊接時(shí)電壓反饋傳輸?shù)胶附与娫纯刂破?中，使焊接電源11實(shí)現(xiàn)適應(yīng)性控制。
擺動(dòng)控制器3依據(jù)焊縫的具體狀況，發(fā)出用于選擇焊炬15的不同的振幅、擺頻、停頓、擺動(dòng)時(shí)間等的控制信號(hào)，該控制信號(hào)經(jīng)過擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)使焊炬15運(yùn)動(dòng)；通過擺動(dòng)控制器3模仿焊工的“手法”，使焊炬15擺動(dòng)。
編程控制器協(xié)調(diào)跟蹤控制、電源控制、焊炬擺動(dòng)控制之間的程序及焊接程序。
編程控制器也控制焊炬15和激光CCD傳感器14中通入水和空氣的信息并且控制它們。
與編程控制器相連接的手控器10在焊接過程只控制需要調(diào)節(jié)或人工干予的焊接參數(shù)。
通過人機(jī)界面操作人員對(duì)編程控制器進(jìn)行操作。
結(jié)合附圖3和附圖4詳細(xì)地說明十字滑塊和爬行機(jī)相結(jié)合的兩種控制方法。
圖3詳細(xì)說明十字滑塊和爬行機(jī)連續(xù)性結(jié)合的控制方法。
由激光CCD傳感器14測(cè)得的焊縫信息的圖像信號(hào)經(jīng)信號(hào)處理傳輸?shù)礁櫩刂破?，該跟蹤控制器6發(fā)出指令經(jīng)十字滑塊驅(qū)動(dòng)而使安置在爬行機(jī)8上的十字滑塊13沿兩個(gè)方向(V向和H向)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，上述圖像信號(hào)信號(hào)經(jīng)過接口信號(hào)校正傳輸?shù)脚佬袡C(jī)驅(qū)動(dòng)控制器5，接著爬行機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器5發(fā)出指令經(jīng)兩個(gè)交流伺服機(jī)驅(qū)動(dòng)器8-4分別驅(qū)動(dòng)爬行機(jī)8的左右兩個(gè)永磁履帶8-2。上述接口信號(hào)校正提高圖像信號(hào)電壓和提高其動(dòng)特性。
圖4詳細(xì)說明十字滑塊和爬行機(jī)非連續(xù)性結(jié)合的控制方法。
上述圖像信號(hào)經(jīng)信號(hào)處理傳輸?shù)礁櫩刂破?，跟蹤控制器6發(fā)出指令經(jīng)十字滑塊驅(qū)動(dòng)而使設(shè)置在爬行機(jī)8上的十字滑塊13在V、H兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)跟蹤范圍大時(shí)，為了避免十字滑塊滑到滑架極限位置而失效，將橫向滑塊在滑架上的位置信號(hào)，即橫向滑塊位置信號(hào)經(jīng)接口信號(hào)校正傳輸?shù)脚佬袡C(jī)驅(qū)動(dòng)控制器5，接著爬行機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器5發(fā)出指令經(jīng)兩個(gè)交流伺服機(jī)驅(qū)動(dòng)器8-4分別驅(qū)動(dòng)爬行機(jī)8的兩個(gè)永磁履帶8-2。
上述控制程序可以看出，這種控制方法是十字滑塊和爬行機(jī)的一種不連續(xù)控制結(jié)合。
圖5表示爬行機(jī)8中永磁履帶8-2的結(jié)構(gòu)，爬行機(jī)8兩側(cè)各有一永磁履帶8-2，每一永磁履帶8-2主要由兩根鏈條8-2-1、永磁體8-2-2和磁路開關(guān)8-2-3構(gòu)成，每兩個(gè)鏈條8-2-1之間的間隙中，均布著若干個(gè)永磁體8-2-2，每個(gè)永磁體8-2-2上均設(shè)有一個(gè)磁路開關(guān)8-2-3。
下面結(jié)合附圖6說明永磁履帶8-2的磁路可控的原理。每一個(gè)永磁體8-2-2均由外部的兩塊磁性材料8-2-2-1和中間的一條非磁性材料8-2-2-2構(gòu)成，永磁體8-2-2的中心部分沿其全長一通孔放置圓柱形永磁鐵8-2-2-3，上述的磁路開關(guān)8-2-3僅與圓柱形永磁體8-2-2-3相連，該圓柱形永磁鐵8-2-2-3由沿其中心面部分的兩半園部分組成，該兩半園部分是由永磁粉末構(gòu)成，其一半園部分的一端為N極、另一半園部分的同一端為S極。這樣，當(dāng)撥動(dòng)磁路開關(guān)8-2-3使圓柱形永磁鐵8-2-2-3的轉(zhuǎn)動(dòng)，使其剛好處于圖6所示的位置時(shí)，兩半圓部分永磁鐵因其形成的磁力線被非磁性材料8-2-2阻斷，磁力線就被引入永磁體8-2-2以外，該磁力線對(duì)外部的磁性材料起作用，因此，爬行機(jī)8連同其上的負(fù)載就被牢牢地吸附在工件上，當(dāng)擺動(dòng)磁路開關(guān)8-2-3使永磁鐵8-2-2-3相對(duì)圖6的位置整體轉(zhuǎn)動(dòng)90°時(shí)，兩半園部分永磁鐵之間產(chǎn)生的磁力線通過磁性材料8-2-2-1，這樣對(duì)外就形不成磁力線，對(duì)外部磁性工件就不產(chǎn)生磁性而無磁吸附力，此時(shí)爬行機(jī)8就可以輕易得從工件上取下來。
