Устройство слежения за стыком свариваемых деталей

 

Изобретение относится к сварочному производству, в частности к устройствам автоматического слежения за стыком свариваемых деталей, и может быть использовано для роботизации дуговой сварки в машиностроительной , судостроительной и других отраслях народного хозяйства. Цель - повышение чувствительности и точности слежения за стыком свариваемых деталей. При сварке с поперечными относительно стыка колебаниями сварочной горелки в устройство введены два определителя локальных максимумов два аналого-цифровых преобразователя , сумматор, цифровой коммутатор и блок управления. Введение в устройство определителей локальных максимумов и аналого-цифровых преобразователей повышает точность симметрирования поперечных калебаний сварочной горелки. Введение в устройство сумматора позволяет перед сравнением реализовать накопление сигналов максимальных тепловых удлинений кромок свариваемых деталей за некоторое число периодов колебаний сварочной горелки и благодаря этому повысить чувствительность слежения за свариваемым стыком. 5 ил. сл С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5()5 В 23 К 9/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4645286/27 (22) 03.02.89 (46) 30.09.91. Бюл. М 36 (71) Институт кибернетики им. В.М.Глушкова (72) В.П.Стокай, Д.И.Зелинский и М.И Валевич (53) 621.791.75 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1230773, кл. В 23 К.9/10, 1985. (54)УСТРОЙСТВО СЛЕЖЕНИЯ 3А СТЫКОМ

СВАРНЫХ ДЕТАЛЕЙ (57) Изобретение относится к сварочному производству, в частности к устройствам автоматического слежения за стыком свариваемых деталей, и может быть использовано для роботизации дуговой сварки в машиностроительной, судостроительной и других отраслях народного хозяйства. Цель — повышение чувствительности и точности слежеИзобретение относится к сварочному производству и может быть использовано для автоматического наведения сварочной горелки на стык свариваемых деталей в технологическом процессе дуговой сварки в машиностроении, судостроении и других отраслях народного хозяйства.

Цель изобретения — повышение точности слежения при колебании сварочной горелки поперек стыка.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 — функциональная схема определителя локальных максимумов; на фиг. 3 — функциональная схема сумматора; на фиг. 4 — функциональная схе„„5LI „„1б80460 А1 ния эа стыком свариваемых деталей. При сварке с поперечными относительно стыка колебаниями сварочной горелки в устройство введены два определителя локальных максимумов, два аналого-цифровых преобразователя, сумматор, цифровой коммутатор и блок управления. Введение в устройство определителей локальных максимумов и аналого-цифровых преобразователей повышает точность симметрирования поперечных калебаний сварочной горелки.

Введение в устройство сумматора позволяет перед сравнением реализовать накопле. ние сигналов максимальных тепловых удлинений кромок свариваемых деталей за некоторое число периодов колебаний сварочной горелки и благодаря этому повысить чувствительность слежения за свариваемым стыком. 5 ил. ма блока управления; на фиг. 5 — диаграмма 0 работы блока управления. С)

Устройство содержит два канала изме- фй. рения локальных максимумов теплового уд- ©с линения кромок свариваемых деталей 1, С) каждый из которых состоит иэ последовательно включенных датчика 2 теплового удлинения кромок свариваемых деталей, ай усилителя 3, определителя 4 локальных мак° симумов теплового удлинения и аналогоцифрового преобразователя 5, сумматор 6, цифровой коммутатор 7, блок 8 сравнения, блок 9 коррекции, блок 10 перемещения сварочной горелки 11, переключающий контакт12, блок13управления. Упор 14препят1680460 ствует расширению кромок свариваемых деталей 1.в направлении, противоположном процессу сварки, благодаря чему датчики 2 измеряют полное продольное удлинение свариваемых кромок. 5

При атом в каждом из каналов измерения локальных максимумов теплового удлинения кромок свариваемых деталей датчик

2 через усилитель 3 подключен к входу определителя 4 локальных максимумов, ин- 10 формационный и управляющий выходы которого подключены соответственно к информационному и управляющему входам аналого-цифрового преобразователя 5. Информационные выходы первого и второго 15 аналого-цифровых преобразователей 5 подключены соответственно к первому и второму информационным входам сумматора 6.

