用于双金属带锯条的焊接对齿方法

摘要

本发明涉及用于双金属带锯条的焊接对齿方法，先将基带安装到带锯条焊接设备上，获取送料电极和基带焊接面的图像信息，分析处理，获得送料电极的初始中心轴线和基带焊接面的角度平分线；以角度平分线为基准，调整送料电极的角度，使得角度误差在目标范围内；控制拨爪进行一次或多次送料，获取送料电极和焊接工位处基带焊接面的图像信息，获得终态中心轴线和角度平分线；以基带上各个基带焊接面的圆弧中心之间的连线为基准线，调整拨爪的送料行程，使得位置差在目标范围。本发明焊接对齿方法能够实现精密检测和定位，可将基带焊接面与送料电极之间的角度误差降低至±0.05°，将送料位置误差降低至±0.01mm，有效保证带锯条焊接质量。

说明书

技术领域

本发明涉及用于双金属带锯条的焊接对齿方法，尤其涉及用于单颗粒焊接式带锯条的焊接对齿方法，属于锯切设备制造领域。

背景技术

在单颗粒焊接式锯条的生产，颗粒（一般为球形或圆柱形）焊接是决定锯条质量非常关键的环节。对这个过程的要求如下：1）保证焊接颗粒送料位置的精密准确；2）保证基带焊接面送料的准确性；3）保证颗粒与送料相对位置的准确性。基带焊接面一般为与颗粒形状匹配的圆弧形。

对于当前的带锯条焊接设备，在其基带送料(拨爪送料)中，一般采用气缸送料，通过限制气缸送料的终止位置保证将基带焊接面送料位置的精准。这种送料方式在基带焊接面几何形状以及拨爪接触基带送料位置几何形状不一致的情况，就必须调整气缸送料的终止位置，以保证基带焊接面处于理想位置上。这种调整精度一般在0~0.5mm的范围（但实际焊接需求的精度要达到0.01mm），如果没有适当的检测和调整方法，这种调整难以做到非常精密。

在实际在焊接过程中，基带焊接面的精确送料是保证焊接质量的一个方面，最为关键的是要实现焊接颗粒与基带焊接面的精密定位。因此，需要对颗粒与焊接面进行检测，而当前的拨爪送料系统中不存在这种检测。

单颗粒焊接式带锯条焊接的过程如下：图1为初始状态示意图，拨爪1距离前一个齿的长度为d_s，送料电极距离基带焊接面距离为e_s，送料电极2的中心轴线与水平向X轴（各个基带焊接面圆弧中心的连线方向）的夹角为θ，相邻的基带焊接面的圆弧中心的距离为e_d。图2为焊接面送料示意图，拨爪沿X轴方向运动推动基带运动，送料行程为d_s，将未焊接的基带焊接面送至焊接位置（焊接工位），然后回退至初始位置。图3为送料完毕焊接初始状态图，送料电极将需要焊接的颗粒3（高速钢或硬质合金）送至焊接工位处，同时将颗粒压紧在基带焊接面上。

从前述的过程来看，用于送料行程的误差或送料电极的角度误差，导致焊接时颗粒与焊接面的位置误差。这种位置误差主要分为三类：1）基带焊接面与送料电极之间的角度误差，如图4所示，焊接面的角度平分线与送料电极中心轴线不平行，两者夹角为Δθ，即为角度误差。这类误差会导致焊接时焊接面的受力分布不均，焊缝的熔深不均；2）送料位置误差，如图5所示，基带焊接面的角度平分线与送料电极的中心轴线相互平行但是不重合，两者之间的距离为Δd，即为位置误差，这类误差导致焊接错位。3）上述两种误差叠加在一起的误差（实际焊接过程中多为该种误差）。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于：提供一种用于双金属带锯条的焊接对齿方法，以在单颗粒焊接式锯条的焊接环节中，实现颗粒与基带之间精密定位，并反馈调整保证这种精密性。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：用于双金属带锯条的焊接对齿方法，包括如下步骤：

