焊接过程控制电弧传感方法的研究

根据熔化极体气保护电弧焊的电弧自身特性提出了一种电弧传感方法。它可以检测坡口或焊接接头的断面形状,进而能测量接头中心位置,从而实现了电弧传感式的焊缝跟踪控制。由于采用电弧传感,因而此方法简洁,设备简单,成本低且工作可靠,对于推广应用极为有意义。由计算机控制焊枪摆动,可实现可编程的多种摆动模式的控制。研究中还推导出电弧传感方法的数学模型,它提示了电弧传感的基本原理,也为采用此方法的控制算法的研究与应用提供了理论依据。     

基于旋转电弧传感的弧焊机器人焊缝跟踪系统

研制了一套基于旋转电弧传感的弧焊机器人空间曲线焊缝智能跟踪控制系统。介绍了系统的硬件构成、软件设计及模糊控制方法。研究了不同焊接位置时，焊接熔池金属对坡口的影响作用，提出采用补偿因子加权处理方法，可有效提高平焊、横焊位置焊缝偏差的识别能力。针对立焊位置的脉冲焊接方法，采用形态滤波技术，通过提取脉冲焊接电流的上包络线，利用一次谐波法准确地对立焊焊缝进行了识别。试验结果表明，该焊缝跟踪控制系统对平焊、横焊及立焊位置的曲线焊缝跟踪效果良好，达到焊接工艺要求。     

基于旋转电弧轮式焊接机器人运动学建模及仿真

旋转电弧轮式焊接机器人的焊炬执行机构由十字滑块和小车左右差速驱动轮两个运动单元构成。针对其机构设计的稳定性以及可控性等问题,根据运动特点推导出焊炬的运动学模型,由旋转电弧焊缝跟踪原理应用Matlab/Simulink进行焊缝跟踪仿真,实现了机构设计以及控制方法对焊缝跟踪的影响。仿真结果证明了该模型的有效性和正确性,为旋转电弧移焊接机器人的机构设计、稳定性分析以及控制器设计提供了理论依据。     

基于旋转电弧的机器人角焊缝跟踪建模及仿真

通过对现有旋转电弧传感器采集的焊缝偏差信息和六自由度焊接机器人运动学模型进行研究,结合曲线角焊缝的特点,推导出纠正焊缝偏差后的焊接机器人工具坐标系相对于原工具坐标系的变换矩阵。在此基础上,结合焊接机器人的运动学反解,建立了曲线角焊缝跟踪及焊枪姿态调整模型。输入给定左右偏差及高低偏差信号,利用MATLAB对模型进行仿真验证,结果证明了该模型的有效性与正确性,从而为旋转电弧传感应用于焊接机器人及设计其焊缝跟踪系统提供了理论参考。     

电弧传感机器人焊缝跟踪模糊控制系统

以旋转电弧焊炬作为传感器，设计了弧焊机器人焊缝跟踪的模糊控制系统。介绍了弧焊机器人焊缝跟踪系统组成及模糊控制器的具体设计过程，并给出了模糊控制表。通过对V形坡口曲线焊缝的跟踪试验，结果表明，该模糊控制器控制效果良好，跟踪效果达到预期目标。     

基于旋转电弧传感的示教再现弧焊机器人智能化研究

针对目前示教再现弧焊机器人存在的不足,研制了适合机器人要求的旋转电弧传感器,研究了焊缝信息处理方法,提出了采用模糊控制方法,实现了示教再现弧焊机器人在线焊缝纠偏,取得了较好的试验结果,提高了机器人的智能化和适应性.     

