本發(fā)明涉及焊接，特別是涉及一種輔助焊接用磁場發(fā)生裝置及其利用方法。

背景技術(shù)：

1、磁輔助焊接是一種先進的焊接技術(shù)，它通過在焊接過程中引入磁場，利用磁場與電弧、等離子體及熔池等導電流體的交互作用，產(chǎn)生電磁力，從而優(yōu)化焊接過程，提高焊接質(zhì)量。

2、目前，常見的磁輔助焊接的磁場發(fā)生裝置中電磁線圈被設計成交變磁場發(fā)生器，安裝在平板下方或與焊槍同軸。安裝在平板下方，這種安裝方式簡單、便于操作，可以對磁場方向和磁場大小進行判斷，但只對局部的焊接區(qū)域有一致大小的磁場，難以實現(xiàn)磁場對整條焊縫的追蹤，無法保證整條焊縫所受磁場的一致性。而且，磁場方向和磁場大小的判斷受人為因素影響較多，存在效率低、誤差大和難控制等缺點，操作失誤便會造成焊件將不能使用，進而產(chǎn)生大量浪費。而與焊槍同軸的安裝方式雖可以保證焊縫所受磁場的一致性，但由于磁場發(fā)生裝置和焊槍一體的結(jié)構(gòu)模式，使得磁場方向受限于焊槍的運動且只局限于平面的板焊接。此外，在焊接過程中由于磁場發(fā)生裝置安裝在焊槍上，為保證磁場方向和磁場大小不變會限制焊槍的移動。這種方式對保證焊件所受磁場的一致性雖有顯著提高，但受限于磁場發(fā)生裝置和焊槍的一體化結(jié)構(gòu)設計，使得其無法滿足復雜工件的焊接要求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對以上現(xiàn)有磁場發(fā)生裝置存在的磁場分布不均勻、無法應對復雜焊件且對焊槍移動造成限制的問題，本發(fā)明提供了一種輔助焊接用磁場發(fā)生裝置及其利用方法。

2、第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種輔助焊接用磁場發(fā)生裝置，其特征在于，包括：磁場發(fā)生線圈、連接件和運動追蹤裝置；其中，所述磁場發(fā)生線圈安裝于焊件底部，其通過所述連接件與機械臂連接；所述運動追蹤裝置安裝于焊槍側(cè)面，其通過數(shù)據(jù)處理終端與所述機械臂通信連接；

3、所述磁場發(fā)生線圈，用于通入電流后產(chǎn)生作用于所述焊件的磁場；

4、所述運動追蹤裝置，用于實時采集所述焊槍的運動數(shù)據(jù)，并將所述運動數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為電信號發(fā)送至所述數(shù)據(jù)處理終端；

5、所述數(shù)據(jù)處理終端，用于根據(jù)所述電信號，采用運動控制算法生成作用于所述機械臂的控制指令；

6、所述機械臂，用于根據(jù)所述控制指令執(zhí)行相應的動作，以控制所述磁場發(fā)生線圈與所述焊槍同步運動。

7、優(yōu)選地，所述磁場發(fā)生線圈為環(huán)狀。

8、優(yōu)選地，所述連接件為一轉(zhuǎn)向連接件。

9、優(yōu)選地，所述運動追蹤裝置，包括：慣性傳感器、第一連接線、單片機和第二連接線；其中，所述慣性傳感器安裝于所述焊槍側(cè)面，所述單片機的一端通過所述第一連接線與所述慣性傳感器連接，另一端通過所述第二連接線與所述數(shù)據(jù)處理終端連接；

10、所述慣性傳感器，用于實時采集所述焊槍的運動數(shù)據(jù)；

11、所述單片機，用于通過所述第一連接線接收所述運動數(shù)據(jù)，并將所述運動數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為電信號，通過所述第二連接線將所述電信號發(fā)送至所述數(shù)據(jù)處理終端。

12、優(yōu)選地，所述慣性傳感器與所述焊槍通過緊釘連接。

13、優(yōu)選地，所述慣性傳感器為一六軸慣性測量單元，其至少包括三個加速度計、三個陀螺儀和磁力計。

14、優(yōu)選地，所述第一連接線為串行總線，所述第二連接線為usb連接線。

15、優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理終端至少包括pc機、智能手機和平板電腦。

16、優(yōu)選地，所述機械臂為一六軸機械臂。

17、第二方面，本發(fā)明實施例提供了一種利用如上所述的輔助焊接用磁場發(fā)生裝置的方法，包括：

18、對焊槍進行通電，以使磁場發(fā)生線圈通入電流后產(chǎn)生作用于焊件的磁場；

19、實時采集所述焊槍的運動數(shù)據(jù)，并將所述運動數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為電信號；

