高速旋转电弧传感器焊缝自动跟踪系统的研究

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焊接技术经历了由最初的手工焊到现阶段的半自动焊、全自动焊的发展过程。手工焊接依靠人的眼睛和手的配合来跟踪焊缝进行焊接,而自动焊接则依靠自动控制系统来进行焊缝跟踪及控制焊接质量。随着现代工业特别是制造业的发展,对焊接过程提出了更多更高的要求,因此,焊接自动化已成为未来焊接发展趋势。 焊接自动化可以提高焊接过程的稳定性,从而提高焊接质量,还可以改善工人的工作条件和提高焊接生产效率。实现焊接自动化的两个主要难题是:焊缝跟踪和焊接质量控制。其中焊缝跟踪是保证焊接质量的前提,所以实现焊缝的自动跟踪就成为首先要解决的问题。 要实现焊缝的自动跟踪,焊接传感器的选择是关键。目前用于焊缝自动跟踪的传感器有附加式传感器和电弧传感器两大类。对前者的研究起步较早,已经取得一定的研究成果,但由于附加装置的存在使得焊炬的结构复杂而且可达性不高;后者则是利用电弧本身作为传感器,焊接点即是检测点,根据焊接电弧的基本特性提取焊接过程中的电流或电压变化量作为传感器信号,因此具有很大的优越性。 本文基于前人的研究成果,对高速旋转电弧传感器焊缝自动跟踪系统进行了进一步的研究和探讨,该系统的硬件主要包括旋转焊炬、霍尔传感器、数据采集卡、PC机以及机器人控制系统。其中旋转焊炬的结构需要自己设计和加工。 在以上硬件的基础上,对各个硬件进行了有效的连接组成焊接跟踪回路,并搭建焊接平台进行焊接试验。对试验过程中的焊接电流信号用数据采集卡进行实时采集,由于焊接过程中存在着各种干扰,采集到的焊接电流信号中包含了许多噪声,本文利用小波分析方法对焊接电流信号进行了去噪滤波,并取得了相当好的效果。对滤波后的电流信号波形根据不同的焊接条件进行了规律性探讨,并利用这些信号对旋转焊炬进行了偏差分析,计算出焊炬的位置偏差量,为实现焊缝的自动化跟踪打下了良好的基础。
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