CN203409447U - 手工焊接焊枪姿态检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种手工焊接焊枪姿态检测装置，包括在由焊接电极和焊***把构成的焊枪本体上固定有陀螺仪或加速度传感器及重力传感器；所述的焊接电极固定设置在所述的焊***把的一端，所述的陀螺仪、加速度传感器、重力传感器分别设置在所述的焊***把上，测量所述的焊***把的运动姿态。本实用新型解决了焊接过程中焊枪位置和运动状态的检测问题，既可以实时的记录存储焊接过程中焊枪的运行轨迹、位置和运动速度等信息，也可以实时的发出信号提醒焊工焊接姿态是否合规。

Description

手工焊接焊枪姿态检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种手工焊接焊枪姿态检测设备，尤其涉及一种利用惯性测量元件检测手工焊接时焊枪运动姿态的检测装置。

背景技术

在焊接过程中焊枪时刻处于运动状态，根据焊接工艺和作业指导书的要求，焊枪的工作位置和运动范围是有一定要求的。这就需要焊枪相对于焊缝处于一个固定的空间角度和距离，焊枪运动的轨迹也需要符合设定的要求，做直线运动或摆动等运动姿态，运动速度也需要在规定的范围内。焊枪的位置和运动状态是否符合设定的要求，对焊接质量会产生重要的影响。目前在焊工作业的过程中因没有有效的手段检测焊工持枪焊接的运动状态，也就无法即时的评定焊工是否按照要求的焊接位置、轨迹和速度进行焊接。

焊接作业的环境复杂，有大量的粉尘、烟雾和弧光，以及强烈的电磁干扰。在这种环境下，如果利用外部检测***，例如光场或磁场等，测定焊枪的运动姿态，将很难得到预期的效果。且在复杂的工业生产环境下，这些检测设备难以得到广泛的应用。

利用焊枪运动过程中的惯性特性，通过陀螺仪、加速度计等惯性检测元件，采集焊枪的运动的惯性变量参数，从而获得焊枪的运动姿态。

陀螺仪可以检测运动状态下，运动物体所产生的角动量变化，通过对角动量变化的计算可以得到运动物体的角度变化轨迹。但陀螺仪传感器存在累计误差，这就需要经常校验陀螺仪的初始状态。为了弥补陀螺仪的这个缺陷，同时采用加速度传感器，可以实时的采集运动物体的加速度信号，通过二阶积分运算可以得到物体的连续运动速度。在结合重力传感器所采集的焊枪相对重力场的角度，通过对角动量、加速度量和重力场角度的变化，既可实时得到检测物体的运动姿态。

实用新型内容

本实用新型的目的：提供一种手工焊接焊枪姿态检测装置，通过对惯性检测元件所采集的运动信号的分析可以得到焊***把所处的空间位置状态，从而判断焊接电极的运动状态是否符合焊接工艺要求的位置和运动要求。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种手工焊接焊枪姿态检测装置，包括在由焊接电极和焊***把构成的焊枪本体上固定有陀螺仪或加速度传感器及重力传感器；所述的焊接电极固定设置在所述的焊***把的一端，所述的陀螺仪、加速度传感器、重力传感器分别设置在所述的焊***把上，测量所述的焊***把的运动姿态。

上述的手工焊接焊枪姿态检测装置，其中，所述的陀螺仪是三轴陀螺仪，所述的加速度传感器是三轴加速度传感器。

上述的手工焊接焊枪姿态检测装置，其中，还包括CPU处理器、存储器、显示单元、信号输出单元及信号处理器，所述的CPU处理器、存储器、显示单元、信号输出单元及信号处理器设置在所述的焊枪本体内；所述的陀螺仪、加速度传感器及重力传感器分别与所述的信号处理器连接；所述的CPU处理器分别与存储器、显示单元、信号输出单元及信号处理器连接。

