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。     

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。     

旋转电弧传感理论数学模型研究及展望

旋转电弧传感器是焊缝自动跟踪系统中的关键部分,建立精确系统数学理论模型是准确识别焊炬姿态和焊缝左右偏差的前提。详细讨论了焊接电源、焊丝干伸长、焊接电弧、接头几何形状等关键因子对模型的影响,阐述了现有旋转电弧传感GMAW焊接系统数学理论模型的基本思路,提出进一步提高模型精度的改进策略,为获得更精确的旋转电弧传感数学理论模型打下基础。     

基于Kalman滤波的磁控旋转电弧传感器焊缝跟踪偏差预测

针对磁控摆动电弧扫描焊缝获取有用信息量少的问题,提出了一种基于Kalman滤波的磁控旋转电弧传感器焊缝跟踪偏差预测方法. 文中简述了磁控旋转电弧传感器的基本原理,对磁控旋转电弧的运动轨迹进行了仿真,利用位置传感器对电弧进行定位,采用四分圆周采样法,运用Kalman滤波原理进行滤波处理,分析了这种方法的基本原理和计算步骤,在此基础上得到空间曲线焊缝的偏差信息,并引入加权预测矫正因子对焊缝的偏差信息进行预测矫正. 结果表明,该方法用于磁控旋转电弧焊缝自动跟踪可行,提高了焊缝跟踪的精度,为预测方法用于焊缝偏差算法提供了科学依据.     

基于LabVIEW的电弧传感跟踪控制系统

在图形代码语言LabVIEW环境下，构建了电弧传感跟踪焊接参数检测系统。描述了基于虚拟仪器的电弧传感跟踪系统的控制方法。该仪器具有在线分析、显示电弧传感电参数曲线、控制输出旋转扫描速度、焊接速度以及逻辑控制等功能，给出了采用虚拟仪器技术实现电弧传感跟踪控制的系统软件设计方法及控制流程。     

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.     

视觉传感技术的应用研究与发展趋势

介绍了视觉传感技术及其在监控测量和焊接等方面的应用研究.着重介绍视觉传感技术在焊接中应用,根据传感器获取的目标图像信息和传感器与焊枪的相对位置关系,分焊前、焊中、焊后三种情况讲述了基于视觉传感的焊缝跟踪、监控和测量三方面的应用研究;概述集光源控制、视觉传感器、数字处理器、实时通讯模块等其他外设于一体的智能视觉传感系统——智能相机.     

薄板机器人自动焊接焊枪三维偏差的有效提取

机器人自动化焊接中焊枪三维偏差的提取是实现自动纠偏的前提.薄板机器人MAG对接焊接中对试件开坡口,试验中利用被动视觉传感器采集焊缝图像.通过调整滤、减光组合使得同一帧图像中出现稳定的电弧区域、坡口边缘线和缝隙接头线.设计有效算法直接提取缝隙接头线.以电弧区域的几何中心反馈焊枪位置,设计有效算法在缝隙接头线上确定焊枪当前跟踪位置,并借助视觉标定技术将其转换为世界坐标.利用用户软件系统从机器人控制系统中获取焊枪在世界坐标系下的坐标及转换后的坐标.结果表明,文中算法可以有效获取焊枪的三维偏差.     

双轴机器人旋转电弧传感直线焊缝跟踪仿真研究

基于高精度双轴机器人旋转电弧传感焊接系统及PID控制策略,建立其系统虚拟样机联合控制仿真模型,以跟踪V形坡口直线焊缝为例,在模型中提取焊炬高度变化关系和焊接点坐标数值,采用特征平面法获取引入干扰的焊缝左右偏差,整定PID参数控制双轴机器人移动平台,进行焊接跟踪仿真,可知当偏差e=1时最大跟踪误差为0.0038mm,平均误差为0.0007217 mm。结果表明,采用虚拟样机技术考虑焊接系统动态特性和特征平面法获取焊缝左右偏差可以保证跟踪精度,有利于焊缝自动跟踪的研究,并可以节省成本,为焊接自动化水平的提升贡献新思路。     

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。     

正弦摆动电弧传感偏差信息提取

针对正弦式摆动电弧传感器提出了一种改进的偏差信息提取算法.在详细分析了正弦式摆动电弧传感器焊接电流波形的基础上,推导出了基于左右区域积分差值法的电弧传感横向偏差提取结果.采用函数逼近的思想,通过定义一个基于最佳均方逼近的横向偏差提取指标,给出了在此指标下的最佳偏差提取结果.最后采用熔化极气体保护焊的方式针对直线角焊缝进行了实际的焊接试验.结果证明了该算法的有效性.这些分析与试验的结果为进一步实现基于电弧传感的焊缝跟踪控制奠定了基础.     