因此，通過撥動(dòng)磁路開關(guān)8-2-3，就可以使爬行機(jī)8的永磁履帶8-2在工作時(shí)產(chǎn)生很強(qiáng)的磁吸附力，保證爬行機(jī)8對(duì)工件有相當(dāng)?shù)奈搅?，甚至爬行機(jī)8在立焊垂直向上運(yùn)動(dòng)時(shí)最大可負(fù)荷35kg以上；當(dāng)不工作時(shí)，可以消除永磁履帶8-2的磁力，爬行機(jī)8可以輕易地從工件上取下來。
參看圖1、圖5和圖7，爬行機(jī)8的轉(zhuǎn)向是通過爬行機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器5和兩個(gè)交流伺服機(jī)驅(qū)動(dòng)器8-4對(duì)爬行機(jī)8的兩個(gè)永磁履帶8-2的運(yùn)動(dòng)速度分別控制，控制其速度差并且借助于設(shè)置在永磁履帶8-2上的永磁履帶轉(zhuǎn)向安全設(shè)置8-3來實(shí)現(xiàn)爬行機(jī)8自由、穩(wěn)定和安全的轉(zhuǎn)向，該永磁履帶安全裝置8-3的結(jié)構(gòu)如圖7所示，每個(gè)永磁體8-2-2的上部設(shè)置一個(gè)T型塊8-7，該T型塊8-7與永磁鐵8-2-2連為一體，T型塊8-7同時(shí)置入一具有T型導(dǎo)軌的導(dǎo)軌體8-6中，導(dǎo)軌體8-6與爬行機(jī)8的爬行機(jī)主體8-1剛性連接。
在爬行機(jī)8轉(zhuǎn)向時(shí)，雖然爬行機(jī)主體8-1連同永磁履帶8-2因兩個(gè)永磁履帶8-2的速度不同而轉(zhuǎn)向，但是，裝在永磁履帶8-2上的永磁體8-2-2因?yàn)榇判晕皆诠ぜ隙荒芘c爬行機(jī)8一起同時(shí)轉(zhuǎn)向，由于不轉(zhuǎn)向的永磁鐵8-2-2的干擾，就出現(xiàn)了鏈輪8-5與鏈條8-2-1嚙合不好的狀況，有時(shí)鏈條8-2-1會(huì)彈跳到鏈輪8-5的齒頂上無法轉(zhuǎn)回，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)出鏈條8-2-1斷裂，這些都會(huì)使爬行機(jī)8不能正常運(yùn)行。
當(dāng)采用這種永磁履帶轉(zhuǎn)向安全裝置8-3時(shí)，當(dāng)爬行機(jī)8轉(zhuǎn)向時(shí)，由于永磁鐵8-2-2借助導(dǎo)軌件8-6和T型件8-7而與爬行機(jī)主體8-1同時(shí)一起轉(zhuǎn)向，這就消除了永磁體8-2-2的干擾，使爬行機(jī)8轉(zhuǎn)向運(yùn)行時(shí)鏈條8-2-1與鏈輪8-5一直嚙合良好，整個(gè)爬行機(jī)8可以自由、穩(wěn)定和安全的轉(zhuǎn)向。如果爬行機(jī)8在高空作業(yè)時(shí)，鏈條8-2-1突然斷裂，由于永磁體8-2-2吸附在工件上，以及永磁體8-2-2通過導(dǎo)軌體8-6與爬行機(jī)8連接在一起，因此爬行機(jī)8不會(huì)掉下來。
具體實(shí)施例方式
無論多大的各種形狀的工件(船體、球缶、直壁缶等)都可以簡化歸納為一些主要的焊縫接頭型式和焊接位置，例如下面涉及到的對(duì)接丁字型接頭；橫焊、立焊以及最簡單的平面等接頭等，如果本發(fā)明提出的控制方法可以高效、高質(zhì)量的焊接上述各種接頭，所以就能夠很好地焊接多種大型或巨型工件。
1、曲線丁字型接頭焊接試件如圖8所示，在鋼板A上放置曲線丁字型接頭試板，該試板由試板B和彎曲垂直試板C組成，兩試板之間夾角α大約為90°，該夾角可以是50-130°，兩試板均為6mm厚的低碳鋼板，它們之間裝配的間隙為1.5mm。
激光CCD傳感器14設(shè)置在上述兩試板間大約為分角線方向，爬行機(jī)8置于與焊接坡口間隙H大致平行的部位(角度不大于15°)。
激光CCD傳感器14探得的兩試板的T字型坡口的信息的圖像信號(hào)傳輸?shù)礁櫩刂破?和PLC控制器，PLC控制器根據(jù)編程方式發(fā)出指令，借助爬行機(jī)8和十字滑塊驅(qū)動(dòng)13的非連續(xù)性結(jié)合控制完成了爬行機(jī)8的準(zhǔn)確跟蹤的焊接，箭頭K表示爬行機(jī)8行走的前進(jìn)方向。