上述的手工焊接焊枪姿态检测装置，其中，还包括输出线，所述的输出线的一端设置在所述的焊***把内，所述的输出线的另一端延伸到所述的焊***把的外部。

上述的手工焊接焊枪姿态检测装置，其中，所述的信号输出单元上设有USB端口、网络端口、SD端口及WIFI端口。

上述的手工焊接焊枪姿态检测装置，其中，还包括焊接主机、送丝机构、控制电缆、焊枪电缆、传感器信号传输线及焊接电源线，所述的焊接主机通过所述的控制电缆及焊接电源线与所述的送丝机构连接，所述的送丝机构通过所述的焊枪电缆及传感器信号传输线与所述的焊***把连接构成气保焊机，所述的陀螺仪或加速度传感器、重力传感器的测量信号通过所述的传感器信号传输线传输到所述的焊接主机内。

上述的手工焊接焊枪姿态检测装置，其中，所述的焊接主机内设有主模块，所述的主模块包括CPU处理器、信号接收器、信号输出模块及存储器；所述的CPU处理器分别与所述的信号接收器、信号输出模块及存储器连接。

上述的手工焊接焊枪姿态检测装置，其中，所述的信号输出模块上分别设有无线端口、网络端口、读卡器端口及指示端口。

上述的手工焊接焊枪姿态检测装置，其中，还包括震动指示单元及显示单元，所述的震动指示单元及显示单元设置在所述的焊枪本体上。

上述的位于焊***把上的检测装置，可有电池供电，也可由电缆通过焊接电源主机提供电力。

本实用新型解决了焊接过程中焊枪位置和运动状态的检测问题，既可以实时的记录存储焊接过程中焊枪的运行轨迹、位置和运动速度等信息，也可以实时的发出信号提醒焊工焊接姿态是否合规。

附图说明

图1是本实用新型手工焊接焊枪姿态检测装置的实施例1的结构框图。

图2是本实用新型手工焊接焊枪姿态检测装置的实施例1的结构示意图。

图3是本实用新型手工焊接焊枪姿态检测装置的实施例2的结构框图。

图4是本实用新型手工焊接焊枪姿态检测装置的实施例2的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本实用新型的实施例。

请参见附图1及附图2所示，一种手工焊接焊枪姿态检测装置，包括在由焊接电极1及焊***把2构成的焊枪本体上固定有陀螺仪3或加速度传感器4及重力传感器5；所述的焊接电极1固定设置在所述的焊***把2的一端，所述的陀螺仪3、加速度传感器4、重力传感器5分别设置在所述的焊***把2上，测量所述的焊***把2的运动姿态；所述的陀螺仪3、加速度传感器4及重力传感器5的轴线方向分别为A、B、C，所述的焊***把2的轴线方向为X、Y、Z，所述的焊接电极1的轴线方向为G，所述的焊接电极1的长度和轴线方向G固定，所述的轴线A、B、C分别与所述的轴线X、Y、Z一致且相对固定；所述的陀螺仪3可采用三轴陀螺仪，所述的加速度传感器4可采用三轴加速度传感器；三轴陀螺仪3的作用就是检测焊***把2绕空间三个坐标轴旋转的角速度及转角增量；三轴加速度传感器4输出的是焊***把2沿空间三个坐标轴的绝对加速度；重力传感器5的作用就是一个指北仪，用以确定基准方向。

首先通过三轴重力传感器5提供一个基准方向，然后结合三轴陀螺仪3输出的焊***把2绕地球重力方向旋转的角度确定焊***把2实际移动的方向，再通过加速度传感器4测定的加速度值，通过与设定的单位时间的积分可获得此单位时间内移动的距离，这样得到了单位时间内焊***把2移动的方向和距离，通过一段时间的积累就可以获得焊***把2的运动轨迹，由此测得的轨迹与事先设定的焊接工艺要求的运动轨迹进行比较，就可以判定焊接作业动作是否符合焊接工艺的要求。

