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摆动TIG焊焊缝跟踪传感器及其系统的研究

龚海  
【摘要】: 随着现代化生产的发展,对焊接自动化和智能化提出了越来越高的要求。而自动化焊接首先要解决的问题是实现焊缝自动跟踪。本研究采用了双焊枪结构(小电流的摆动TIG焊枪作为传感器前置,用来焊接的焊枪置于传感器后),成功地实现了焊缝跟踪。本研究主要解决了以下的关键问题: 1.设计了电弧信号初级处理电路,该电路具有良好的线性度区间,完全适用于本研究的TIG焊焊缝跟踪传感器。 2.采用二阶Butterworth滤波电路对电压采样信号进行硬件处理,成功地提取出了反映坡口状态的弧压信号。采用光码盘技术来记录转动电机的位置,从而确定了电弧的实时扫描位置。 3.通过分析焊缝坡口的特征和弧压信号的变化特点,采用积分比较法来解决V型坡口的横向跟踪问题,采用自学习确定高低跟踪参考值的方法来解决V型坡口的高低方向跟踪问题;分析了搭接坡口的几种跟踪策略,提出了一种改进的积分比较法。 4.针对本研究与传统电弧传感器的不同之处:传感器与焊枪独立,即采用两套独立的十字滑架单独驱动,提出了分别针对传感器和焊枪的控制策略——对于传感器,采用参数模糊自整定PID控制方法,大大地提高了传感器的焊缝识别精度;对于焊枪,其控制信号由传感器检测得到的信号给出,而焊枪由于滞后于传感器一段时间,因而属于大滞后系统的范畴,采用带Smith预估补偿器的PID控制方法,成功的实现了焊缝的跟踪。 5.完成了相关硬件电路的制作、软件程序的编写及调试工作。


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