控制方法和控制系统与流程

本发明涉及焊接领域，更具体地涉及一种用于焊钳装置的控制方法和控制系统。

背景技术

电阻点焊是汽车生产制造中最常用、最普及的焊接方法，现有技术通过在焊钳上增加平衡气缸的方式实现焊钳的悬浮，但是现有技术需要人工调节焊钳使得焊钳实现悬浮，即当焊钳定位到某一个焊点时，根据焊钳的姿态，经过人工多次尝试修改平衡气缸的压力，找到一个合适的气压值，使得焊钳悬浮起来。这种方法浪费了大量的人力成本，不利于实现自动化生产，提高生产效率。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于焊钳的平衡气缸的控制方法和控制系统，进一步提高生产效率。

根据本发明的一方面提供一种焊钳装置的控制方法，所述焊钳装置包括焊钳和平衡气缸，其特征在于，所述控制方法包括：获取与所述焊钳当前的工作状态对应的角度数据；自动获取与所述角度数据相对应的压力数据；每当所述焊钳的所述工作状态与所述角度数据对应时，根据所述压力数据调节所述平衡气缸内的压力，使得所述焊钳处于悬浮状态；启动焊接。

优选地，自动获取与所述角度数据相对应的压力数据的步骤包括：搜索存储模块中是否存在与所述角度数据相对应的所述压力数据；若是，从所述存储模块中提取与所述角度数据相对应的所述压力数据；若否，通过调节所述平衡气缸内的压力、判断所述焊钳是否处于悬浮状态，获取使得所述焊钳处于悬浮状态的所述压力数据并将其在所述存储模块中存储为与所述角度数据相对应的所述压力数据。

优选地，调节所述平衡气缸内的压力的步骤包括：提供第一压力控制信号和第二压力控制信号；根据所述第一压力控制信号调节所述平衡气缸的第一气腔的压力；根据所述第二压力控制信号调节所述平衡气缸的第二气腔的压力。

优选地，提供所述第一压力控制信号和所述第二压力控制信号的步骤包括：分别获取所述平衡气缸的所述第一气腔和所述第二气腔内的压力参数；以及根据所述压力参数提供所述第一压力控制信号和所述第二压力控制信号。

优选地，在根据所述压力数据调节所述平衡气缸内的压力的步骤与启动焊接的步骤之间，所述控制方法还包括：判断所述焊钳是否处于悬浮状态；若否，则更新所述存储模块中与所述角度数据对应的所述压力数据，并根据更新后的所述压力数据重新调节所述平衡气缸内的压力。

优选地，所述角度数据表征所述焊钳的姿态信息，所述角度数据包括所述焊钳的俯仰角和旋转角。

优选地，所述判断所述焊钳是否处于悬浮状态的步骤包括：利用所述平衡气缸的活塞带动所述焊钳；判断所述平衡气缸的活塞是否达到第一预设位置和第二预设位置；若所述活塞未达到所述第一预设位置且未达到所述第二预设位置时，判定所述焊钳处于悬浮状态。

根据本发明的另一方面提供一种用于焊钳装置的控制系统，所述焊钳装置包括焊钳和平衡气缸，其特征在于，所述控制系统包括：角度测量模块，用于获取所述焊钳的角度数据；存储模块，用于存储所述角度数据以及与所述角度数据相对应的压力数据；控制模块，用于提供压力控制信号；压力调节模块，与所述控制模块相连，用于根据所述压力控制信号调节所述平衡气缸的压力；位置判断模块，用于判断所述焊钳是否处于悬浮状态，并根据判断结果向所述控制模块提供反馈信号。

优选地，所述平衡气缸包括活塞以及被所述活塞气密隔离的第一气腔和第二气腔，所述压力调节模块包括第一压力调节模块和第二压力调节模块；所述压力控制信号包括第一压力控制信号和第二压力控制信号，其中，所述第一压力调节模块用于根据所述第一压力控制信号调节所述第一气腔的压力；所述第二压力调节模块用于根据所述第二压力控制信号调节所述第二气腔的压力。

优选地，所述角度测量模块包括设置于所述平衡气缸上的角度传感器，用于获得所述角度数据。

优选地，所述控制系统还包括第一位置传感器和第二位置传感器，所述第一位置传感器和所述第二位置传感器分别设置于所述平衡气缸上的第一预设位置和第二预设位置，其中，所述第一位置传感器和所述第二位置传感器用于向所述位置判断模块提供传感信号，所述位置判断模块根据所述传感信号判断所述焊钳是否处于悬浮状态。