采用自適應(yīng)MIG焊，保護(hù)氣體Ar+20％CO2，氣體流量10-15升/分，焊絲直徑1.2mm，焊接速度30cm/分，焊接電流260A。
2、橫焊、立焊如圖9示，試板設(shè)置如下將一塊2×3米鋼板D垂直豎起，在鋼板D上開一個(gè)豎向長孔D-1和兩個(gè)橫向長孔D-2和D-3，后在三個(gè)長孔的另一側(cè)面設(shè)法點(diǎn)焊固定三組試板，第一組為兩塊試板F-1，它們之間形成立焊坡口；第二組為兩試板F-2，它們之間形成傾斜的橫焊坡口，第三組為兩塊試板F-3，它們之間形成曲線狀的橫焊坡口。
上述三組試板全部試板是厚度為10-16mm的低碳鋼板，為形成單面焊雙面成型，在每組試板的背面裝銅墊或其它耐高溫柔性墊。
箭頭K1、K2和K3分別表示在三中情況下爬行機(jī)8行走的前進(jìn)方向。
焊接控制過程和采用的設(shè)備基本類似于1。
由于焊接的是中厚板，因此不能單道焊，應(yīng)當(dāng)多道焊，就必須排道，在焊完一焊道后，必須保留跟蹤基準(zhǔn)，并且，跟蹤基準(zhǔn)又要根據(jù)已焊的焊道的情況做不同的選擇，可選擇雙棱或單棱做為跟蹤基準(zhǔn)。
在進(jìn)行上述的立焊和橫焊時(shí)，為保證焊縫成型和焊接質(zhì)量，要選擇不同的擺幅、擺頻和停頓及擺動(dòng)時(shí)間，經(jīng)焊炬擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)使焊炬15實(shí)現(xiàn)規(guī)定的擺動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種永磁履帶自主全位置爬行式弧焊機(jī)器人的控制方法，其特征在于，該方法包括如下a、利用激光CCD傳感器(14)測(cè)得的焊縫信息的圖像信號(hào)；b、將上述圖像信號(hào)經(jīng)信號(hào)處理傳輸?shù)礁櫩刂破?6)；c、跟蹤控制器(6)依據(jù)上述圖像信號(hào)發(fā)出指令；d、根據(jù)這一指令經(jīng)雙向驅(qū)動(dòng)控制裝置和十字滑塊的控制裝置(13)使焊矩(15)實(shí)現(xiàn)垂直和橫向兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)；e、上述步驟a中的圖像信號(hào)同時(shí)經(jīng)接口信號(hào)校正傳輸?shù)脚佬袡C(jī)驅(qū)動(dòng)控制器(5)；f、上述爬行機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器(5)根據(jù)所述圖像信號(hào)發(fā)出控制信號(hào)；g、該控制信號(hào)經(jīng)交流伺服機(jī)驅(qū)動(dòng)器(8-4)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)永磁履帶(8-2)而使爬行機(jī)(8)運(yùn)動(dòng)；
2.一種永磁履帶自主全位置爬行式弧焊機(jī)器人的控制方法，其特征在于，該方法包括如下a、完全重復(fù)權(quán)利要求1中的a至d的步驟，當(dāng)d步驟中的十字滑塊中的橫向滑塊移動(dòng)到極限位置時(shí)發(fā)出一橫向滑塊位置信號(hào)；b、該橫向滑塊位置信號(hào)經(jīng)過接口信號(hào)校正傳輸?shù)脚佬袡C(jī)驅(qū)動(dòng)控制器(5)。c、爬行機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器(5)發(fā)出指令經(jīng)交流伺服器驅(qū)動(dòng)器(8-4)分別驅(qū)動(dòng)兩個(gè)永磁履帶(8-2)而使爬行機(jī)(8)橫向運(yùn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的永磁履帶自主全位置爬行式弧焊機(jī)器人的控制方法，其特征在于，該控制方法還包括電壓反饋信號(hào)傳輸?shù)胶附与娫纯刂破?4)，焊接電源控制器(4)根據(jù)該電壓反饋信號(hào)對(duì)焊接電源(11)實(shí)現(xiàn)適應(yīng)性控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的永磁履帶自主全位置爬行式弧焊機(jī)器人的控制方法，其特征在于，該控制方法還包括擺動(dòng)控制器(3)依據(jù)焊縫的具體狀況，發(fā)出用于選擇焊炬(15)的不同的振幅，擺頻、停頓、擺動(dòng)時(shí)間的控制信號(hào)，該控制信號(hào)經(jīng)