基于VC的旋转电弧窄间隙MAG焊多信息融合焊缝跟踪系统

针对窄间隙旋转电弧MAG焊焊缝跟踪的需要以及单一传感器的不足,采用Visual C++开发了基于电弧传感和视觉传感的多信息融合焊缝跟踪系统。电弧传感采用NIPCI-6251数据采集卡、电流/电压传感器、电弧位置传感器结合NI的measurement studio软件,实现了对每个电弧旋转周期内电弧信号的获取,进而实现积分法、极值法、粗糙集等电弧传感方法。视觉传感利用图像采集卡、电弧位置传感器和CCD摄像机,获取电弧旋转到左右坡口侧时的焊接图像,实现焊缝偏差的检测。而焊缝跟踪是综合电弧传感焊缝偏差和视觉传感焊缝偏差的基础上进行焊缝纠偏。为提高系统运行效率,采用多线程方法实现电弧传感、视觉传感的同步采集和技术;利用CTimer控件实现焊缝偏差的多信息融合分析、显示和记录。系统的构建为进一步的多信息融合控制、焊接质量控制奠定基础。     

管道全位置焊接参数控制系统

众多焊接参数的合理匹配和有效控制是管道环缝全位置焊接过程自动化的难题之一。结合路径示教、参数匹配及参数控制等技术，建立了管道环缝全位置焊接过程自动控制系统，并介绍了其工作原理、系统构成和软件设计。该系统能根据焊接位置自动匹配焊接电流、电弧电压、焊接速度以及焊炬摆动的速度和幅度等参数，并通过调节送丝速度实现了焊接电流的PID控制，通过调整焊炬高度实现了电弧长度的模糊控制。该系统还具有离线编程、路径示教和记忆跟踪等功能。将该系统用于非旋转管道环缝全位置焊接过程，实现了打底、填充和盖面焊接的自动控制。结果表明，实际焊接参数与预设值吻合良好，焊缝成形稳定。     

虚拟仪器技术在焊接电弧-电源系统中的应用

虚拟仪器技术的发展为焊接电弧-电源的测量和监控提供了新方法。笔者总结了虚拟仪器技术在焊接电弧-电源系统中的应用优势,在运用虚拟仪器软件Lab VIEW进行焊接电弧-电源系统的特性测量时,分别针对电源外特性、电弧的动静特性、过渡周期等参数,总结了操作流程及运算规范,并综述了虚拟仪器技术在焊接电弧-电源系统中的应用现状,同时指出基于虚拟仪器技术的焊接电弧-电源监测系统在焊接生产中广阔的前景。     

基于电弧传感和位置前馈的机器人焊缝跟踪算法

关节机器人具有自动化程度高、运动精准等优点,被广泛应用于电弧焊接领域。但是,由于被焊接工件存在加工、装配以及安装定位误差。所以,在焊接质量要求较高、且被焊接工件一致性不好的情况下需要配套焊缝跟踪系统方能实现高质量的焊接作业。电弧传感作为焊缝跟踪的传感方式具有系统结构简单、传感位置与焊接位置重合等优点,但也具有信噪比小、精度差、跟踪参数调整困难等缺点。本研究利用电弧传感的优点,结合机器人焊接对焊缝形状位置的预知特性,利用电弧传感作为基础偏差传感器,机器人控制器根据电弧传感器测量的偏差信号,对当前焊接点进行调整的同时,还对焊缝曲线的空间方程进行调整,从而实现对焊缝曲线上未焊接点的偏移量进行预判,实现焊缝偏差的前馈调整。     

药芯焊丝水下焊接焊缝跟踪视觉传感系统的设计

为满足药芯焊丝水下焊接自动化的需要,研究了用于水下焊缝自动跟踪的视觉传感系统。该系统较好地解决了药芯焊丝水下焊接弧光对焊缝图像传感的干扰问题,能获取较清晰的焊缝图像。采用基于图像分割的边缘检测技术成功地提取了焊接电弧和待焊焊缝的边缘,使用该系统可获得电弧和待焊焊缝的偏差信息,为进上步实现药芯焊丝水下焊接焊缝的自动跟踪控制打下了基础。     

GMAW焊高速旋转电弧传感信号特征分析

电弧传感直接使用焊接电信号进行焊缝跟踪,旋转电弧还可用于改善焊缝成形,具有重要的应用价值.基于气保护熔化极焊接(GMAW)的数学模型以及焊丝端部的运动学模型,对旋转电弧传感的电流信号进行了模拟.在不同焊接参数下进行了焊接试验,采集了电流波形.结果表明,数值模拟结果与实际焊接电流波形吻合.电弧传感电流波形左右半周的不对称性与焊炬偏差成正比.电弧旋转频率越高,电流变化幅度越小.旋转半径越大,电流波形的不对称性越明显.研究结果对于高速旋转电弧传感系统的设计具有指导意义.     

