磁控摆动电弧焊缝跟踪传感器的优化

摘要

近几十年以来，随着科学技术的不断进步，数字化、自动化、智能化技术得到不断的发展与应用，这也促进了对高质量、高效率焊接的需求与焊接技术的发展。自动化焊接能够代替传统人工手弧焊，具备传统手弧焊不曾拥有的独特优势：焊缝质量相对而言更加稳定，忽略人力因素的干扰；代替了传统的人工劳作，节约大量劳动生产成本；大大提高了企业生产效率,自动化焊接设备正在工业领域中发挥着越来越大的作用。本文对磁控摆动电弧焊缝自动跟踪系统的相关问题展开研究，对磁控摆动电弧焊缝跟踪传感器的磁场发生装置以及励磁电源进行了优化设计，通过传感器主要参数对跟踪传感信号影响的试验数据，构建了传感器主要参数的预测响应模型。其主要目的在于获取稳定的具有较低失真度的焊缝跟踪传感信号，以提高焊缝跟踪系统的稳定性与跟踪精度，主要内容如下：
　　1．由于磁控摆动电弧传感器中激磁模块出现的激磁波形失真、激磁信号调节困难等现象，对激磁模块进行优化设计，重新设计激磁信号的功放电路，减小激磁信号的失真，增强其抗干扰能力，便于之后试验部分的调节。
　　2．为了解决磁控摆动电弧传感器的跟踪信号稳定性不好，干扰信号多等问题，引入拉丁超立方取样(Latin Hypercube Sampling,LHS)试验设计方法进行焊缝跟踪传感信号的采集实验，研究传感器主要参数对焊缝跟踪传感信号的影响规律，为后面的磁控摆动电弧焊缝跟踪传感器的参数优化提供试验基础。
　　3．由于磁控摆动电弧焊缝跟踪传感器的跟踪传感信号受多个因素交互作用，为降低跟踪传感信号的失真度，提高焊缝跟踪效果，采用Kriging近似代理的技术构建磁控摆动电弧传感器的参数（励磁频率、励磁电流、磁极间隙、线圈匝数）预测模型，并通过验证。
　　4．对磁控摆动电弧焊缝跟踪系统的实验平台进行简单介绍，并且依据上文构建的预测响应模型，选取传感器参数的优化设计点，在经过优化后的磁控摆动电弧焊缝跟踪平台上开展焊缝跟踪试验，获得了波形明显且干扰少的跟踪传感信号，与优化前相比较提高了焊缝跟踪系统的准确性和稳定性。

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第1章 绪论

1.1 研究的背景和意义

1.2 焊接机器人的发展及其应用

1.3 磁场在焊接中应用

1.4 本论文研究的内容及意义

第2章 磁控摆动电弧传感器的原理及其优化

2.1 磁控摆动电弧传感器的原理

2.2 磁场发生装置的优化

2.3 励磁电源的优化

2.4 本章小结

第3章 焊缝跟踪信号影响因数的研究

3.1 引言

3.2磁场作用下电弧的摆动

3.3传感器各参数对焊缝跟踪信号影响的分析

3.4本章小结

第4章 基于Kriging代理模型的磁控电弧传感器参数优化

4.1引言

4.2 Kriging代理模型的基本理论

4.3磁控摆动电弧传感器参数优化设计

4.4传感器参数优化结果分析

4.5本章小结

第5章 焊缝跟踪实验

5.1 概述

5.2 移动式焊接机器人的组成

5.3 实验目的及实验条件

5.4 焊缝跟踪实验

5.5本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录A（攻读硕士学位期间的研究成果）