過焊炬擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)動(dòng)使焊炬(15)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的擺動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的永磁履帶自主全位置爬行式弧焊機(jī)器人的控制方法，其特征在于，該控制方法還包括編程控制器能夠協(xié)調(diào)上述的十字滑塊與爬行機(jī)結(jié)合的跟蹤控制、焊接電源控制、焊炬擺動(dòng)控制以及焊接程序控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的永磁履帶自主全位置爬行式弧焊機(jī)器人的控制方法，其特征在于，該控制方法還包括與編程控制器和相連的手控器(10)只控制焊接中需要調(diào)節(jié)或人工干預(yù)的焊接參數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的永磁履帶自主全位置爬行式弧焊機(jī)器人的控制方法，其特征在于，該控制方法還包括對(duì)爬行機(jī)(8)的永磁履帶(8-2)實(shí)現(xiàn)以下控制通過磁路開關(guān)(8-2-3)產(chǎn)生或消除永磁履帶(8-2)對(duì)外的磁力線，當(dāng)爬行機(jī)(8)工作時(shí)，擺動(dòng)磁路開關(guān)(8-2-3)，使用磁履帶(8-2)對(duì)外產(chǎn)生磁力線，保證爬行機(jī)(8)對(duì)工件具有磁力吸附力；當(dāng)爬行機(jī)(8)垂直向上運(yùn)動(dòng)時(shí)最大負(fù)載為35kg；當(dāng)爬行機(jī)(8)不工作時(shí)，磁路開關(guān)(8-2-3)復(fù)原，永磁履帶(8-2)對(duì)外磁力線消除而無磁吸附力，這樣，爬行機(jī)(8)可以輕易地從工件取下來。
8.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的永磁履帶自主全位置爬行式弧焊機(jī)器人的控制方法，其特征在于，該控制方法還包括通過爬行機(jī)驅(qū)動(dòng)器(5)和兩個(gè)交流伺服機(jī)驅(qū)動(dòng)器(8-4)對(duì)爬行機(jī)(8)的兩個(gè)永磁履帶(8-2)的運(yùn)動(dòng)速度分別進(jìn)行控制，控制其速度差并且借助設(shè)置在永磁履帶(8-2)上的永磁履帶轉(zhuǎn)向安全裝置(8-3)實(shí)現(xiàn)爬行機(jī)(8)的自由穩(wěn)定安全轉(zhuǎn)向，該爬行機(jī)(8)甚至可以原地自轉(zhuǎn)360°。
全文摘要
本發(fā)明提出的永磁履帶自主全位置爬行式弧焊機(jī)器人的控制方法屬于弧焊機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明要解決已有的肘關(guān)節(jié)式機(jī)器人或軌道爬行式自動(dòng)弧焊機(jī)不能焊接大型或巨型工件的技術(shù)問題。本發(fā)明的控制方法主要包括由激光CCD傳感器14得到的圖像信號(hào)傳輸?shù)礁櫩刂破?，它發(fā)出指示經(jīng)十字滑塊控制13使焊炬15在兩方向運(yùn)動(dòng)，該圖像信號(hào)同時(shí)也輸入到爬行機(jī)驅(qū)動(dòng)器5而使爬行機(jī)8驅(qū)動(dòng)；還有一種控制是跟蹤控制器6根據(jù)圖像信號(hào)發(fā)出指令經(jīng)十字滑塊控制13使焊炬15在兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，并且根據(jù)橫向滑塊產(chǎn)生的橫向位置信號(hào)借助爬行機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置5而使爬行機(jī)8做相應(yīng)運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明提出的控制方法主要用于大型或巨型工件的高質(zhì)量、高效率焊接。
文檔編號(hào)B25J9/18GK1490135SQ0315366
公開日2004年4月21日 申請(qǐng)日期2003年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月19日
發(fā)明者潘際鑾, 閻炳義, 高力生, 張華 , 盧勤英, 竇建清, 吳志強(qiáng) 申請(qǐng)人:潘際鑾, 閻炳義, 高力生, 張華 , 盧勤英