旋转电弧传感器的研制

介绍了电弧传感的基本原理及旋转电弧传感器用于焊接接头跟踪的工作原理。针对焊缝跟踪对传感器的要求，研制了一种适用于焊接机器人的轻便、紧凑、高速旋转的电弧传感器。详细介绍了高速旋转电弧传感器的旋转驱动电路、位置检测电路以及焊接电流采样电路。实验证明所设计的电路抗干扰能力强，旋转速度稳定，测位脉冲可靠，焊接电流的采集线性度好。该电弧传感器已在焊接机器人焊缝跟踪控制系统中得到成功应用。     

基于LabVIEW的窄坡口管道焊接电弧传感测控系统

针对窄坡口管道焊接电弧跟踪的技术需求,搭建了基于高速摆动的多轴运动控制和电弧传感测控系统。基于LabVIEW的软件开发平台,开发了信号采集、滤波、偏差提取、多轴运动焊缝跟踪、起/停弧控制及人机交互程序。完成了基于CANopen协议的多轴运动控制程序开发。进行了平焊位置窄坡口短路过渡焊缝跟踪试验。试验结果表明:该测控系统可实现电流信号采集、滤波处理及偏差提取。偏差提取程序和死区PID控制策略可行有效,实现了焊缝跟踪,平焊位置最大跟踪误差为15.04%,跟踪精度为±(0.12~0.15)mm。验证了电弧跟踪测控系统各程序功能和跟踪算法的有效性。基于LabVIEW的电弧传感测控系统,编程量小,程序结构简单,能够满足窄坡口焊缝跟踪功能的理论分析和快速开发要求。     

高速旋转电弧传感器的数学模型

以气保护焊接系统的数学模型和HALMOY焊丝熔化模型为基础,对高速旋转电弧传感器进行数学建模。利用该数学模型模拟焊接电流、弧长和焊丝伸出长度随时间的变化规律。实际焊接试验显示,模拟焊接电流与实际焊接电流波形高度吻合,说明建立的数学模型是准确的。结果表明,高速旋转电弧焊接时,弧长的变化较焊丝伸出长度的变化更为显著。利用每个电弧旋转周期内左半周与右半周平均电流值的差,可以判断焊枪的偏差量及其方向,同时还可根据平均电流值的大小来检测角接终止点。所建立的模型对于高速旋转电弧传感系统的设计具有指导意义。     

基于80C196K的旋转电弧传感弧焊机器人焊缝跟踪控制系统

以Intel公司的高性能16位单片机80C196KC为控制器,用于旋转电弧传感弧焊机器人焊缝跟踪控制,本文首先简要介绍了该单片机,着重讨论了以该单片机为核心的焊缝跟踪控制系统的硬件组成和软件结构。     

焊接机器人电弧式传感器抗电磁干扰分析

文中针对焊接机器人工作所处的复杂电磁环境,对其电弧式传感器进行了抗电磁干扰分析。首先结合弧焊机器人的工作原理,探讨了机器人焊接时产生的电磁骚扰源特性,通过骚扰源特性分析了电磁骚扰源中骚扰信号对电弧式传感器的干扰耦合机理;接着根据干扰耦合机理,分别从抑制骚扰源信号传播、切断耦合通道和降低敏感设备的敏感性3 个方面对电弧式传感器进行了抗电磁干扰分析;最后进行了近场串扰耦合仿真分析。分析结果表明,在信号经传输线传输的过程中,若传输线有适宜的终端,电感性近场串扰就会明显降低,电弧式传感器提取信号产生偏差的次数就会减少,从而改善电弧式传感器电磁干扰问题。该研究可为电弧式传感器电磁抗干扰研究提供理论依据。     

弧焊机器人工作空间分析与仿真

根据弧焊机器人的结构特点与工作情况,通过对比现有机器人工作空间求解方法,采用蒙特卡洛方法求解多关节弧焊机器人的工作空间,且使用D-H法获得机器人的正运动学方程,运用Matlab进行工作空间仿真.     

以旋转电弧为传感器的移动机器人角焊缝跟踪

研究以旋转电弧作为传感器,采用轮式移动机器人对具有直角转弯的角焊缝进行跟踪焊接的控制方法。采用分段控制的方法设计控制器对水平滑块进行控制,以实现直线段焊缝的跟踪。该控制器在大偏差时采用比例控制,在小偏差时采用参数自调整模糊控制,并利用免疫反馈规律对比例因子进行修正,实现了直线焊缝、小曲率焊缝和小折角焊缝的跟踪。分析直角转角处焊缝跟踪时机器人的运动学模型,并利用旋转电弧传感器检测到的焊枪倾角信息检测直角拐点,利用超声波传感器检测前方焊缝位置,设计控制器对车轮和水平滑块进行协调控制。最后,通过实际焊接试验证明了该方法的有效性。     