实施例1：

还包括CPU处理器6、存储器7、显示单元8、信号输出单元9及信号处理器10，所述的CPU处理器6、存储器7、显示单元8、信号输出单元9及信号处理器10设置在所述的焊枪本体上；所述的陀螺仪3、加速度传感器4及重力传感器5分别与所述的信号处理器10连接；所述的CPU处理器6分别与存储器7、显示单元8、信号输出单元9及信号处理器10连接。

陀螺仪3、加速度传感器4及重力传感器5将检测的数据输出到CPU处理器6，经CPU处理器6处理之后将运动轨迹数据存储在存储器中。

还包括输出线11，所述的输出线11的一端设置在所述的焊***把2内，所述的输出线11的另一端延伸到所述的焊***把2的外部。

CPU处理器6将焊枪运动合规判定信号输出到显示单元8，显示单元8通过震动或声光的方式显示出来用以提醒使用者调整作业姿势以符合焊接要求；通过CPU处理器6处理之后的信号数据，也可以通过无线输出单元9，传输到远端的接收装置，或者通过输出线11，利用有线的方式传输到接收装置。

所述的信号输出单元9上设有USB端口91、网络端口92、SD端口93及WIFI端口94，可用于不同的输出方式。

请参见附图3及附图4所示，实施例2：所述的焊枪本体与现有的气保焊机结构融合在一起，只将陀螺仪3、加速度传感器4及重力传感器5设置在焊***把2内，这样可以减小焊***把2的体积，也可以降低成本。

还包括焊接主机12、送丝机构13、控制电缆14、焊枪电缆15、传感器信号传输线16及焊接电源线17，所述的焊接主机12通过所述的控制电缆14及焊接电源线17与所述的送丝机构13连接，所述的送丝机构13通过所述的焊枪电缆15及传感器信号传输线16与所述的焊***把2连接构成气保焊机，所述的陀螺仪3或加速度传感器4、重力传感器5的测量信号通过所述的传感器信号传输线16传输到所述的焊接主机12内。

所述的焊接主机12内设有主模块121，所述的主模块包括CPU处理器122、信号接收器123、信号输出模块124及存储器125；所述的CPU处理器122分别与所述的信号接收器123、信号输出模块124及存储器125连接。

所述的信号输出模块124上分别设有无线端口126、网络端口127、读卡器端口128及指示端口129。

还包括震动指示单元18及显示单元19，所述的震动指示单元18及显示单元19设置在所述的焊枪本体上。还包括地线20，所述的地线20分别连接工件21及所述的焊接主机12。

焊接主机12通过电网供电经过变流之后，输出的电流通过焊接电源线17传输到送丝机构13，送丝机构13与焊枪电缆15连接在一起，通过焊枪电缆15与焊***把2相连；焊***把2上设置有控制焊接开始与结束的焊枪开关，焊枪开关的信号通过焊枪电缆15内的开关信号线传输到送丝机构13上，送丝机构13上设置有控制焊接电流和电压的部件，一般是带旋钮的电位器。这样送丝机构13需要将控制焊接电流、电压的信号和焊枪开关信号通过控制电缆14传输到焊接主机12上。

陀螺仪3、加速度传感器4及重力传感器5的信号经过设置在焊***把2内的信号处理电路处理之后，通过设置在焊枪电缆15内的传感器信号传输线16，传递到送丝机构13。经过送丝机构13上的电路在通过控制电缆14传输到焊接主机12内的主模块121上的信号接收器123，经其处理之后提供给CPU处理器122对传感器信号进行分析处理，并储存在存储器125中，以便读取。通过读卡器端口128读取方式可以采用标准的USB端口和SD卡的方式，也可以处理成适于网络传输的形式，通过网络端口127传输到网络上，还可以通过无线端口126以无线的方式将信号传输到网络或计算机。