20、根據(jù)所述電信號，采用運動控制算法生成作用于機械臂的控制指令；

21、所述機械臂根據(jù)所述控制指令執(zhí)行相應的動作，以控制所述磁場發(fā)生線圈與所述焊槍同步運動。

22、本發(fā)明實施例一種輔助焊接用磁場發(fā)生裝置及其利用方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果在于：通過慣性傳感器對焊槍進行六個自由度的運動監(jiān)測，更加精準地實現(xiàn)了磁場對焊接熱源的追蹤，保證磁場相對于焊接熱源的穩(wěn)定性；焊槍與磁場發(fā)生裝置的分離，對于磁場方向和磁場大小的控制更加方便且不會影響焊槍的運動，保證了在整個焊接過程中焊縫個點磁場方向和磁場大小的一致性；同時，分離式的跟蹤結(jié)構(gòu)在應對復雜工件焊接時，六軸機械臂可以更加準確地操縱磁場的追蹤行為，使得磁場方向的選定更加自由，不僅能實現(xiàn)軸向磁場的實時追蹤，還可以實現(xiàn)橫向磁場的追蹤行為，從而為復雜工件磁輔助焊接提供技術(shù)可能性。

技術(shù)特征：

1.一種輔助焊接用磁場發(fā)生裝置，其特征在于，包括：磁場發(fā)生線圈、連接件和運動追蹤裝置；其中，所述磁場發(fā)生線圈安裝于焊件底部，其通過所述連接件與機械臂連接；所述運動追蹤裝置安裝于焊槍側(cè)面，其通過數(shù)據(jù)處理終端與所述機械臂通信連接；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輔助焊接用磁場發(fā)生裝置，其特征在于，所述磁場發(fā)生線圈為環(huán)狀。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輔助焊接用磁場發(fā)生裝置，其特征在于，所述連接件為一轉(zhuǎn)向連接件。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輔助焊接用磁場發(fā)生裝置，其特征在于，所述運動追蹤裝置，包括：慣性傳感器、第一連接線、單片機和第二連接線；其中，所述慣性傳感器安裝于所述焊槍側(cè)面，所述單片機的一端通過所述第一連接線與所述慣性傳感器連接，另一端通過所述第二連接線與所述數(shù)據(jù)處理終端連接；

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的輔助焊接用磁場發(fā)生裝置，其特征在于，所述慣性傳感器與所述焊槍通過緊釘連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的輔助焊接用磁場發(fā)生裝置，其特征在于，所述慣性傳感器為一六軸慣性測量單元，其至少包括三個加速度計、三個陀螺儀和磁力計。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的輔助焊接用磁場發(fā)生裝置，其特征在于，所述第一連接線為串行總線，所述第二連接線為usb連接線。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輔助焊接用磁場發(fā)生裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理終端至少包括pc機、智能手機和平板電腦。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輔助焊接用磁場發(fā)生裝置，其特征在于，所述機械臂為一六軸機械臂。

10.一種利用如權(quán)利要求1至9任一項所述的輔助焊接用磁場發(fā)生裝置的方法，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種輔助焊接用磁場發(fā)生裝置及其利用方法，該裝置包括：磁場發(fā)生線圈、連接件和運動追蹤裝置；其中，磁場發(fā)生線圈安裝于焊件底部，其通過連接件與機械臂連接；運動追蹤裝置安裝于焊槍側(cè)面，其通過數(shù)據(jù)處理終端與機械臂通信連接；磁場發(fā)生線圈，用于通入電流后產(chǎn)生作用于焊件的磁場；運動追蹤裝置，用于實時采集焊槍的運動數(shù)據(jù)，并將運動數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為電信號發(fā)送至數(shù)據(jù)處理終端；數(shù)據(jù)處理終端，用于根據(jù)電信號，采用運動控制算法生成作用于機械臂的控制指令；機械臂，用于根據(jù)控制指令執(zhí)行相應的動作，以控制磁場發(fā)生線圈與焊槍同步運動。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)焊縫所受磁場的穩(wěn)定性和一致性，降低因磁場分布不均造成的工件浪費。

技術(shù)研發(fā)人員：劉飛楊,崔書婉,劉曉震,李鴻臣,莫甘黎,楊俊豪,楊波,李皓,周萱,吳嘉琦,周桂有,周道愛
受保護的技術(shù)使用者：廣西科技大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2