局部干法焊接侧向风场对电弧传感特性影响的试验研究

为了实现使用电弧传感检测技术对局部干法焊接过程的焊缝跟踪,对不同侧向风速下电弧的稳定性和电弧传感特性进行了试验研究。试验结果表明:侧向风场对焊接过程的稳定性具有较大的影响,随着侧向风速的增加,焊接过程的熄弧率明显增大。这说明在局部干法焊接环境中,焊接过程的工艺参数范围变窄。采用多元回归方法对不同侧向风速下电弧传感特性试验数据进行了处理,获得了不同侧向风速下的电弧传感模型。模型表明,随着侧向风速的增加,电弧传感的灵敏度变差。本研究的试验结果为局部干法焊接电弧传感与检测过程的实现提供了基础依据。     

基于Kriging代理模型的磁控电弧传感器参数优化方法

为提高磁控电弧焊缝自动跟踪系统的稳定性与跟踪精度,引入拉丁超立方取样试验设计方法和Kriging代理模型技术,建立磁控电弧传感器的参数（励磁频率、励磁电流、磁极间隙、线圈匝数）预测模型;分析磁控电弧传感器的主要参数对焊缝跟踪信号的影响规律及其在焊接过程中的稳定性;选取传感器参数的优化设计点,试验验证磁控电弧传感器参数优化的可靠性.结果表明,优化后的焊缝跟踪传感信号波形明显,且干扰少,由于提高了信号的信噪比,从根本上提高了焊缝跟踪的准确性和稳定性.     

基于模糊控制的焊缝自动跟踪系统的设计

为了提高CO2气体保护焊的自动化水平,研制了用于CO2气体保护焊的电弧传感焊缝跟踪系统.采用TMS320F240数字信号处理器作为CO2焊接电源和焊接摆动器的控制核心.CO2焊接电源采用IGBT全桥逆变主电路,根据电弧电压、电流反馈信号进行PID逻辑运算,据此调节PWM的脉冲宽度,使得逆变焊接电源具有恒压电源外特性.采用参数自调整模糊控制器对焊接电流信号分析,获得步进电机的调整步数和调整方向.设计了焊缝跟踪的执行机构焊接摆动器.实验证明,系统实现了0°到8°偏角以内的焊缝跟踪.     

Windows环境下的弧焊机器人焊缝纠偏系统的软件设计

介绍了在Windows环境下用VC＋＋6．0开发的弧焊机器人电弧传感焊缝纠偏系统，详细介绍了系统软件的组成、功能及设计过程。实现了焊接参数的实时采集、信号处理及焊接电流波形的显示，并成功地用于折线角焊缝的跟踪。     

管道电弧声发射特征采集系统设计

鉴于焊接电弧声信号中蕴涵着丰富的焊接状态信息,是焊接质量监控重要的源信号,而管道结构特征为电弧声发射信号在管内低噪声传播创造了条件。设计了管道电弧声发射采集硬件系统,主要由传感器、信号适配电路、数据采集卡和一体化工作站组成。采用图形化虚拟仪器编程语言LabVIEW,通过封装功能模块及调用硬件驱动的动态链接程序,设计了一套采用中断触发方式进行高速数据采集的电弧声发射软件系统。结果表明,该系统不仅能实现对电弧电压、焊接电流和电弧声发射信号的高速实时同步采集,并可将采集结果图形化显示,很好地解决了实时图形绘制难的问题,为进一步研究管道TIG焊接电弧声发射机理创造条件。     

基于LabVIEW和支持向量机的电弧传感焊缝偏差识别系统

在虚拟仪器开发软件LabVIEW环境下,构建了一种新的基于旋转电弧传感的自动焊缝偏差识别系统.描述了基于LabVIEW的数据采集,小波滤波,数据归一化处理,纵向均值滤波,横向数据维数约简等预处理方法.简述了支持向量回归机的基本原理,数据依赖型核函数的构建,以及支持向量回归机在MATLAB中的算法实现.最后采用LabVIEW和MATLAB相结合的方法,给出了偏差识别系统整个软件的设计方法及控制流程并进行了试验研究.结果表明,方法是可行的,识别精度能满足工程应用的需要.     

摆动电弧埋弧焊的数学建模与仿真

针对变速送丝调节系统埋弧焊的特点,利用MATLAB软件建立了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,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,为建立摆动电弧埋弧焊焊缝自动跟踪系统提供理论依据.     

