[发明专利]一种基于磁传感器阵列的焊接空间位置检测系统及方法

说明书

【技术领域】

本发明属于可视化焊接模拟仿真领域，涉及一种焊接空间位置检测系统及方法。

【背景技术】

随着国民经济高速发展，焊接作为现代工业的一项重要工种，在国民生产中扮演着越来越重要的角色。作为焊接生产的主要实施者，焊接技术人员的素质也需要不断的提高以适应复杂的焊接环境和多种多样焊接材料等因素的变化。焊接培训是专门培训和输送焊接技术人才的重要手段。焊接培训部门不仅担负着为企业及生产部门培训和输送焊接人才的重要任务，而且也是宣传、推广、传播焊接新技术、新工艺、新材料的重要枢纽，对促进机械工业基础工作的建设和发展有不可忽视的作用[1]。

目前焊工培训仍然采用传统的实际施焊为主的培训方法，材料和能源消耗大，培训费用高。而当今世界能源价格不断飞涨，带动了一系列后续工业原材料及产品价格上浮，这无疑会增加焊接培训成本。而大量的能源消耗也会间接给我们赖以生存的自然环境增加更重的负担。

采用虚拟手段与现实焊接技术相结合的可视化模拟仿真系统进行焊工培训，利用先进的计算机技术改造传统的焊接培训方式，能够极大的减小材料消耗，降低培训费用，是一种绿色、高效、环保的焊工培训方法，是时代发展的需要。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种基于磁传感器阵列的焊接空间位置检测系统及方法，通过永磁体产生磁场强度信号，磁传感器阵列采集磁场强度，输出电压信号，计算永磁体在空间坐标，实现焊接空间位置平面直线与圆柱面上环向位置检测，为可视化焊接模拟仿真系统提供技术支持。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于磁传感器阵列的焊接空间位置检测系统，包括检测电路安装平台、若干检测电路和模拟焊枪的永磁铁；所述若干检测电路结构相同，均包括并联在直流电源两端的电容C、第一线性霍尔传感器H1和第二线性霍尔传感器H2；其中，第一线性霍尔传感器H1和第二线性霍尔传感器H2上下重叠且以相反方向连接电源；所述若干检测电路安装于检测电路安装平台上，且排布成两排，两排检测电路错位排布，任一排上的非边缘的检测电路与另一排检测电路中两个相邻的检测电路构成一个等边三角形。

优选的，第一线性霍尔传感器H1和第二线性霍尔传感器H2采用A1321线性霍尔传感器。

优选的，所述若干检测电路均连接采集卡，所述采集卡连接PC机。

优选的，所述等边三角形的边长为10mm至35mm。

优选的，所述检测电路安装平台为黄蜡板，检测电路安装平台上方还布置有玻璃平板作为永磁铁工作时的运行平面。

优选的，检测区域中永磁铁所在位置O距各组检测电路的距离根据各组检测电路输出的电压值由公式3计算得到：

L=|ln((U-U0)/A)/(-0.5)*w+Lc|]]>  (公式3)

式中：U为检测电路中两个线性霍尔传感器差动输出电压；L为永磁体距检测电路投影点距离；U₀、A、L_c、w为拟合所得到的Guassian函数中的常量；

U＝U₀+A*exp(-0.5*((L-L_c)/w)²。

优选的，所述检测电路安装平台为平板或圆柱体。

一种基于磁传感器阵列的焊接空间位置检测方法，包括：