专利名称：光电传感器式焊缝自动跟踪控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于焊接工艺的装置，特别是一种用于焊接工艺进行焊缝自动跟踪的控制装置。
背景技术：
焊接过程自动控制系统所要解决的主要问题是焊缝自动跟踪。目前通常采用的焊缝跟踪传感器是光学传感器，采用光学传感器的焊缝跟踪系统中，一种是以通过结构光三维视觉传感器获取焊缝位置信息来实现焊缝自动跟踪，另一种是采用CCD电荷藕合传感器来检测坡口形状和位置从而进行控制跟踪，这两种焊缝自动跟踪控制装置的精度虽较高，但这两种方法的控制系统及计算过程均很复杂，成本高。
光电传感器式电弧跟踪偏差检测方法目前研究最多，技术也比较成熟。就采用普通光源间接检测焊缝的方法而言，也有很多不同的形式。其原理是利用简单的光电元件检测坡口棱边或人工白色标志带，根据输出的偏差信号来间接判断焊缝的位置，从而控制焊炬的运动，达到焊缝跟踪的目的。显然这种跟踪检测精度受焊炬高度、坡口棱边或人工白色标志带的精度影响较大，为此应设计专门的焊炬高低位置传感器和相应的焊炬高低调节装置。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种电路简单、成本较低、灵敏度和精确度高、可靠性好的光电传感器式焊缝自动跟踪控制装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是它包括光电传感器和波形发生器，通过波形发生器控制电机驱动信号而控制焊炬的运动，其特征是光电传感器的光源采用普通光源，光电元件屏上并排安装有三只光敏晶体管，即左光敏管DL、中间光敏管DM和右光敏管DR以及保护电阻，光电传感器检测产生偏差信号经过运算比较电路、放大隔离整形电路和信号转换译码电路，接波形发生器接焊炬电机驱动电路。运算比较电路由2个以上的运算放大器组成，放大隔离整形电路由2个以上的运算放大器和分压电阻组成，信号转换译码电路由运算放大器和非门构成。
最典型的控制方法是光电传感器的左光敏管DL、中间光敏管DM和右光敏管DR接由运算放大器U1、运算放大器U2构成的运算比较电路，接由运算放大器U3、运算放大器U4和可调电阻VR构成的放大隔离整形电路，接由运算放大器U5和非门U6A构成的信号转换译码电路，接波形发生器。
本实用新型是利用有白线处反光量较大，采用光电传感器检测焊缝边沿人工白线的位置情况，根据其是否偏移情况产生偏差信号，将偏差信号经过运算比较，放大隔离整形以及信号转换译码之后，判断焊炬是否偏离焊缝，通过波形发生器控制电机驱动信号从而控制焊炬的运动，达到焊缝跟踪的目的。其主要特征在于所采用的技术是采用普通光源，利用简单的光电元件检测焊缝边沿人工白线，根据输出的偏差信号，采用多重比较和译码的方式来间接判断焊缝的位置，从而控制焊炬的运动，达到焊缝跟踪的目的。
综上所述，它是一种采用普通光源和红外光电元件阵列检测焊缝处人工白色标志带以实现焊缝自动跟踪的方法，由于采用了多重比较和译码的方式，降低了焊炬高度和人工白色标志带精度对焊缝自动跟踪控制系统精度的影响，使计算过程和电路结构极大简化，降低了成本。实际焊接工艺试验证明系统跟踪精度高，运行稳定可靠，实用性强。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的方框原理图。
图2是本实用新型的控制电路原理图。
图3是光电传感器的电路原理图。
具体实施方式
由图1至图2可知，本实用新型的方法是利用划在工件接缝一侧2～4毫米宽的白线作为跟踪检测对象。其光电传感器由普通小电珠、光敏晶体管、光电元件屏、凸透镜和凹透镜等组成，其光源经凹透镜在工件上形成一个长方形光斑，这个光斑又经凹透镜和凸透镜在光电元件屏上形成一个放大了的反射光斑；在光电元件屏上并排安装有三只光敏晶体管，分别是左光敏管DL、中间光敏管DM和右光敏管DR，当工件上的白线位于光斑中心位置时，中间光敏管DM受光最强，中间光敏管DM的输出信号UM较强；而左光敏管DL和右光敏管DR的受光量基本相等，左光敏管DL的输出信号UL和右光敏管DR的输出信号UR较小且近似相等。当工件上的白线相对于光斑中心有偏差时，如当白线相对于光斑中心偏左时，左光敏管DL受光最强，左光敏管DL的输出信号UL较强；中间光敏管DM和右光敏管DR的受光量较弱，中间光敏管DM和右光敏管DR的输出信号UM、UR也相对较小；同理当白线相对于光斑中心偏右时，右光敏管DR的输出信号UR较强；中间光敏管DM和左光敏管DL的输出信号UM、UL较弱。
当工件上的白线位于光斑中心位置时，UM为高电平，UL和UR为低电平，经过运算放大器U1、运算放大器U2运算比较处理，运算放大器U3、运算放大器U4放大隔离整形后，在运算放大器U5和非门U6A处信号转换译码，在O1输出为低电平，O2输出为任意。类似的，当工件上的白线位于光斑中心位置偏左或偏右时，输出信号O1与O2均不同。如下表所示
输出信号O1与O2接波形发生器，不同的输出信号使波形发生器产生不同的波形，控制焊炬电机驱动电路从而控制焊炬的运动。
权利要求1.一种光电传感器式焊缝自动跟踪控制装置，它包括光电传感器和波形发生器，通过波形发生器控制电机驱动信号而控制焊炬的运动，其特征是光电传感器的光源采用普通光源，光电元件屏上并排安装有三只光敏晶体管，即左光敏管DL、中间光敏管DM和右光敏管DR以及保护电阻，光电传感器检测产生偏差信号经过运算比较电路、放大隔离整形电路和信号转换译码电路，接波形发生器接焊炬电机驱动电路。
2.根据权利要求1所述的光电传感器式焊缝自动跟踪控制装置，其特征是运算比较电路由2个以上的运算放大器组成，放大隔离整形电路由2个以上的运算放大器和分压电阻组成，信号转换译码电路由运算放大器和非门构成。
3.根据权利要求2所述的光电传感器式焊缝自动跟踪控制装置，其特征是光电传感器的左光敏管DL、中间光敏管DM和右光敏管DR接由运算放大器U1、运算放大器U2构成的运算比较电路，接由运算放大器U3、运算放大器U4和可调电阻VR构成的放大隔离整形电路，接由运算放大器U5和非门U6A构成的信号转换译码电路，接波形发生器。
专利摘要一种光电传感器式焊缝自动跟踪控制装置，它属于一种焊接控制方法。它主要是解决现有的控制系统结构和运算复杂、成本高等技术问题。其技术方案要点是光电传感器的光源采用普通光源，光电元件屏上并排安装有三只光敏晶体管，即左光敏管DL、中间光敏管DM和右光敏管DR，光电传感器检测产生偏差信号经过运算比较电路、放大隔离整形电路和信号转换译码电路，接波形发生器接焊炬电机驱动。由于采用了多重比较和译码的方式，降低了焊炬高度和人工白色标志带精度对焊缝自动跟踪控制系统精度的影响，使计算过程和电路结构极大简化。实际焊接工艺试验证明系统跟踪精度高，运行稳定可靠，实用性强。
文档编号G01D5/28GK2629892SQ03227778
公开日2004年8月4日 申请日期2003年5月26日 优先权日2003年5月26日
发明者洪波, 尹懿, 黄 俊, 屈岳波, 袁灿, 涂海湘 申请人:湘潭大学