CN108608104B - 电阻点焊电极空间状态快速检测装置及方法 - Google Patents

电阻点焊电极空间状态快速检测装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电阻点焊电极空间状态快速检测装置及方法，采用二维激光测距传感器进行非接触式测量，通过专用软件算法生成电极轮廓曲线，并自动计算上下电极的角度偏移、端部横向偏移等空间状态，为点焊电极的在线检测与调整提供技术手段。检测装置由二维激光测距传感器、调节座、旋转臂、便捷式检测仪、旋转编码器及支架组成。旋转编码器安装在支架中心，其输出轴端安装有旋转臂。旋转臂可绕支架中心进行360°旋转，并通过旋转编码器确定其角度坐标。旋转臂上端安装有传感器调节座，二维激光测距传感器安装在调节座上。旋转臂上安装有便捷式检测仪，自带显示屏，可实时显示电极轮廓的检测曲线以及角度偏移、端部横向偏移等计算值。

Description

电阻点焊电极空间状态快速检测装置及方法
技术领域
本发明涉及焊接质量控制领域，特别涉及装备制造焊接技术领域的一种电阻点焊电极空间状态快速检测技术，尤指一种电阻点焊电极空间状态快速检测装置及方法。
背景技术
目前，交通车辆车体生产所采用的主要焊接工艺为电阻点焊，每台车大约包含数千个焊点，质量稳定、可靠的点焊接头是体现车身制造水平的关键。在焊接过程中对焊接参数进行在线监测，已经是当前点焊质量控制领域的关键技术。
在电阻点焊工艺参数中，上下电极的空间状态对点焊接头内部熔核的形成过程影响非常重要。随着焊接过程的进行，上下电极不断累积一定程度的磨损、墩粗、弯曲，其结果会导致电极与被焊工件在焊接时的接触状态、加压状态及电流分布产生影响，进而影响接头焊接质量。因此，在焊接生产过程中需定期对上下电极的空间状态进行检测，以保证其对中性、角度偏移等形态符合工艺要求。目前，对于点焊电极空间状态的检测方法多为采用样板等定性化的手段，在检测精度等方面存在不足，严重制约了点焊质量控制的发展。因此，如何快速、准确地对点焊电极空间状态进行在线检测与调整，则是进一步提高电阻点焊焊接质量的关键技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电阻点焊电极空间状态快速检测装置及方法，解决了现有技术存在的上述问题。本发明采用二维激光测距传感器进行非接触式测量，通过软件算法生成电极轮廓曲线，并自动计算上下电极的角度偏移、端部横向偏移等空间状态，为点焊电极的在线检测与调整提供技术手段。
本发明的上述目的通过以下技术方案实现：
电阻点焊电极空间状态快速检测装置，包括二维激光测距传感器1、调节座2、旋转臂3、便捷式检测仪4、旋转编码器5及支架6，所述旋转编码器5安装在支架6中心，支架6的输出轴端安装有旋转臂3；旋转臂3上安装有便捷式检测仪4；旋转臂3可带动便携式检测仪4绕支架6中心进行360°旋转，并通过旋转编码器5确定其旋转角度；旋转臂3上端安装有传感器的调节座2，二维激光测距传感器1安装在调节座2上。
所述的二维激光测距传感器1为高精度线性轮廓测量传感器，可以通过激光的发射和接收过程中激光传播的时间差异，反馈一条直线上的各轮廓点位置。
所述的旋转编码器5为光电式旋转编码器，可以将输出轴的旋转角度输出给便携式检测仪4。
所述的便携式检测仪4自带显示屏41，通过信号线与二维激光测距传感器1及旋转编码器5相连，可实时显示电极轮廓的检测曲线以及角度偏移、端部横向偏移等计算值。
本发明的另一目的在于提供一种电阻点焊电极空间状态快速检测方法，包含如下步骤：
步骤（1）、在进行检测时，将整套电阻点焊电极空间状态快速检测装置放置于焊钳下方，使支架6旋转中心正对电极；
步骤（2）、左右调整调节座2的姿态，使二维激光测距传感器1发出的辅助光线11与上电极轴线或下电极轴线重合；
步骤（3）、转动旋转臂3使其带动二维激光测距传感器1至第一待检测角度位置；
步骤（4）、在第一检测角度位置，二维激光测距传感器1发射一条沿电极轴线的辅助光线11投射至电极侧面，同时测量辅助光线11对应的电极侧面轮廓；二维激光测距传感器1至电极的距离方向为X向，电极轴线方向为Z向；便捷式检测仪4的显示屏41上实时显示辅助光线11对应的电极侧面轮廓曲线，并自动计算上下电极在当前检测角度位置的上下电极的相对轴线倾角θ以及上下电极的端部偏移量Δ；