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。     

无辅助光源图像法TIG焊焊缝跟踪传感系统

焊接过程中焊炬自动跟踪焊缝对保证焊接质量,提高自动化程序有着极其重要的实际意义。焊缝自动跟踪技术的关键是焊缝位置的传感方法,本文在深入研究ＴＩＧ焊电弧发光行为的基础上,结合的实际的焊接工况,建立了一套利用电弧弧光检测焊缝位置的图像传感系统。该系统在硬件方面解决了图像采集与焊接电流的同步以及图像品质的提高等问题,在计算机软件方面解决了阀值与图像品质相匹配以及焊缝位置的提取等问题。生产实际应用结果表明     

侧向风场作用下横向焊接旋转电弧传感及焊缝跟踪

文中利用侧向风场的吹袭作用来抑制横焊熔池的下淌,研究了在侧向风场作用下焊缝成形质量和旋转电弧的传感特性. 提出了一种基于平面拟合的焊枪偏差和电极高度检测算法,实现了同一电流信号下焊枪偏差和电极高度的同时检测. 结果表明,适当控制侧风流量有助于抑制熔池下淌、改善焊缝成形. 但是随着风速的增加,焊接电弧的熄弧率升高、电弧传感的准确性降低. 针对焊接电流的噪声干扰,还设计了软阈值小波滤波算法,并开发了相应的模糊控制算法对焊枪偏差和电极高度进行调节,初步实现了横焊焊缝的成形控制和跟踪.     

窄间隙磁控激光复合式焊缝跟踪方法

针对窄间隙焊接需要精确的焊缝偏差信息以保证焊枪对中的问题,设计了一套磁控电弧-激光传感器相结合的焊缝跟踪系统,由前置的激光视觉传感器扫描焊缝中心,采用形态提取算法和基于Kernel算法的相关滤波器得到焊缝特征点的坐标,经拉格朗日插值法处理,拟合出焊缝轨迹的近似曲线,设定门限阈值分两种情况采用双传感器数据自适应加权融合方法进行信息融合,使得焊缝偏差信息更为精确,最终保证焊枪的对中和侧壁良好融合。     

基于实际熔敷形状的旋转电弧传感器数学模型

旋转电弧传感器数学模型是提高焊接质量、旋转电弧信号处理和焊缝偏差提取的理论基础, 焊接熔敷金属堆积形状是决定旋转电弧长度主要因素之一,影响其数学模型精确度. 采用双线结构光传感系统对焊接收弧阶段焊缝进行三维重建获得焊接熔池熔敷形状,运用单纯形法最优化电弧长度,在此基础上建立了旋转电弧传感器数学模型及仿真模型. 结果表明,该数学模型相对于假设的三角锥熔敷形状数学模型,消除了焊接过程工件变形引起的电流信号误差,减小了焊缝转角和焊缝偏差检测误差,提高了旋转电弧传感器数学模型精度.     

旋转电弧水下药芯焊丝电弧焊的智能化焊接系统

论述了基于旋转电弧传感的湿法水下电弧焊V形坡口焊缝跟踪技术.搭建了基于旋转电弧传感器的水下焊缝自动跟踪试验系统的硬件平台,确定了浅水水下湿法药芯焊丝焊接(FCAW))的工艺参数.利用焊接电流区间积分差值法进行焊枪水平偏差和竖直偏差的判别,通过数字信号处理来提高信号的稳定性、可靠性和一致性;通过理论和试验数据的分析,得到了水平和竖直方向的偏差判别方法;设计了模糊控制器和复合PID控制器,通过不同条件下的试验证明了以上工作的有效性.     

基于轨迹动态规划的移动机器人焊道自动跟踪

针对大型构件复杂轨迹焊缝自动焊中的移动机器人跟踪控制滞后和焊接轨迹频繁振荡等问题,提出一种基于轨迹动态规划的焊道跟踪方法. 利用结构光传感器检测区域超前于电弧的优势,实时获取焊接区前方焊缝位置特征信息实现对焊道轨迹宏观走向的超前感知,基于焊道等距逼近思想动态规划移动机器人运动轨迹,结合电弧传感技术实时检测焊接偏差信息,通过机器人本体与机载执行机构的协同控制对焊接轨迹进行动态补偿. 结果表明,该方法提高了复杂轨迹焊缝跟踪中焊接速度一致性及焊接轨迹平滑度,改善了焊道弯曲或折角处的焊缝成形质量.     

低成本等离子弧焊缝跟踪软件系统

采用低成本CCD焊接过程视觉传感设备，实现了一种PAW焊缝实时跟踪系统，从PAW熔池后方拍摄获取图像，识别出了熔池图，识别出了熔池图像最亮点，以它作为熔池中心得到了焊缝偏差的实时曲线。设计了相应的实时控制软件，其控制周期的响应时间达到43ms.     

基于高速摆动电弧传感器的GMAW焊缝跟踪技术研究北大核心

针对现有的摆动电弧传感器普遍存在的频率较低问题,研制了特种电机直接驱动的高速摆动电弧传感器,焊枪结构简单,摆动频率高。建立了以工控机为核心的、基于摆动电弧传感器的GMAW焊接焊缝跟踪系统.编制了人机接口界面,通过对焊接电流信号采集和处理,进行焊缝偏差提取,采用PID控制有效地实现了焊缝跟踪。