1)将基带安装到带锯条焊接设备上，获取送料电极和基带焊接面的图像信息；

2)对步骤1）获取的图像信息进行分析处理，获得送料电极的初始中心轴线和基带焊接面的角度平分线；

3)以角度平分线为基准，调整送料电极的角度，使得基带焊接面与送料电极之间的角度误差Δθ在目标范围内；

4)控制拨爪进行一次或多次送料，获取送料电极和焊接工位处基带焊接面的图像信息，并对该图像信息进行分析处理，获得送料电极的终态中心轴线和焊接工位处基带焊接面的角度平分线；

5)以基带上各个基带焊接面的圆弧中心之间的连线为基准线，根据步骤4）中的终态中心轴线与基准线的交点a和步骤4）中的角度平分线与基准线的交点b的相对位置关系，调整拨爪的送料行程d_s，使得交点a和交点b之间的位置差Δd’在目标范围。

本发明中，初始中心轴线是指在角度调整之前，送料电极的几何中心轴线。终态中心轴线是指在角度调整完成后，送料电极的几何中心轴线。角度平分线是指基带焊接面的圆弧所对应圆角的角平分线。

步骤1）中，将基带安装到带锯条焊接设备上，再将送料电极位置调整至焊接工位处后，获取送料电极和基带焊接面的图像信息。

步骤3）中，调整送料电极的角度后，重新获取送料电极和基带焊接面的图像信息，分析计算获得送料电极和基带焊接面之间的角度误差Δθ，当Δθ不在目标范围内时，继续进行调整，直至Δθ位于目标范围内。

优选地，步骤3）中，调整送料电极的角度时，单次调整值为Δθ。

步骤3）中，目标范围为0~0.1°，优选为0~0.05°。

步骤5）中，当交点a点较交点b点离拨爪在基准线方向的距离更小时，减小拨爪的送料行程d_s，减小值为线段ab的长度；当交点a点较交点b点离拨爪在基准线方向的距离更大时，增大拨爪的送料行程d_s，增大值为线段ab的长度。

步骤5）中，调整拨爪的送料行程d_s后，控制拨爪进行一次或多次送料，获取送料电极和焊接工位处基带焊接面的图像信息，分析计算此时位置差Δd’的大小，当Δd’不在目标范围内时，继续进行调整，直至Δd’位于目标范围内。

步骤5）中，目标范围为0~0.05mm，优选为0~0.01mm。

送料电极的中心轴线和基带焊接面的角度平分线的获取方法包括如下过程：对图像信息进行灰度调整，通过灰度阈值分割法提取送料电极的外形轮廓和基带焊接面部位的轮廓，通过几何计算分析获得中心轴线和角度平分线。

如图7所示，提取送料电极的左轮廓线a1和右轮廓线a2，由于送料电极横截面为规整形状，通过几何计算即可获得送料电极的中心轴线a3；同样，可提取基带焊接面的轮廓线，如焊接面圆弧两侧的基带轮廓线b1和b2，由于基带焊接面轮廓呈圆弧状，基带轮廓线b1和b2靠近圆弧的两个端点即为圆弧的端点，通过几何计算可获得基带焊接面的角度平分线b3。

所述图像信息为平行于基材平面的二维图像信息。

所述图像信息通过视觉检测模块获得，所述视觉检测模块包括摄像头，所述摄像头的轴线与基材所在平面垂直。

优选地，摄像头的轴线与焊接工位处基带焊接面的圆弧中心重合。

显然，可以将视觉检测模块集成到现有焊接设备相应位置处，并配置相关计算分析处理模块，可实现对齿的自动进行；也可以根据上述方法设计专门的焊接对齿设备，安装到焊接工位处，获取对齿信息后，手动对拨爪行程、送料电极角度等进行调整，亦可实现焊接对齿。