发展弧焊机器人自动焊技术的途径

分析和讨论了机器人气体保护自动焊的发展、国内外的应用现状、促进弧焊机器人应用的动力、我国弧焊机器人应用存在的问题和技术难点及弧焊机器人在兵工产品中应用的概况。     

规则自调整模糊控制的弧焊机器人焊缝纠偏研究

采用特征谐波法准确识别焊缝偏差,研究熔池对坡口的影响作用,采用补偿因子加权处理可有效地减小这种影响,因此提高了对偏羔的识别能力。采用规则自调整模糊控制器进行焊缝纠偏控制,以克服常规模糊控制器的不足,使其具有良好性能。     

基于UG的渐开线-圆弧齿轮的数学建模及仿真

从传统的渐开线齿轮出发,讨论其存在的传动问题,从而引出了对齿廓进行修形的渐开线-圆弧齿轮。首先,基于UG/NX参数化地建立齿轮模型,理论上对比分析了渐开线-圆弧齿轮与渐开线—直齿轮的弯曲应力。其次,在UG/NASTRAN环境下进行接触应力的仿真分析,并且将仿真结果与理论计算进行比较,验证仿真的正确性。最后,从理论上说明了渐开线-圆弧齿轮对弯曲疲劳寿命的改善。通过本文的研究,将为渐开线-圆弧齿轮的优化设计及实际加工制造提供理论依据。     

摆动式焊缝自动跟踪电弧传感器的研制

介绍了焊缝自动跟踪系统的组成及电弧传感器的工作原理;针对熔滴过渡所产生的高频干扰,设计了二阶巴特沃思低通滤波器对传感信号进行滤波,取得了良好的滤波效果;利用离散积分求差值的方法对焊枪左摆和右摆过程中的电流进行离散积分,通过比较积分差值判断焊枪偏移方向和偏移量。针对焊接过程中具有非线性、时变性等特征,很难建立跟踪过程的精确数学模型,采用了参数自调整的模糊控制方法对系统进行控制,明显的改善了系统的性能。     

脉冲MIG焊建模仿真分析及弧长控制

针对脉冲MIG焊过程中的电弧稳定性问题,建立基于尖端不稳定熔滴过渡理论的焊丝熔化动态电弧模型,并对焊接过程中的电弧电压、电弧长度及熔滴过渡尺寸进行仿真,得到与实际焊接相似的电弧电压波形,分析脉冲电流下熔滴过渡频率及影响电弧稳定性的因素,且进行弧长稳定控制的仿真研究,在此基础上运用快速原型技术建立铝合金脉冲MIG焊控制系统,采用电弧电压反馈对铝合金脉冲MIG焊过程进行送丝调节的弧长控制试验。研究表明:所建立的铝合金脉冲MIG焊焊丝熔化动态电弧模型很好反映了实际焊接过程,揭示出脉冲MIG焊焊接过程中熔滴过渡时间间隔具有一定的不确定性和电弧长度的不稳定性,通过电弧电压反馈控制可显著改善铝合金脉冲MIG焊过程电弧系统的稳定性。     

双钨极间接气体保护焊接电弧的数值模拟

间接电弧焊接是一种新型的焊接方法,具有高效、节能、焊接应力和变形小的优点。为了研究间接电弧的电弧参数的分布特点以及这种焊接方法热输入低的根本原因,利用有限元分析软件,建立双钨极间接电弧的三维有限元数学模型,计算得到双钨极间接电弧的温度、等离子体流速、电弧压力以及热流密度分布等特征参数;通过高速摄像拍摄到的电弧形态照片与计算得到的温度云图对比验证模拟结果的可信性。结果表明双钨极间接电弧面对称且向阳极方向偏转,呈上宽下窄的倒钟罩形态,阳极一侧的各项特征参数大于阴极一侧;与惰性气体钨极保护(Tungsten inert gas arc, TIG)焊接和等离子弧焊接相比,双钨极间接电弧被焊接工件不接电极,主要靠热流密度、等离子体流速、电弧压力等参数都比较低的弧柱区端部加热,造成工件焊接热输入低、熔深浅。