Устройство для слежения за стыком свариваемых изделий

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЛЕЖЕНИЯ ЗА СТЫКОМ СВАРИВАЕМЫХ ИЗДЕЛИЙ, содержащее осветитель, блок развертки и последовательно соединенные фотоприемник , блок вьщеления и предварительной обработки сигнала и блок формирования сигнала управления сварочным манипулятором, отличающеес я тем, что, с целью повьш1ения точности слежения за счет увеличения помехоустойчивости устройства, оно дополнительно снабжено модулятором, фотоприемник вьтолнен в виде одноэлементного фотодатчика, осветитель в виде матрицы светодиодов, а блок выделения и предварительной обработки сигнала содержит полосовой фильтр, усилитель, блок умножения, интегратор и аналого-цифровой преобразователь , причем полосовой фильтр,усили§ тель, блок умножения, интегратор и аналого-цифровой преобразователь (Л включены последовательно, выход модулятора связан с вторым входом блока умножения и через блок развертки с осветителем и аналого-цифровым преа образователем.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

09) 01) з< В 23 К 9/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ б

;:л

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3571728/25-27 (22) 30.03.83 (46) 07.08.84. Бюл. 9 29 (72) P.M.Галиулин, П.И.Госьков, Е.А.Еремин, И.И.Бродский, М.П.Повьппев и А.П.Суржиков (71) Алтайский политехнический институт и Алтайский научно-исследовательский институт технологии машиностроения (53) 621.791.75(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N - 725835, кл. В 23 К 9/10, 1977.

2. Nozarli Т. и др. Robot "sees"

decides and acts "Welding and Metal

" abri ation" с. 647-658 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДПЯ СЛЕЖЕНИЯ ЗА

СТЫКОМ CBAPHBAEMbIX ИЗДЕЛИЙ, содержао щее осветитель, блок развертки и последовательно соединенные фотоприемник, блок выделения и предварительной обработки сигнала и блок формирования сигнала управления сварочным манипулятором, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью повьппения точности слежения за счет увеличения помехоустойчивости устройства, оно дополнительно снабжено модулятором, фотоприемник выполнен в виде одноэлементного фотодатчика, осветитель— в виде матрицы светодиодов, а блок выделения и предварительной обработки сигнала содержит полосовой фильтр, .усилитель, блок умножения, интегратор и аналого-цифровой преобразователь, причем полосовой фильтр,усилитель, блок умножения, интегратор и Я аналого-цифровой преобразователь включены последовательно, выход модулятора связан с вторым входом блока умножения н через блок развертки— с осветителем и аналого-цифровым пре- образователем.

1106613

Изобретение относится к управлению сварочными процессами, а именно . к устройствам слежения за стЫком свариваемых изделий в процессе сварки, и может быть использовано в ка- 5 честве сенсора адаптивного сварочного робота, Известно телевизионное устройство для автоматического направления сварочного электрода rro стыку, содержащее телевизионную камеру промышленной телевизионной установки, видеоконтрольное устройство, блоки наведения электрода, кадровой и строчковой развертки (1) . 13

Однако устройство обладает недостаточной помехоустойчивостью к воздействию интенсивных световых и электромагнитных помех, возникающих при работе в процессе сварки, что снижа- 2О ет точность слежения за стыком свариваемых изделий.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для слежения за стыком свариваемых изделий сварочного робота, содержащее осветитель, блок развертки и последовательно соединенные между собой датчик изображения, блок выделения и предварительной обработки сигнала, компьютер, причем датчик изображения выполнен в виде прибора с зарядовои связью (ПЗС-матриц) и включает в себя оптический спектральный фильтр, а осветитель — в виде ксеноновых лампCR) °

Недостатком известного устройства является невысокая точность слежения стыком свариваемых изделий вследствие низкой помехоустойчивости к воз" @ действию интенсивных световых и электромагнитных помех в процессе сварки, что приводит к погрешностям.

Цель изобретения " повышение точности слежения за счет увеличения 4 помехоустойчивости устройства. !