优选地，所述第一位置传感器和所述第二位置传感器分别设置于所述平衡气缸的第一端部和第二端部，所述第一端部和所述第二端部在所述活塞的运动方向上彼此远离。

优选地，所述角度数据表征所述焊钳的姿态信息，所述角度数据包括所述焊钳的俯仰角和旋转角。

优选地，所述压力调节模块包括：控制器，用于根据所述压力控制信号提供电压信号；高频比例阀，用于根据所述电压信号调节所述平衡气缸的压力。

综上所述，本发明提供的用于焊钳平衡气缸的控制方法和控制系统，包括：通过角度传感器获取所述焊钳的角度数据；控制模块获取与所述角度数据相对应的压力数据；控制模块根据所述压力数据调节所述平衡气缸的压力，使得所述焊钳处于悬浮状态，实现对焊钳平衡气缸的自动调节。当不具有与所述角度数据相对应的压力数据，通过调节所述平衡气缸的压力直到所述焊钳处于悬浮状态，并将与所述压力相对应的压力数据，将所述压力数据与所述角度数据绑定并存储在存储模块中，在下次得到相同的角度数据时，直接根据与这个角度数据相对应的压力数据调节平衡气缸的压力，有利于实现焊接过程的自动化生产，节省人力成本，提高生产效率。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。

图1示出根据本发明实施例的焊钳的结构示意图。

图2a示出根据本发明实施例的焊钳的工作示意图。

图2b示出根据本发明实施例的焊钳的工作示意图。

图2c示出根据本发明实施例的焊钳的工作示意图。

图3示出根据本发明实施例的平衡气缸控制系统的结构示意图。

图4示出本发明实施例提供的控制系统的操作流程图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在图中可能未示出某些公知的部分。

在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如部件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的说明和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接连接，也可以通过这件媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的技术人员，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

应当理解，在描述部件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将部件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。

图1示出根据本发明实施例的焊钳的结构示意图。如图1所示，焊钳包括：焊钳支架1、浮动机构2、支撑架3、平衡气缸4和浮动支架5。其中，浮动支架5与平衡气缸4固定连接，浮动支架5与焊钳支架1固定连接。平衡气缸4中的活塞杆与焊钳的浮动机构2连接，由于浮动支架5与焊钳支架1连接，所以通过把焊钳安装好了之后，浮动支架5相对于地面是不动的，此时浮动部分为与平衡气缸4的活塞杆连接的部分。

此外，支撑架3与浮动结构2连接，所述浮动结构2包括第一焊钳臂21和第二焊钳臂22，第一焊钳臂21和第二焊钳臂22与支撑架3连接。第一焊钳臂21呈c形或者类似结构，第二焊钳臂22可由驱动气缸23驱动进而与第一焊钳臂21相配合，驱动气缸23连接在支撑架3上。驱动气缸23用于带动第二焊钳臂22伸缩运动，在驱动气缸23的带动下，第二焊钳臂22做伸缩运动，即完成焊钳的打开和闭合动作。在优选地实施例中，第一焊钳臂21和驱动气缸23设置在支撑架3的两个端部，这样可以充分利用支撑架3的长度，使得结构更加紧凑。

在优选地实施例中，支撑架3与第一焊钳臂21为一体结构，这种情况下第一焊钳臂呈u形，其u型臂的一侧臂设置焊接电极，另一侧臂设置有驱动气缸23，驱动气缸23的设置位置与焊接电极位置相对应。通过将支撑架与c形的第一焊钳臂21设置为一体结构，简化了制造和安装工艺，同时提升了结构强度。

图2a-2c示出根据本发明实施例的焊钳的工作示意图。如图2a-2c所示，平衡气缸4包括缸筒41、活塞头42以及活塞杆43，活塞杆43与活塞头42呈“t”型，所述活塞头42与活塞杆43的一端固定连接，并位于缸筒41内，所述活塞头42与缸筒41的内部紧密活动结合，所述活塞杆43与缸筒41开口端紧密活动连接。在焊接时，首先将第一焊钳臂21向工件6移动，接着平衡气缸4后腔进气，活塞头42运动到缸筒41的出口部位，活塞头42带动活塞杆43伸出至最前方，如图2a所示。然后驱动气缸23后腔进气，第二焊钳臂22向工件6运动，如图2b所示。当第一焊钳臂21和第二焊钳臂22都处于焊接位置时，平衡气缸4的前后腔同时进气，使得浮动结构2处于受力平衡状态，即使得浮动结构2处于“悬浮”状态，如图2c所示。

图3示出根据本发明实施例的平衡气缸控制系统的结构示意图。如图3所示，本发明实施例提供的控制系统包括：控制模块81、角度测量模块82、位置判断模块83、存储模块84以及第一压力调节模块85和第二压力调节模块86。其中，角度测量模块82用于根据安装在平衡气缸4缸筒41上的角度传感器821获得焊钳当前的角度数据，在本发明实施例中，所述角度数据包括焊钳的俯仰角和焊钳的旋转角。

位置判断模块83用于接收安装在平衡气缸4的缸筒41上的预设位置上的位置传感器831和832提供的传感信号，根据位置判断算法获得活塞42当前的位置数据，根据活塞42的位置数据判断焊钳当前是否处于“悬浮”状态，并根据判断结果向控制模块81提供反馈信号。在本发明实施例中，在平衡气缸4的缸筒41的两个端部安装有位置传感器831和832，当位置传感器831和832之一检测到活塞42时，说明此时焊钳不处于“悬浮”状态；当位置传感器831和位置传感器832都没有检测到活塞42时，说明此时焊钳处于“悬浮”状态。