细丝埋弧焊电弧传感器动态模型的实验研究

为细丝埋弧焊过程的自动跟踪及调节过程奠定基础，本文对细丝埋弧焊电弧传感器动态模型进行了实验研究。在建立电源及电弧传感器幅频特性曲线的基础上，获得了电弧传感器的二阶模型及实际应用的频带范围。通过分析比较，认为电源外特性下降斜率及电源品质、不同的焊接方法都对电弧传感器系统增益和转折频率有一定的影响。     

新型埋弧焊焊缝跟踪系统的信号处理方法

基于直接电弧式传感器埋弧焊焊缝自动跟踪系统,针对传统的焊接电流检偏法精度不高的缺点,提出了一种全新的电弧信号处理方法和控制策略,即电流-电压双控检测法.并利用MATLAB提供的仿真工具建立了仿真模型,研究了不同情况下的调整因子对检测效果的影响,并得出仿真波形.经试验验证,将仿真结果与试验结果相比较,两者基本达到一致,焊缝跟踪精度得到了显著地提高,从而为研究埋弧焊焊缝自动跟踪系统提供一个强有力的工具.     

在线示教式弧焊跟踪控制系统的研究

针对微动开关式弧焊跟踪传感器在现有应用上存在的不足，本文提出了一种新颖的焊缝偏差延时记忆控制方法。文中介绍了弧焊跟踪主／从式单片机控制系统的硬件及软件设计，并对系统的跟踪调节作用过程进行理论分析。试验研究表明，该系统工作可靠，控制方案正确，适用于较大曲率焊缝的跟踪，有实际应用价值。     

基于旋转电弧传感的空间位置曲线焊缝跟踪

采用空心轴电机驱动的旋转式扫描焊炬作为电弧传感器，以示教再现式弧焊机器人为控制对象，介绍了焊缝跟踪系统的组成。以理想状态的旋转电弧传感信号处理方法为基础，研究了平焊、横焊及立焊位置焊缝偏差的识别方法。采用模糊控制方法，设计了机器人焊缝跟踪控制系统。实现了空间曲线焊缝的自动跟踪，大大提高了示教再现式弧焊机器人的自动化程度。     

电弧传感器和超声波传感器信息融合在焊接中的应用

利用超声波熔深测量传感器和电弧焊缝跟踪传感器联合控制焊缝跟踪精度和焊接质量。电弧传感器获取焊缝偏差信息,超声波传感器获取焊缝熔深信息,将超声波获取的焊缝熔深信息转换为焊缝偏差信息后,采用最优加权与递推最小二乘法相结合的融合算法对两种传感器得到的焊缝偏差信息进行融合处理,能有效提高焊缝跟踪精度。融合处理后的焊缝偏差信息和焊缝熔深信息输入到三输入两输出模式的模糊控制器,实现了焊接质量的在线检测,提高了焊缝跟踪精度。     

磁控电弧焊缝跟踪传感器的有限元分析

为了研究磁控电弧焊缝跟踪传感器的电磁特性,采用ANSYS软件对传感器进行了谐波磁场分析,当线圈匝数、空气隙长度、铁心磁导率等因素分别发生改变时,得出了磁控电弧焊缝跟踪传感器的磁力线分布和磁场矢量图;分析了电弧传感器主要参数对磁场分布和磁感应强度大小的影响规律,并与采用高斯计测得的实际磁感应强度进行了对比.结果表明,采用有限元方法对磁控电弧传感器的电磁特性的分析结果与试验结果吻合,为磁控电弧焊缝跟踪技术提供了基本的理论指导.     

CO2焊接超声传感焊缝自动跟踪技术

将非接触超声传感焊缝跟踪技术引入到气体保护焊中。因为保护气体不同 ,超声波信号的衰减也不同。通过试验对Ar、CO2 ,和Ar CO2 等气体对超声波信号的影响进行了研究。结果表明 ,Ar对超声波信号衰减的影响比较小 ,而CO2 对超声波信号衰减的影响比较大。不采取其它措施 ,超声波传感焊缝跟踪系统在CO2 焊接中不能正常工作。根据理论分析 ,指出在CO2 中超声波信号衰减的主要原因是“驰豫吸收”作用的影响。在CO2 超声传感焊缝跟踪中消除驰豫吸收作用的影响是非常困难的。因此 ,提出了一些物理隔离方法 ,其中之一是采用“套筒 轴流风机”的方法。它对于防止CO2气体进入超声波信号传输的空间是非常有效的。试验结果表明 ,非接触超声传感器可以应用于CO2 焊接的焊缝跟踪中 ,所研制的CO2 焊接超声传感焊缝跟踪系统能够满足实际焊接工程的需要