步骤（5）、手动调整旋转臂3角度位置，使二维激光测距传感器1沿电极轴线旋转到第二检测角度位置，同时由编码器5获取角度值；重复步骤（4），测量第二检测角度位置上的轮廓曲线并计算相对轴线倾角以及电极端部偏移量；
步骤（6）、重复步骤（5），直至完成所需要的全部角度位置的检测。
本发明的有益效果在于：针对电阻点焊电极工作状态快速检测要求，本发明通过电极外轮廓非接触式测量与轴线快速计算技术，实现了电阻点焊设备上下电极的便捷式在线检测，大大提高了电阻点焊的质量控制效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明的电阻点焊电极工作状态快速检测装置结构示意图；
图2为本发明的电阻点焊电极工作状态快速检测装置端部调节及电机空间状态检测示意图；
图3为本发明的电阻点焊电极工作状态快速检测装置测量角度变换示意图；
图4为本发明的电极轴线及端部偏移计算原理图。
图中：1、二维激光测距传感器；11、辅助光线；2、调节座；3、旋转臂；4、便捷式检测仪；41、显示屏；5、旋转编码器；6、支架；θ、上下电极的相对轴线倾角；Δ、上下电极的端部偏移量。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的详细内容及其具体实施方式。
参见图1至图4所示，本发明的电阻点焊电极空间状态快速检测装置及方法，采用二维激光测距传感器进行非接触式测量，通过专用软件算法生成电极轮廓曲线，并自动计算上下电极的角度偏移、端部横向偏移等空间状态，为点焊电极的在线检测与调整提供技术手段。检测装置由二维激光测距传感器、调节座、旋转臂、便捷式检测仪、旋转编码器及支架组成。旋转编码器安装在支架中心，其输出轴端安装有旋转臂。旋转臂可绕支架中心进行360°旋转，并通过旋转编码器确定其角度坐标。旋转臂上端安装有传感器调节座，二维激光测距传感器安装在调节座上。旋转臂上安装有便捷式检测仪，自带显示屏，可实时显示电极轮廓的检测曲线以及角度偏移、端部横向偏移等计算值。
参见图1所示，本发明的电阻点焊电极空间状态快速检测装置，包括二维激光测距传感器1、调节座2、旋转臂3、便捷式检测仪4、旋转编码器5及支架6，所述旋转编码器5安装在支架6中心，支架6的输出轴端安装有旋转臂3；旋转臂3上安装有便捷式检测仪4；旋转臂3可带动便携式检测仪4绕支架6中心进行360°旋转，并通过旋转编码器5确定其旋转角度；旋转臂3上端安装有传感器的调节座2，二维激光测距传感器1安装在调节座2上。
所述的二维激光测距传感器1为高精度线性轮廓测量传感器，可以通过激光的发射和接收过程中激光传播的时间差异，反馈一条直线上的各轮廓点位置。
所述的旋转编码器5为光电式旋转编码器，可以将输出轴的旋转角度输出给便携式检测仪4。
所述的便携式检测仪4自带显示屏41，通过信号线与二维激光测距传感器1及旋转编码器5相连，可实时显示电极轮廓的检测曲线以及角度偏移、端部横向偏移等计算值。
参见图2及图3所示，本发明的电阻点焊电极空间状态快速检测方法，包含如下步骤：
步骤（1）、在进行检测时，将整套电阻点焊电极空间状态快速检测装置放置于焊钳下方，使支架6旋转中心正对电极；
步骤（2）、左右调整调节座2的姿态，使二维激光测距传感器1发出的辅助光线11与上电极轴线或下电极轴线重合；
步骤（3）、转动旋转臂3使其带动二维激光测距传感器1至第一待检测角度位置；
步骤（4）、在第一检测角度位置，二维激光测距传感器1发射一条沿电极轴线的辅助光线11投射至电极侧面，同时测量辅助光线11对应的电极侧面轮廓；二维激光测距传感器1至电极的距离方向为X向，电极轴线方向为Z向；便捷式检测仪4的显示屏41上实时显示辅助光线11对应的电极侧面轮廓曲线，并自动计算上下电极在当前检测角度位置的上下电极的相对轴线倾角θ以及上下电极的端部偏移量Δ；
步骤（5）、手动调整旋转臂3角度位置，使二维激光测距传感器1沿电极轴线旋转到第二检测角度位置，同时由编码器5获取角度值；重复步骤（4），测量第二检测角度位置上的轮廓曲线并计算相对轴线倾角以及电极端部偏移量；
步骤（6）、重复步骤（5），直至完成所需要的全部角度位置的检测。
参见图4所示，在待检角度位置上进行检测时，二维激光传感器1实时测量辅助光线11对应的电极侧面轮廓，并生成轮廓曲线。二维激光传感器1至电极的距离方向为X向，电极轴线方向为Z向。便捷式检测仪4的显示屏41上实时显示该轮廓曲线，并自动计算上下电极的相对轴线倾角θ以及上下电极的端部偏移量Δ。