Первый управляющий вход сумматора 6 объединен с четвертым входом блока 13 уп- 20 равления и подключен к управляющему выходу первого аналого-цифрового преобразователя 5. Второй управляющий вход сумматора 6 объединен с третьим входом блока 13 управления и подключен к 25 управляющему выходу второго аналогоцифрового преобразователя 5. Третий управляющий вход сумматора 6 подключен к четвертому выходу блока. 13 управления, второй и третий выходы которого подключе- 30 ны соответственно к четвертому и пятому управляющим входам сумматора 6. Шестой управляющий вход сумматора 6 соединен с первым выходом блока 13 управления. Первый и второй выходы сумматора 6 подклю- 35 чены соответственно к первому и второму информационным входам цифрового коммутатора 7. Управляющий вход цифрового коммутатора 7 подключен к пятому выходу блока 13 управления, а выходы подключены 40 к соответствующим входам блока 8 сравнения. Выходы блока 8 сравнения подключены к соответствующим входам блока 9 коррекции, выходы которого подключены к соответствующим входам блока 10 переме- 45 щения сварочной горелки 11, при этом первый и второй входы блока 13 управления соответственно через нормально разомкнутый и нормально замкнутый контакты 12 подключены к общей шине устройства. 50

Определитель 4 локальных максимумов (фиг. 2) предназначен для выделения и подачи на входы аналого-цифровых преобразователей 5 последующего кодирования локальных максимумов теплового удлинения кромок свариваемых деталей 1. Содержит линии 15, 16 задержки, компаратор 17 и узел 18 фиксации локальных максимумов (ячейка запоминания аналоговых сигналов).

При этом вход определителя 4 локальных максимумов подключен к входу линии

15 задержки и первому входу компэратора

17, второй вход которого через линию 16 задержки подключен к выходу линии 15 задержки. Выход компаратора 17 подключен к первому выходу определителя 4 локальных максимумов и к первому входу узла 18 фиксации локальных максимумов, второй вход которого подключен к выходу линии 15 задержки, а выход — к второму выходу определителя 4 локальных максимумов.

Задержанный на время г =ti +tz (где

tt и т2- величины задержки линий 15, 16 задержки) и незадержанный сигналы сравниваются на компараторе 17, который выдает сигнал Максимум" при наступлении равенства сигналов на его входах (U< =- 02) в процессе перехода из состояния, при котором

Ut < U2, в состояние, при котором U1 > Uz.

Аналоговый сигнал с выхода линии 15 задержки и сигнал "Максимум" подаются на соответствующие входы узла 18 фиксации локальных максимумов, на выходе которого появляется сигнал локального максиму а,. который поступает далее в аналого-цифровой преобразователь 5.

Таким образом, в блоке 4 происходит .сравнение двух выборок входного аналогового сигнала в моменты времени to и t0+

+ (tt + т ) и по результатам сравнения этих выборок фиксируют максимальное значение(в момент1=10+ г ) при опрокидывании компаратора 17 из "О" в "1".

В качестве запоминающей ячейки использована ячейка BblGopKvl и хранения аналогового сигнала на емкости.

Сумматор 6 (фиг. 3) предназначен для суммирования цифровых кодов локальных максимумов тепловых удлинений свариваемых деталей 1. Число локальных максимумов задается оператором (посредством клавиатуры на пульте управления).

Сумматор 6 содержит счетчик 19, дешифратор 20, счетчик 21, схему 4И 22, генератор 23 импульсов, схему 4И 24, счетчик 25, дешифратор 26, счетчик 27. При этом первый и второй информационные входы сумматора подключены соответственно к первым информационным входам счетчиков 19 и 25, первые управляющие входы которых подключены соответственно к первому и второму управляющим входам сумматора 6. Второй информационный вход счетчика 19 соединен с информационным входом счетчика 21 и подключен к выходу

4И 22, Выход счетчика 19 подключен к входу дешифратора 20, выход которого соединен с четвертым входом схемы 4И 22, первый

1680460

15 сумматора 6

25

50 вход которой обьединен с первым входом схемы 4И 24 и подключен к выходу генератора 23 импульсов, Вторые входы схем 4И

22, 24 объединены и подключены к третьему управляющему входу сумматора 6. Третьи входы схем 4И 22, 24 подключены соответственно к четвертому и пятому управляющим входам сумматора 6. Четвертый вход схемы 4И 24 подключен к выходу дешифратора 26, вход которого соединен с выходом счетчика 25, второй информационный вход которого объединен с информационным входом счетчика 27 и подключен к выходу схемы 4И 24. Вторые управляющие входы счетчиков 19, 25 объединены с управляющимиими входами счетчиков 21, 27 и подключены к шестому управляющему входу сумматора

6. Выходы счетчиков 21, 27 подключены соответственно к первому и второму выходам

Сумматор 6 работает следующим образом.

