基于弧长控制的摆动电弧焊缝跟踪传感器及偏差处理方法的研究

摘要

在现代制造业生产中,焊接是重要的工艺方法之一,它是包括汽车、舰船、飞机、航天、原子能、石油化工、电力、电子等工业部门的基础生产工艺。随着科学技术的发展,焊接自动化、机器人化以及智能化已成为重要趋势。焊接自动化机器人的应用,是焊接生产自动化的重要方向之一。本文主要针对摆动电弧传感式焊缝跟踪机器人作出了以下研究:
　　首先,建立了摆动电弧传感式焊缝机器人系统试验平台。根据电弧传感器原理改进了摆动电弧传感器的结构,采用焊枪摆动器附加外置光耦暗箱的方法制成摆动扫描焊炬。并在控制算法方面,以弧长控制算法代替常用的电流(电压)比较法和模糊控制算法。
　　其次,针对摆动电弧传感器摆动频率低(1-2Hz)的特性,提出了新的采样方式:焊枪摆动器上附加的连动指针进入光耦暗箱摆动时会产生脉冲,以产生的脉冲定位,分别对该定位脉冲的前后四分之一摆动周期进行采样,在一个摆动周期内完成两个采样周期,确保采样信号更准确的反映焊缝偏差信息。
　　第三,在焊缝偏差信息提取问题上,主要针对V型不对称型坡口的,提出了改良的半周期单边积分比较法取代常用的左右积分差值法,并通过理论分析和matlab仿真验证了该方法的准确性和可靠型。同时比较了两种方法在V型不对称型坡口焊接中的运用结果,证明了单边积分比较法可以解决左右积分差值法在V型不对称型坡口跟踪焊接时出现的误判。
　　最后,阐述了摆动电弧传感器的控制系统及应用程序,并采用电子差速法驱动焊接小车,实现了十字滑架双向调节跟踪焊缝及焊接小车转弯横向跟踪与横向滑架协调处理。并用试验直观的证明了该系统可以进行较高精度的焊缝自动跟踪焊接。

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第一章 绪论

1.1 选题的背景和意义

1.2 焊接过程中传感器的概述

1.3 国内外焊接机器人的研究现状和发展趋势

1.4 本文主要研究内容

第二章 基于摆动电弧焊缝跟踪传感器的轮式机器人系统

2.1 概述

2.2 摆动电弧焊缝跟踪传感器轮式机器人系统的构成

2.3 摆动电弧焊缝跟踪传感器的原理

2.4 本章小结

第三章 摆动电弧传感器的信号采集及处理

3.1 概述

3.2 摆动电弧传感器的跟踪控制算法

3.3 电压互感器

3.4 硬件滤波

3.5 采样

3.6 软件滤波

3.7 本章小结

第四章 焊缝偏差信息的提取

4.1 引言

4.2 常用信号处理方法及针对摆动电弧传感器问题的提出

4.3 半周期单边积分比较法

4.4 matlab仿真分析[54,55]

4.5 本章小结

第五章 摆动电弧传感器的控制系统

5.1 引言

5.2 摆动电弧传感器的控制原理

5.3 单片机控制[59]

5.4 A/D转换控制

5.5 十字滑架驱动控制

5.6 焊接小车驱动控制

5.7 本章小结

第六章 结论与展望

参考文献

致谢

附录(个人简历、攻读硕士学位期间的论文)