实施例：
下面以不锈钢车体点焊生产所用的焊钳检测为例进行说明：
（1）、焊钳型式为C型，检测范围0～180°，每30°一个检测位置。二维激光传感器1的X向量程50mm，Z向量程120mm，测量精度50um。
（2）、在进行检测时，将整套电阻点焊电极空间状态快速检测装置放置于焊钳下方，使支架6旋转中心正对电极。
（3）、左右调整调节座2的姿态，使二维激光测距传感器1发出的辅助光线11与上电极轴线或下电极轴线重合。
（4）、转动旋转臂3使其带动二维激光测距传感器1至待检测角度。
（5）、在该待检测角度位置，二维激光测距传感器1发射一条沿电极轴线的辅助光线11投射至电极侧面，同时测量辅助光线11对应的电极侧面轮廓。二维激光测距传感器1至电极的距离方向为X向，电极轴线方向为Z向。便捷式检测仪4的显示屏41上实时显示该轮廓曲线，并自动计算上下电极在该方向上的相对轴线倾角θ以及上下电极的端部偏移量Δ。
（6）、手动调整旋转臂3角度位置，使二维激光测距传感器1沿电极轴线旋转一定角度（角度值由旋转编码器5获取）。重复上一步骤，测量该角度方向上的轮廓曲线并计算相对轴线倾角以及电极端部偏移量，直至完成所需要的全部角度位置的检测。
在本实例所述的正常使用条件下，采用本发明所述的检测装置进行焊钳检测时电极角度误差≤0.1°，端部偏移误差≤0.05mm，每个位置检测所消耗的时间≤5s。
以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡对本发明所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种电阻点焊电极空间状态快速检测装置，其特征在于：包括二维激光测距传感器（1）、调节座（2）、旋转臂（3）、便捷式检测仪（4）、旋转编码器（5）及支架（6），所述旋转编码器（5）安装在支架（6）中心，支架（6）的输出轴端安装有旋转臂（3）；旋转臂（3）上安装有便捷式检测仪（4）；旋转臂（3）可带动便携式检测仪（4）绕支架（6）中心进行360°旋转，旋转臂（3）通过旋转编码器（5）确定其旋转角度；旋转臂（3）上端安装有二维激光测距传感器的调节座（2），二维激光测距传感器（1）安装在调节座（2）上。
2.根据权利要求1所述的电阻点焊电极空间状态快速检测装置，其特征在于：所述的二维激光测距传感器（1）为高精度线性轮廓测量传感器，可以通过激光的发射和接收过程中激光传播的时间差异，反馈一条直线上的各轮廓点位置。
3.根据权利要求1所述的电阻点焊电极空间状态快速检测装置，其特征在于：所述的旋转编码器（5）为光电式旋转编码器，可以将输出轴的旋转角度输出给便携式检测仪（4）。
4.根据权利要求1所述的电阻点焊电极空间状态快速检测装置，其特征在于：所述的便携式检测仪（4）自带显示屏（41），通过信号线与二维激光测距传感器（1）及旋转编码器（5）相连，实时显示电极轮廓的检测曲线以及角度偏移、端部横向偏移。
5.一种使用权利要求1-4任一项所述的电阻点焊电极空间状态快速检测装置的电阻点焊电极空间状态快速检测方法，其特征在于：包含如下步骤：
步骤（1）、在进行检测时，将整套电阻点焊电极空间状态快速检测装置放置于焊钳下方，使支架（6）旋转中心正对电极；
步骤（2）、左右调整调节座（2）的姿态，使二维激光测距传感器（1）发出的辅助光线（11）与上电极轴线或下电极轴线重合；
步骤（3）、转动旋转臂（3）使其带动二维激光测距传感器（1）至第一待检测角度位置；
步骤（4）、在第一检测角度位置，二维激光测距传感器（1）发射一条沿电极轴线的辅助光线（11）投射至电极侧面，同时测量辅助光线（11）对应的电极侧面轮廓；二维激光测距传感器（1）至电极的距离方向为X向，电极轴线方向为Z向；便捷式检测仪（4）的显示屏（41）上实时显示辅助光线（11）对应的电极侧面轮廓曲线，并自动计算上下电极在当前检测角度位置的上下电极的相对轴线倾角θ以及上下电极的端部偏移量Δ；
步骤（5）、手动调整旋转臂（3）角度位置，使二维激光测距传感器（1）沿电极轴线旋转到第二检测角度位置，同时由旋转编码器（5）获取角度值；重复步骤（4），测量第二检测角度位置上的轮廓曲线并计算相对轴线倾角以及电极端部偏移量；
步骤（6）、重复步骤（5），直至完成所需要的全部角度位置的检测。
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