Цифровой код первого локального максимума теплового удлинения одной иэ свариваемых деталей (например, правой), именуемый в дальнейшем первым нечетным локальным максимумом, поступая на первый информационный.входсумматора 6, запоминается в счетчике 19. При поступлении на четвертый управляющий вход суммаЛ тора 6 сигнал разрешения накопления нечетных локальных максимумов импульсы генератора 23. через схему 22 поступают одновременно на второй информационный вход (вход "— 1") счетчика 19.и на информационный вход(вход "+1") счетчика 21. благодаря чему обеспечивается перенос содержимого счетчика 19 в счетчик 21. Как только показания счетчика 19 станут равными нулю, сигнал с выхода дешифратора 20 запретит поступление импульсов генератора 23 импульсов на соответствующие входы счетчиков 19, 21, В итоге в счетчике 21 оказывается зафиксированным цифровой код первого нечетного локального максимума.

Аналогично при поступлении на второй информационный вход сумматора 6 цифрового кода первого локального максимума теплового удлинения левой свариваемой детали, именуемого в дальнейшем первым четным локальным максимумом, он запоминается в счетчике 25. При наличии на пятом управляющем входе сумматора сигнала разрешения накопления четных локальных максимумов импульсы генератора 23 импульсов через схему 4И 24 поступают одновременно на второй информационный вход (вход "-1") счетчика.25 и на информационный вход (вход "+1") счетчика 27, благодаря чему обеспечивается перенос содержимого счетчика 25 в счетчик 27, Как только показания счетчика 25 станут равными нулю, сигнал с выхода дешифраТора 26 запретит поступление импульсов генератора 23 импульсов на соответствующие входы счетчиков 25, 27. В итоге в счетчике 27 оказывается зафиксированным цифровой код первого четного локального максимума.

При дальнейшем поступлении цифровых кодов нечетных и четных максимумов на соответствующие входы сумматора 6 происходит накопление (суммирование) цифровых кодов нечетных и четных локальных максимумов в счетчиках 21, 27 соответственно. Накопление упомянутых цифровых кодов нечетных и четных локальных максимумов будет продолжаться до тех пор, пока из блока 13 управления не поступит сигнал запрета накопления цифровых кодов нечетных и четных локальных максимумов (этот сигнал поступает на третий управляющий вход сумматора 6, а с него — на вторые входы схем 4И 22, 24. При этом не происходит пересчета содержимого счетчиков 19. 25 в счетчики 21, 27 соответственно. Сигнал же запрета накопления поступит из блока 13 управления в том случае, когда в сумматоре

6 накопится заданное оператором с пульта управления общее число четных и нечетных

J,oê3ëüíûõ максимумов. В итоге на входах цифрового коммутатора 7 будут установлены коды суммарных значений N/2 четных и

Nl2 нечетных локальных максимумов, которые должны сравниваться в блоке 8 сравнения.

По сигналу с пятого выхода блока 13 управления {сигнал разрешения сравнения кодов) упомянутые цифровые коды через цифровой коммутатор 7 поступают на входы блока 8 сравнения. блок 13 управления (фиг, 4) обеспечивает функционирование предложенного устройства по заданному алгоритму. Содержит резисторы 28 и 29, триггер 30, формирователь 3.1, схему ИЛИ 32, триггер 33, формирователь 34, триггер 35, схемы ИЛИ 36, 37, 38, счетчик 39, схему ИЛИ 40.

При этом 8- и R-входы триггера 30 подключены соответственно к второму и первому входам блока 13 управления, третий и четвертый входы которого подключены соответственно к второму и первому входам схемы ИЛИ 38, выход которой подключен к первому информационному входу счетчика

39, второй информационный вход которого подключен к выходу схемы ИЛИ 40. Единичный выход триггера 30 через формирователь 31 подключен к объединенным между собой первым входам схемы ИЛИ 32, вторым входом схемы ИЛИ 36, первым входом

1680460 схемы ИЛИ 40 и вторым входом схемы ИЛИ

37. Выход схемы ИЛИ 32 подключен к первому выходу блока 13 управления, а ее второй вход объединен с первым входом схемы ИЛИ 37 и с вторым входом схемы

ИЛИ 40 и подключен к выходу формирователя 34, вход которого подключен к единичному выходу триггера 35, являющемуся четвертым выходом блока 13 управления.

Нулевой выход триггера 35 подключен к пятому выходу блока 13 управления, его S- u

R-входы подключены соответственно к выходу переноса счетчика 39 и к выходу схемы

ИЛИ 37. Единичный и нулевой выходы триггера 33 подключены к второму и третьему выходам блока 13 управления. Я-вход триггера 33 подключен к выходу схемы ИЛИ 36, первый вход которой объединен с вторым входом схемы ИЛИ 38, 3-вход триггере 33 объединен с первым входом схемы ИЛИ 38.

Блок 13 управления работает следующим образом.