存储模块84用于存储压力数据和角度数据，存储模块84例如为非易失性存储器，例如选自闪存、sram、dram、eeprom、eprom中的任一种。在本发明实施例中，活塞42将缸筒41分为第一气腔411和第二气腔412，通过控制系统控制第一气腔411和第二气腔412中的压力值，改变活塞42的位置，最终使得焊钳处于“悬浮”状态。

其中，第一压力调节模块85与第一气腔411连接，第二压力调节模块86与第二气腔412连接。第一压力调节模块85用于接收控制模块81的第一压力控制信号，根据第一压力控制信号改变第一气腔411中的压力；第二压力调节模块86用于根据控制模块81的第二压力控制信号改变第二气腔412中的压力。具体地，第一压力调节模块85和第二压力调节模块86都包括控制器和高频比例阀，控制器用于根据压力控制信号改变高频比例阀的电压信号，进而改变气腔中的压力。

在该实施例中，控制模块81可通过处理器实现，例如为冯诺伊曼或哈佛架构的risccpu，包括但不限于arm，mips，openrisc等，优选为arm；也可以是dsp等。

图4示出本发明实施例提供的控制系统的操作流程图，以下参照图3和图4对本发明实施例的控制系统的工作原理进行详细说明。如图4所示，包括：

步骤s110，获得焊钳当前的角度数据。具体地，角度测量模块82根据安装在平衡气缸4缸筒41上的角度传感器821获得焊钳当前的角度数据，在本发明实施例中，所述角度数据包括焊钳的俯仰角和焊钳的旋转角。

步骤s120，判断是否具有与所述角度数据相对应的压力数据。若是，则进行步骤s130，读取所述压力数据。具体地，控制模块81接收角度测量模块82的角度数据，并根据所述角度数据从存储模块84中读取与该角度数据相对应的压力数据。

步骤s140，调节平衡气缸第一气腔和第二气腔的压力。具体地，控制模块81根据所述压力数据向第一压力调节模块85和第二压力调节模块86提供第一压力控制信号和第二压力控制信号，第一压力调节模块85和第二压力调节模块86根据第一压力控制信号和第二压力控制信号调节第一气腔411和第二气腔412的压力。

步骤s150，判断焊钳是否处于“悬浮”状态。具体地，位置判断模块83接收在平衡气缸4的缸筒41上的预设位置上的位置传感器831和832提供的传感信号，根据位置判断算法获得活塞42当前的位置数据，并根据活塞42的位置数据判断焊钳当前是否处于“悬浮”状态。在本发明实施例中，在平衡气缸4的缸筒41的极限位置安装有位置传感器831和832，当位置传感器831和832之一检测到活塞42时，说明此时焊钳不处于“悬浮”状态；当位置传感器831和位置传感器832都没有检测到活塞42时，说明此时焊钳处于“悬浮”状态。如果焊钳处于“悬浮”状态，则进行步骤s190，启动焊接。

此外，本发明实施例提供的控制方法还包括：如果在步骤s120中存储模块84中没有与当前角度数据对应的压力数据或者在步骤s150中焊钳没有处于“悬浮”状态时，进行焊钳的“学习”过程，获取与该角度数据相对应的压力数据，包括：

步骤s160，调节平衡气缸第一气腔和第二气腔的压力。具体地，控制模块81根据压力控制算法向第一压力调节模块85和第二压力调节模块86提供第一压力控制信号和第二压力控制信号，第一压力调节模块85和第二压力调节模块86根据第一压力控制信号和第二压力控制信号调节第一气腔411和第二气腔412的压力。

步骤s170，判断焊钳是否处于悬浮状态。具体地，位置判断模块83接收在平衡气缸4的缸筒41上的预设位置上的位置传感器831和832提供的传感信号，根据位置判断算法获得活塞42当前的位置数据，并根据活塞42的位置数据判断焊钳当前是否处于“悬浮”状态。在本发明实施例中，在平衡气缸4的缸筒41的极限位置安装有位置传感器831和832，当位置传感器831和832之一检测到活塞42时，说明此时焊钳不处于“悬浮”状态；当位置传感器831和位置传感器832都没有检测到活塞42时，说明此时焊钳处于“悬浮”状态。如果焊钳没有处于“悬浮”状态，则返回步骤s160；如果焊钳处于“悬浮”状态，则进行步骤s180和步骤s190，将当前压力数据与当前角度数据进行绑定并存储，继续步骤s120。

综上所述，本发明提供的用于焊钳平衡气缸的控制方法和控制系统，包括：通过角度传感器获取所述焊钳的角度数据；控制模块获取与所述角度数据相对应的压力数据；控制模块根据所述压力数据调节所述平衡气缸的压力，使得所述焊钳处于悬浮状态，实现对焊钳平衡气缸的自动调节。当不具有与所述角度数据相对应的压力数据，通过调节所述平衡气缸的压力直到所述焊钳处于悬浮状态，并将与所述压力相对应的压力数据，将所述压力数据与所述角度数据绑定并存储在存储模块中，在下次得到相同的角度数据时，直接根据与这个角度数据相对应的压力数据调节平衡气缸的压力，有利于实现焊接过程的自动化生产，节省人力成本，提高生产效率。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。