TIG焊旋转电弧传感器结构设计及焊接系统的研究

摘要

本文结合TIG焊的特点和旋转电弧传感自动焊接要求,在研究国内外旋转电弧传感器的发展情况的基础上,应用Pro/E三维数字建模以及机构运动学仿真模块,对TIG焊旋转电弧传感器的结构进行优化设计及运动分析仿真,解决了传感器设计中干涉、振动等现象,并有效减小了外壳尺寸。结果表明该设计方法避免了零部件运动过程中的干涉现象,较好的解决了机构运动中的力平衡问题。使旋转电弧传感器的结构设计得到了合理的优化,设计出的产品完全满足实验要求。
　　 用所设计的旋转电弧传感器搭建TIG焊缝跟踪焊接系统实验平台。并利用此实验平台,进行平板焊接、薄板搭接、V型坡口焊接实验。针对TIG焊高频起弧干扰电网的特点,在搭建硬件电路部分为减少各种噪声的干扰,一方面所有连接线统一采用屏蔽线,另一方面信号采集前端设计了一个三阶有源低通滤波器。
　　 为尽可能的减少电弧电压信号受外界噪声的干扰,本文采用中值滤波方法和均值滤波方法对旋转电弧传感器采集到的电压信号进行滤波处理,使电压波形得到了明显的改善。为了更加准确的得到焊枪偏离焊缝的信息,分别采用左右积分法、特征谐波法对焊枪偏差信息进行识别,为焊缝的跟踪奠定了基础。
　　 在获取焊缝信号,得出焊缝偏差的基础上,研究了基于模糊控制器的焊缝跟踪控制系统,设计了模糊控制器。并使用VO++语言编写了控制算法软件。在所搭建的硬件平台上进行了实验验证,通过平板焊接、薄板搭接、V型坡口等焊接实验证明本文所设计的TIG焊旋转电弧传感器完全满足设计要求；所设计的模糊控制器能够比较准确的进行焊缝纠偏控制。