При нажатии кнопки "Пуск" триггер 30 устанавливается в "1", сигнал с его единичного выхода через формирователь 31 поступает на первый выход блока 13 управления (через схему ИЛИ 32). Через схему ИЛИ 40 этот сигнал осуществляет запись числа подлежащих накоплению в сумматоре 6 четных и нечетных локальных максимумов, а через схемы ИЛИ 36, 37 — устанавливает в "О" триггеры 33, 35, вызывая появление соответствующих сигналов на 2, 3, 4 и 5-ом выходах блока 13 управления.

Устройство слежения эа стыком свариваемых деталей работает следующим образом.

При нажатии кнопки "Пуск" на первом выходе блока 13 управления появляется сигнал, который, поступая на 6-ой управляющий вход сумматора 6, осуществляет в нем начальные установки для подготовки сумматора 6 к работе, Одновременно происходит занесение кода суммарного числа четных и нечетных локальных максимумов, коды которых подлежат накоплению (суммированию) в счетчиках 21, 27 сумматора 6.

Упомянутый код набирается оператором на клавиатуре пульта управления устройством.

Сигналы теплового удлинения кромок свариваемых деталей, вырабатываемые датчиками 2, усиливаются в усилителях 3 и поступают на входы определителей 4 локальных максимумов. На выходах последних. поочередно появляются локальные максимумы теплового удлинения кромок свариваемых деталей, а также (по вторым выходам) сигналы признаков этих максимумов. Соответственно на выходах аналогоцифровых преобразователей 5 появляются цифровые эквиваленты локальных максимумов, По импульсам с вторых выходов анало5 го-цифровых преобразователей 5 осуществляется запись кодов четных и нечетных локальных максимумов соответственно в счетчики 19. 25 сумматора 6. Эти же импульсы, поступая соответственно на четвертый и

10 третий входы блока 13 управления, вызывают появление соответствующих сигналов на его выходах, в результате чего происходит накопление заданного числа кодов четных(в счетчике 21 блока 6) и нечетных (в счетчике

27 блока 6) локальных максимумов.

Таким образом, на соответствующих входах цифрового коммутатора 7 формируются суммарные коды N/2 четных и й/2 нечетных локальных максимумов (где й—

20 общее число четных и нечетных локальных максимумов, накопленных в сумматоре 6), подлежащие сравнению в блоке 8, При появлении разрешающего сигнала на пятом выходе блока 13 управления суммаксимумов через цифровой коммутатор 7 .поступают на входы блока 8 сравнения. По результатам сравнения блок 8 .сравнения вырабатывае управляющие сигналы "Боль30 ше", "Меньше" или "Равно". Сигналы "Больше" или "Меньше" соответственно с первого и второго выходов блока 8 поступают на входы блока 9 коррекции, который, воздействуя соответствующим образом на блок 10 перемещения сварочной горел ки1, восстанавливает симметрию ее поперечных колебаний.

Итак, при сварке деталей с разделкой кромок и с поперечными относительно стыка свариваемых деталей колебаниями сварочной горелки введение в предложенное устройство двух определителей локальных максимумов, двух аналого-цифровых преобразователей, сумматора и циф,". эвого коммутатора, включенных соответствующим образом, позволяет повысить чувствительность и точность слежения за стыком свариваемых деталей, что в итоге эа счет более равномерного проплавления кромок и сим50 метричного расположения шва относительно свариваемых кромок повышает качество сварного соединения, Формула изобретения

Устройство слежения за стыком свари55 ваемых деталей, содержащее два датчика теплового удлинения кромок.свариваемых деталей с усилителями, блок сравнения и блок перемещения сварочной горелки, о тли ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности слежения за стыком при колебаФ

25 марные коды четных и нечетных локальных

1690460

10 нии сварочной горелки поперек стыка, устройство снабжено двумя определителями локальных механизмов теплового удлинения, двумя аналого-цифровыми преобразователями„сумматором, цифровым коммутатором, блоком коррекции, блоком управления и переключающим контактом,. при этом выходы усилителей через определители локальных максимумов теплового удлинения связаны с входами аналого-цифровых преобразователей, входы сумматора связаны с четырьмя выходами блока управления и первым и вторым выходами аналого-цифровых преобразователей, входы блока управления связаны с переключающим контактом и вторыми выходами аналого5 цифровых преобразователей, входы цифрового коммутатора связаны с двумя выходами сумматора и пятым выходом блока управления, выходы цифрового коммутатора через последовательно соединенные

10 .блок сравнения и блок коррекции связаны с входами блока перемещения сварочной горелки, 1680460

Составитель В.Покровский

Редактор М.Товтин Техред М.Моргентал Корректор .О.Ципле

Заказ 3270 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рэушскэя нэб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101