摆动电弧埋弧焊焊缝跟踪信号检测与处理

摘要

焊接过程自动化是提高焊接产品质量和生产效率的关键，而焊缝自动跟踪是焊接自动化的重要环节，因此，研制性能优良、经济实用的焊缝跟踪系统是一个急待解决的问题。本文主要研究摆动电弧传感式埋弧焊焊缝自动跟踪技术，首先对焊接自动化和焊缝自动跟踪技术的国内、国际动态作了简要介绍，然后重点研究了以下几个关键问题。 针对埋弧焊变速送丝弧压反馈调节系统的特点，利用MATLAB软件对其动态过程进行了研究，分别建立了V型坡口扫描单元的仿真模型、焊接电源单元的仿真模型、焊接电弧单元的仿真模型，并在此基础上形成了系统的整体仿真模型，系统全面研究了坡口形状、焊接电源和熔滴过渡形式对输出焊接电流的影响机理；分析了电弧传感器的主要参数对焊缝偏差信息、焊接工艺参数的影响规律；探讨了常见干扰因素的影响，为建立摆动电弧传感器埋弧焊焊缝自动跟踪系统提供理论依据。 完成了电弧信号采集系统的研制，获得了埋弧焊焊接过程中的实际焊接电弧信号波形，并根据原始电弧信号波形，确定了以有源二阶带通滤波器为核心的硬件信号处理方案；软件滤波处理采用最大数平均值替代法。 介绍了传统的电流（电压）检偏法的工作原理，并在此基础上提出了一种新的埋弧焊焊缝横向位置偏差提取算法——电流-电压双控检测法，利用该算法可提取出较为准确、可靠的横向位置偏差量。 最后，在以上设计基础上完成整个系统的联调，实现了焊缝自动跟踪，并对焊缝自动跟踪实验结果进行分析和评价。