自动焊接系统设计

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1、自动焊接系统设计系统概述本系统实现的功能是钢板焊接，该系统由测量元件（CCD），执行元件（电机及其传动的机械部分），以及对电机进行控制的单片机组成，先由测量元件对钢板进行测量，然后单片机根据测量信号控制执行原件动作，对钢板实现焊接，即完成一块钢板的焊接依次重。系统可以对所能检测及处理处理钢板的大小，可以根据需要，选取适当的CCD及光学镜头。对于钢板裂缝，也可以适当调整CCD驱动参数，适应更小的裂缝。系统整体实现过程如下流程图所示：图1铁板从传送带到达预定位置固定好单片机开关放行控制步进电机按存好的点行动并返回。控制步进

2、电机带动焊枪沿裂缝移动单片机得到开始信号线阵CDD按照预定位置扫描，并返回。同时CCD处理电路开始处理信号开环控制CCD的移动电机单片机开始接受并处理二分值信号储存裂缝信息25实物模拟简图：黑实线为丝杠控制CCD的电机与机械传动机构X轴向的电机与机械传动机构线阵CCD控制Y轴向的电机与机械传动机构焊枪机械机构横梁传送平台(大长方体)钢板裂缝检测25传感器分为接触式与非接触式，由于该系统产生大量的光和热，甚至有铁屑等产生，为了使传感器更为可靠与耐用，所以采用非接触式传感器更为合适，这里选用CCD作为钢板裂缝检测的工具，用

3、CCD芯片与适当的光学镜头相配合，既可以实现对裂缝的检测。CCD有线阵与面阵两种，这里采用线阵CCD对钢板进行检测。由于普通双沟道CCD输出信号含有脉冲成分，在对信号经行处理时，可能会有脉冲低电平对信号处理构成错误信息，因此，可以采用具有采样保持输出电路的CCD，这种CCD输出的信号较为光滑，从而可以减少对信号的错误判断。皮带通过电机传动，将钢板带到指定位置，然后CCD及其配套镜头开始移动，对钢板进行裂缝检测。，用CCD采集钢板表面信息设备图示如下:例如待检测钢板最大面积为2x2，使CCD的横向分辨率为1mm，纵向分辨

4、率0.5mm，那么需要CCD传感器总像元数位大于2000mm/1mm=2000个，假设CCD芯片及其相配套镜头以1000mm/s运行，（精度精确到毫米），则CCD的帧转移频率为f==2000Hz,而对于这一指标，几乎所有的线阵CCD都可以满足。在钢板处给适当光源照射，光源位置与钢板高度相差不大，从而使得光不照射进裂缝中，而只在钢板表面包括边沿部分有较强的光（光源放置可以按图2中光源位置放置，但是根据现成具体实验情况可以调整光源到更加合适的位置），适当调节背景的颜色使背景的反光也较强，而裂缝中光线较暗，则经过镜头及CCD

5、后，使得输出信号只有在裂缝处以及少数其他缺陷处电压幅值较低，而其它位置处电压幅值较高，经CCD输出电压为模拟信号，将输出电压经过二值化处理，可以得到如图所示电信号波形。例如CCD输出模拟信号波形如下图所示25经二值化处理后得到如下图所示的电信号波形在至处以及在至处，为钢板上对应的裂缝以及其它缺陷处，根据电压的高低及时间，可以得到曲线出的水平坐标位置。以下为具体实现方法。其中二值化电路实现下图所示，C1C2C4R1R3R4R5R61k?R7R8R9R10Q1U165721U265721U365721VCCVCC3100R

6、2Key=A911164713VCCR11VCC800输出信号VCC0输入信号图中最右侧放大器对CCD输出的信号进行放大，并滤去高频谐波,经过放大器U1后，再次滤波，波形更为平滑对于CCD，选用具有采样保持输出类型的CCD，该类CCD器件25加入采样脉冲信号后，可以去掉输出信号的脉冲成分，使信号变得光滑，从而更加可靠。如可以选用TCD1500C，它的像敏元件总长度为37..38mm,采用适当的光学镜头，可以实现对钢板的测量，对于该电路的驱动，由转移脉冲SH，复位脉冲RS，驱动脉冲CH1以及采样脉冲SP四路驱动脉冲组成，

7、由于电路所需脉冲频率较低，因此，我们可以采用可编程逻辑器件实现各路脉冲，或者采用其他脉冲发生器，例如使用555搭建的脉冲发生器，例如采用555搭建的脉冲发生器，生成=FHz的脉冲，然后分别经过分频电路（如N位二进制计数器（N大于等于3））分频输出频率为=/2，=/4，=/8，的三路脉冲，然后将和通过与非门输出=的占空比为1/3的脉冲复位脉冲，将和通过另外两个与非门可以得到采样脉冲，将经过非门得到的RS脉冲送入计数器，在其输出端可以得到驱动脉冲CH1，将另两路输出信号经过与运算，可以得到转移脉冲SH，在将SH与RS经过与

8、运算所得的信号CR送入计数器清零端，对计数器进行清零，即完成一个周期的扫描工作，具体实现可以按照下面所述方式。1、脉冲信号产生可以使用555产生脉冲信号，下图是555产生脉冲信号的一种典型电路，VCCOUTU1555_TIMER_RATEDGNDDISRSTTHRCONTRIR2VCCC1C230R1R350%R345D1D276