Датчик положения сварочного электрода относительно стыка Советский патент 1975 года по МПК G01B7/00 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в следящих системах автоматического управления сварочным электродом при сварке стыков со значительной кривизной.

Известны датчики положения сварочного электрода относительно стыка, содержащие объектив, подвижную диафрагму и схему преобразования оптического сигнала.

Предложенное устройство отличается от известных тем, что, с целью повыщения точности положения электрода, схема преобразования выполпена в виде каналов преобразования сигналов расположения стыка и электрода в импульсы и блока преобразования взаимного положения импульсов в сигнал постоянного тока. Каждый из каналов снабжен неподвижной диафрагмой, конденсором, фотоприемником и узлом обработки сигнала фотоприемника. В канале электрода диафрагма разделена на две равные части непрозрачной перемычкой, узел обработки сигнала фотоприемника выполнен в виде схемы выделения импульсного сигнала, образуемого при перемещении вращающейся диафрагмы относительно перемычки неподвижной диафрагмы, а в канале стыка узел обработки сигнала фотоприемника выполнен в виде схемы выделения импульсов, положение которых по времени определено положением изображения

стыка в пределах поля зрения неподвижной диафрагмы.

Это позволяет повысить точность слежения по стыку, особенно при сварке стыков зпачительной кривизны.

На фиг. 1 изображена блок-схема датчика положения электрода относительно стыка; на фиг. 2 - эпюры напряжений датчика.

Датчик направлен на стык вблизи зоны

сварки и край сварочного электрода и содержит бленду 1, объектив 2, при этом край сварочного электрода 3 направлен на плоскость соединяемых кромок 4, подвижную диафрагму 5 с отверстием, неподвижную диафрагму 6 с двумя отверстиями, конденсор 7 канала электрода с отверстием разделенным перемычкой на равные части, конденсор 8 канала стыка, фотоприемпик 9 канала электрода, фотоприемник 10 стыка канала, узел

11 обработки сигнала фотоприемника канала электрода, узел 12 обработки сигнала фотоприемника стыка и блок 13 преобразования взаимного положения импульсов в постоянное напряжение. Узел 11 обработки сигнала

фотоприемника канала электрода содержит в свою очередь формирователь 14 положительных сигналов, формирователь 15 отрицательных сигналов, схему 16 совпадения. Узел 12 обработки сигнала фотоприемника канала

стыка содержит усилитель 17, дополнительный формирователь 18 положительных сигналов, дополнительный формирователь 19 отрицательных сигналов и дополнительную схему 20 совпадения.

Устройство работает следующим образом.

При сварке край сварочного электрода и стык соединяемых деталей у входа в зону сварки постоянно находятся в поле зрения фотоприемников 9, 10, датчика соответственно каналов электрода и стыка. Световой ноток сварочного электрода прерывается отверстием подвижной диафрагмы 5, проходит через отверстия неподвижной диафрагмы 6 канала электрода и собирается конденсором 7 на фотоприемнике 9 канала электрода. Отраженный от кромок соединяемых деталей световой поток э Еектрода, прошедший через отверстия подвижной диафрагмы 5 и неподвижной диафрагмы 6 канала стыка, собирается конденсором 8 на фотоприемник 10 канала стыка. Наличие перемычки в центре неподвижной диафрагмы в поле зрения фотоприемника канала электрода и наличие стыка в центре поля зрения фотоприемника канала стыка позволяет на выходе каждого из них получать сигналы с паузами т; TI (фиг. 2 а, d). Взаимное положение этих пауз определяет положение стыка относительно электрода.

Для упрощения использования этой информации из сигналов пауз формируются импульсы стыка и электрода. Для этого сигналы с фотоприемников каналов стыка и электрода подаются соответственно на узлы 11, 12 обработки сигналов. Сигнал t/ie фотоприемника канала электрода поступает на формирователи положительного и отрицательного сигналов, на выходе которых соответственно снимаются импульсы Uz и t/з. Передний фронт положительного импульса t/2 совпадает с передним фронтом сигнала t/ie, задний фронт совпадает с задним фронтом импульса паузы. Передний фронт отрицательного имнульса f/3 совпадает с передним фронтом импульса паузы сигнала t/je, задний фронт совпадает с задним фронтом сигнала электрода. Сформированные положительные и отрицательные сигналы поступают на схему 16 совпадения, на выходе которой снимаются импульсы электрода U, которые поступают на один из входов блока преобразования взаимного положения импульсов электрода и стыка в постоянное напряжение. На второй вход блока 13 преобразования, поступают импульсы стыка Ug, формируемые из сигналов стыка, которые усиливаются усилителем 17 и подаются на дополнительные

формирователи 18, 19 положительных и отрицательных сигналов, а на их выходах снимаются соответственно импульсы положительной и отрицательной полярности tV и L/S. Дополнительная схема 20 совпадения выделяет из этих импульсов импульс УЭ стыка длительность которого определяется шириной зазора в стыке соединяемых деталей. При совмещении оси стыка с осью электрода импульс стыка t/g располагается точно по середине между двумя импульсами электрода U,. При смещении стыка относительно электрода на выходе блока преобразования снимается постоянное напряжение, соответствующее взаимному расположению импульсов стыка и электрода.

Выходные сигналы содержат информацию о положении стыка относительно электрода в непосредственной близости от него, а узлы

обработки сигналов фотоприемников каналов стыка и электрода позволяют получать информацию о взаимном положении середины стыка относительно середины электрода независимо от ширины зазора в стыке. Использование этой информации позволяет повысить точность слежения по стыку и осуществлять слежение при значительной кривизне стыка.

Предмет изобретения

Датчик положения сварочного электрода относительно стыка, содержащий объектив, вращающуюся диафрагму с осью вращения, совпадающей с оптической осью объектива, и схему преобразования оптического сигнала,

отличающийся тем, что, с целью повышения точности положения электрода, схема преобразования выполнена в виде каналов преобразования сигналов расположения стыка и электрода в импульсы и блока преобразования взаимного положения импульсов в сигнал постоянного тока, каждый из каналов снабжен неподвижной диафрагмой, конденсором, фотоприемником и узлом обработки сигнала фотоприемника, в канале электрода

диафрагма разделена на две равные части непрозрачной перемычкой, узел обработки сигнала фотоприемника выполнен в виде схем выделения импульсного сигнала, образуемого при перемещении вращающейся диафрагмы

относительно перемычки неподвижной диафрагмы, а в канале стыка узел обработки сигнала фотоприемника выполнен в виде схемы выделения импульсов, положение которых по времени определено положением изображения стыка в пределах поля зрения неподвижной диафрагмы.