CPU处理器122也可将传感器信号与已经设定在程序中的焊接标准运动信息进行比较，判定当时的焊枪运动姿态是否符合要求，并将判定结果通过指示端口129以声、光、电的方式显示出来，以便提醒作业者即时调整焊接姿势符合焊接要求。由CPU处理器122输出的运动姿态判定信号也可以通过与主模块121相连的焊接控制电缆14，经过送丝机构13之后，通过焊枪本体内的传感器信号传输线17传输到设置在焊***把2上的震动指示单元18上，通过震动有无的效果提醒焊接作业者焊接姿态是否合规。

综上所述，本实用新型解决了焊接过程中焊枪位置和运动状态的检测问题，既可以实时的记录存储焊接过程中焊枪的运行轨迹、位置和运动速度等信息，也可以实时的发出信号提醒焊工焊接姿态是否合规。

Claims (9)

1.一种手工焊接焊枪姿态检测装置，其特征在于：包括在由焊接电极（1）和焊***把（2）构成的焊枪本体上固定有陀螺仪（3）或加速度传感器（4）及重力传感器（5）；所述的焊接电极（1）固定设置在所述的焊***把（2）的一端，所述的陀螺仪（3）或加速度传感器（4）、重力传感器（5）分别设置在所述的焊***把（2）上，测量所述的焊***把（2）的运动姿态。

2.根据权利要求1所述的手工焊接焊枪姿态检测装置，其特征在于：所述的陀螺仪（3）是三轴陀螺仪，所述的加速度传感器（4）是三轴加速度传感器。

3.根据权利要求1所述的手工焊接焊枪姿态检测装置，其特征在于：还包括CPU处理器（6）、存储器（7）、显示单元（8）、信号输出单元（9）及信号处理器（10），所述的CPU处理器（6）、存储器（7）、显示单元（8）、信号输出单元（9）及信号处理器（10）设置在所述的焊***把（2）内；所述的陀螺仪（3）、加速度传感器（4）及重力传感器（5）分别与所述的信号处理器（10）连接；所述的CPU处理器（6）分别与存储器（7）、显示单元（8）、信号输出单元（9）及信号处理器（10）连接。

4.根据权利要求3所述的手工焊接焊枪姿态检测装置，其特征在于：还包括输出线（11），所述的输出线（11）的一端设置在所述的焊***把（2）内，所述的输出线（11）的另一端延伸到所述的焊***把（2）的外部。

5.根据权利要求3所述的手工焊接焊枪姿态检测装置，其特征在于：所述的信号输出单元（9）上设有USB端口（91）、网络端口（92）、SD端口（93）及WIFI端口（94）。

6.根据权利要求1所述的手工焊接焊枪姿态检测装置，其特征在于：还包括焊接主机（12）、送丝机构（13）、控制电缆（14）、焊枪电缆（15）、传感器信号传输线（16）及焊接电源线（17），所述的焊接主机（12）通过所述的控制电缆（14）及焊接电源线（17）与所述的送丝机构（13）连接，所述的送丝机构（13）通过所述的焊枪电缆（15）及传感器信号传输线（16）与所述的焊***把（2）连接构成气保焊机，所述的陀螺仪（3）或加速度传感器（4）、重力传感器（5）的测量信号通过所述的传感器信号传输线（16）传输到所述的焊接主机（12）内。

7.根据权利要求1所述的手工焊接焊枪姿态检测装置，其特征在于：所述的焊接主机（12）内设有主模块（121），所述的主模块包括CPU处理器（122）、信号接收器（123）、信号输出模块（124）及存储器（125）；所述的CPU处理器（122）分别与所述的信号接收器（123）、信号输出模块（124）及存储器（125）连接。

8.根据权利要求7所述的手工焊接焊枪姿态检测装置，其特征在于：所述的信号输出模块（124）上分别设有无线端口（126）、网络端口（127）、读卡器端口（128）及指示端口（129）。

9.根据权利要求6所述的手工焊接焊枪姿态检测装置，其特征在于：还包括震动指示单元（18）及显示单元（19），所述的震动指示单元（18）及显示单元（19）设置在所述的焊枪本体上。

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