Поставленная цель достигается тем, что устройство для слежения эа стыком свариваемых изделий, содержащее осветитель, блок развертки и 50 последовательно соединенные фотоприемник, блок выделения и предварительной обработки сигнала и блок формирования сигнала управления сварочHblM манипулятором, дополнительно снаб-Б5 жено модулятором, фотоприемник выполнен в виде одноэлементного фотодатчи- ка, осветитель — в виде матрицы светодиодов, а блок выделения и предварительной обработки сигнала содержит полосовой фильтр, усилитель, блок умножения, интегратор и аналого-цифровой преобразователь, причем полосовой фильтр, усилитель, блок умножения, интегратор и аналого-цифровой преобразователь включены последовательно, выход модулятора связан с вторым входом блока умножения и через блок развертки - с осветителем и аналого-цифровым преобразователем.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит осветитель 1, блок 2 развертки, последовательно соединенные между собой фотоприемник

3, блок 4 выделения и предварительной обработки сигнала, блок 5 формирования сйгнала управления сварочным манипулятором. Иодулятор 6 через блок

3 развертки связан с осветителем выполненным в виде матрицы 7 светодиодов, причем ось оптической систе. мы 8 осветителя 1 и ось оптической системы 9 фотоприемника 3 пересекаются в зоне стыка. Фотоприемник 3 выполнен в виде однозлементного фотодатчйка 10, а блок 4 выделения и предварительной обработки сигнала выполнен в виде последовательно соединенных полосового фильтра 11, усилителя 12, блока 13 уМножения, интег" ратора 14 и аналого-цифрового преобразователя 15. Иодулятор б связан с вторым входом блока 13 умножения, а блок 2 развертки — с входом запуска аналого-цифрового преобразователя 5.

Устройство работаЕт следующим образом. !

СветОвой поток, созданный осветителем 1, выполненным в виде матрицы

7 светодиодов, например ряда светодиодов, проецируется при помощи оптической системы 8 в виде дискретной световой полосы на поверхность свариваемых изделий перпендикулярно линии стыка, перекрывая его. Отраженный от поверхности изделия световой поток посредством оптической сйстемы 9 фокусируется на рабочей поверхности фотодатчика 10. В связи с тем, что поверхность свариваемых изделий вне стыка плоская, а в зоне разделенного стыка отлична от плоскости, интенсивность рассеивания от

1106613

20 отдельных светодиодов разли на. Вне линии стыка интенсивность засветки фотодатчика максимальна, а в области стыка значительная часть светового потока рассеивается. В связи с этим интенсивность отраженного светового потока, регистрируемого фотодатчиком

10 во времени, неравномерна и имеет минимум в зоне стыка свариваемых изделий. Блок 2 разверки осуществляет

10 последовательную коммутацию светодиодов матрицы 7, реализуя этим оп тико-электронную развертку линии стыка. Модулятор 6 осуществляет амплитудную модуляцию излучения каждого

15 светодиода с частотой, превышающей частоту развертки.

Дискретный выхолной сигнал фотоприемника 3, огибающая которого пропорциональна распределению во времени интенсивности потока в плоскости фотоприемника, поступает на по лосовой фильтр 11, который осуществляет выделение сигнала на фоне помех от сварочной дуги. Полученный

25 сигнал усиливается усилителем 12 до амплитуды, соответствующей нормальной работе блока 13 умножения, в котором производится перемножение сигнала с опорным сигналом модулятора

6, причем сдвиг фаз между этими сигналами должен отсутствовать, Затем сигнал поступает на интегратор 14, где производится фильтрация высокочастотной составляющей произведения сигналов и выделяется огибающая, т.е. формируется видеосигнал. Выходной сигнал с интегратора поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 15 для осуществления его преобразования в цифровую форму, необходимую для ввода информации в блок

5 формирования сигнала управления сварочным манипулятором. В моменты времени, при которых амплитуда каждой дискреты видеосигнала имеет установившееся значение, производится включение аналого-цифрового преобразователя 15 сигналом блока 2 развертки. Таким образом формируется сигнал в цифровой форме, область минимума которого соответствует хоординате центра линии стыка.

По сравнению с известным предлагаемое устройство обладает повышенной помехозащищенностью, поскольку применение модуляции позволяет перенести спектр сигнала в область частот с минимальным уровнем момех от сварочной дуги, а также применить полосовое усиление и корреляционную обработку сигнала с помощью перемножителя. Повышение помехозащищенности ведет к повышению точности слежения за швом и, в итоге, к повышению качества сварного соединения °

1106613

Составитель В.Покровский

Техред Т,Маточка Корректор С.Черни

Редактор Н.Яцола

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 5705/9 Тираж 1037 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5-35, Раушская наб, д, 4/5