一种双金属带锯条的焊接方法，包括如下步骤：

1）将待焊接基带安装到带锯条焊接设备上，利用如上所述的方法进行焊接对齿；

2）焊接。

相比目前手动调整的方法，本发明焊接对齿方法能够实现精密检测和定位，可将基带焊接面与送料电极之间的角度误差从±0.5°降低至±0.05°，将送料位置误差从±0.2mm降低至±0.01mm，有效保证带锯条焊接质量；无需依赖人工经验，可依靠视觉检测模块进行，调整误差效率高。

附图说明

图1是双金属带锯条焊接对齿过程初始状态示意图。

图2是双金属带锯条焊接对齿过程焊接面送料过程示意图。

图3是双金属带锯条焊接对齿过程送料完毕焊接初始状态示意图。

图4是双金属带锯条焊接对齿时基带焊接面与送料电极之间的角度误差示意图。

图5是双金属带锯条焊接对齿时基带焊接面与送料电极之间的位置误差示意图。

图6是本发明第一种实施方式中获取的焊接工位处基带焊接面的二维图像。

图7是本发明第一种实施方式中获取的焊接工位处基带焊接面的二维图像进行灰度调整后的示意图。

图8是本发明第一种实施方式中焊接工位处基带焊接面和送料电极位置误差调整前的状态示意图。

图9是本发明第一种实施方式中带锯条焊接设备部分结构的正视图（上）、俯视图（中）及焊接工位处局部放大图（下）。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

如图9所示，所用带锯条焊接设备包括转台6，转台6靠近焊接工位的部位转动地固定于转轴9上，转台6底部设有与转轴同心的弧形导轨8，转台6可在弧形导轨配合下绕转轴9稳定转动，转台6依靠伺服电机驱动，转台6与伺服电机通过驱动铰链10连接。伺服电机转动角度与转台运动角度呈一一对应关系，从而实现送料电极的角度精密定位。转台上安装有焊接机头7，焊接机头7上设有送料电极2。

视觉检测模块5安装于焊接工位的正上方，颗粒和送料电极位于检测的视野范围内。

基带4通过拨爪1顶住齿沟向水平方向送料，其中，拨爪1安装在送料驱动平台11上，送料驱动平台11由伺服电机、丝杠及光栅尺组成。通过送料驱动平台11的精密水平向运动，从而实现基带水平向的精密送料。

具体焊接对齿过程包括如下步骤：

1）通过手动调整，将送料电极和基带调整到视觉检测模块的视野范围内；

2）视觉检测模块对视野内的基带焊接面和送料电极的相对角度位置进行拍照检测，得到送料电极与基带焊接面的角度误差Δθ；

3）通过伺服电机驱动驱动铰链调整转台角度，调整值为Δθ，然后再拍照检测角度误差Δθ，反复调整，直至送料电极与基带焊接面的角度误差Δθ处于±0.05°内；

4）完成送料电极角度调整后，视觉检测模块对焊接工位处基带焊接面和送料电极的相对水平位置进行拍照检测，得到颗粒与焊接工位处基带焊接面的位置差Δd’；

5）对送料驱动平台的送料行程调整，调整值为Δd’，然后再拍照检测颗粒与焊接工位处基带焊接面的位置差Δd’，反复调整，直至颗粒与焊接工位处基带焊接面的位置差Δd’处于±0.01mm内。最终状态如图6和图7所示。

步骤2）和步骤3）中，拍照检测时，对照片进行灰度调整，通过灰度阈值分割法提取送料电极的外形轮廓和基带焊接面部位的轮廓，通过几何计算分析获得中心轴线和角度平分线，该中心轴线与角度平分线的夹角即为角度误差Δθ。

步骤4）和步骤5）中，通过拍照检测，获取焊接工位处基带焊接面的角度平分线和送料电极的中心轴线，两者与基准线的交点a和交点b之间的距离即为位置差Δd’（见图8）。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。