基于WiFi焊接远控与焊缝电磁跟踪系统研究

摘要

焊接过程的自动化、智能化、网络化是焊接发展的趋势。本文以对某项目的焊接设备的改进，开发出基于嵌入式无线WiFi通讯、焊缝跟踪遥控系统和焊缝跟踪控制系统。结合电磁传感器针对不同材料的焊缝，进行焊缝跟踪性能测试。
　　对焊缝跟踪遥控器和控制器系统进行开发，设计硬件电路，通过软件调试实现各个模块功能。焊缝跟踪系统采用基于STM32F405/F373单片机与Wizfi210无线模块的嵌入式连接，实现焊缝跟踪过程的无线WiFi网络化控制和数据共享，为复杂环境下的焊接控制提供了方法。
　　在已经开发出焊缝跟踪控制器的基础上，对系统硬件电路进一步改进和完善。分析了原控制系统存在电源供电不稳、抗干扰能力较差、传感器信号处理和采集效果不理想、步进电机行走位移难以准确获知等问题。重新设计焊缝跟踪控制系统，优化控制器的性能。
　　总结原控制系统不足，在新的焊缝跟踪控制系统设计中采用如下的设计方案。在系统供电部分，外部供电输入与系统相互隔离，系统内各个部分采用独立的多级稳压供电，消除相互之间影响。在传感器信号处理部分，采用多级滤波设置，抑制其它杂波干扰。使用单片机定时器模拟16位分辨率DA功能，智能调节采集信号共模电压。同时选择分辨率16位的单片机采集外设，进行可调增益差动采集。在步进驱动方面采用双定时器设置，利用高传输比光耦驱动，实现按行程控制步进电机移动功能。
　　实际系统测试过程中，电磁传感器对不同材料的焊缝，传感器信号具有不同的变化规律。利用传感器电压信号与焊缝位移之间的关系，对本系统进行焊缝跟踪测试。计算出实际运行位移与理论运行位移之间误差，得到本系统测试环境下，焊缝跟踪准确度小于±1mm，并分析了影响电磁传感器焊缝跟踪的影响因素。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪 论

1.1课题研究的背景和意义

1.2课题研究的现状

1.3本文的主要研究内容和设计方案

第2章 焊缝跟踪遥控器系统开发

2.1遥控器硬件电路设计

2.2遥控器软件设计及功能实现

2.3遥控器总体功能实现

2.4本章小结

第3章 焊缝跟踪控制器系统开发

3.1焊缝跟踪控制器硬件设计

3.2传感器信号处理电路初始设计

3.3传感器信号处理电路最终设计

3.4焊缝跟踪控制器软件设计及功能实现

3.5本章小结

第4章 无线WiFi通讯及上位机软件设计

4.1无线WiFi通讯设计及应用

4.2无线WiFi通讯的多连接设置

4.3基于Labview的上位机控制及数据采集

4.4本章小结

第5章 焊缝跟踪实验及数据分析

5.1实验测试设备说明

5.2低碳钢焊缝位移电压信号测试及分析

5.3控制器跟踪低碳钢焊缝实验

5.4铝合金焊缝位移与电压关系及跟踪实验

5.5焊缝跟踪系统性能分析

5.6本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

声明

致谢