基于摆动电弧传感的管道焊接焊缝跟踪技术研究现状

基于电弧传感器的焊缝跟踪技术是目前焊接领域的一个重要研究方向,精确的焊缝跟踪可以快速实现焊缝的精确定位,是保证焊接质量的关键。介绍了摆动频率影响跟踪精度的工作原理,综述了电弧传感器的发展与研究现状,分析了各类电弧传感器的应用特点,论述了摆动电弧传感器的在管道焊接机器人系统中集成应用情况。     

磁控电弧传感器在细丝埋弧焊焊缝跟踪中的研究

为了实现细丝埋弧焊焊缝自动跟踪,针对目前研究较多的机械式电弧传感器存在的机械结构复杂、体积大、噪声大、磨损大等诸多问题,设计制作了一种新型的磁控电弧传感器.通过对磁控电弧机理的研究.把外加磁场对焊接电弧的控制技术和摆动电弧传感器技术有机地结合起来,并将其应用于细丝埋弧焊智能焊缝跟踪领域,建立了相关的数学模型,得到了与数学模型相匹配的实际数据,证明了磁控电弧传感器应用于焊缝跟踪的可行性,为磁控电弧扫描埋弧焊焊缝跟踪的实现提供了理论和实验依据,为电弧传感器焊缝自动跟踪的研究开创了新的方向.     

基于电弧传感器的焊缝跟踪技术现状与展望

基于电弧传感器的焊缝跟踪技术是目前焊接领域的一个重要研究方向.综述了摆动式、各种旋转式电弧传感器的结构及其跟踪技术研究与应用现状,并对未来的研究方向进行了展望.     

一种用于焊缝跟踪的磁控电弧传感器

针对目前机械式电弧传感器普遍存在的易磨损、噪声大且稳定性差等问题,提出了将磁场控制电弧的技术应用于焊缝跟踪;设计了磁控电弧传感器,对其基本原理进行了详细阐述,并依据电磁场理论和磁控电弧规律分析了相关影响参数.对通过霍尔传感器获取的焊接电流信号采用了巴特沃思滤波器硬件滤波和小波分析的电流信号软件处理相结合的信号处理方法,对磁控摆动电弧、未加磁场电弧和机械旋转电弧三种情况下的实测电流信号进行了分析比较,应用有效区间双重去极值积分比较法提取实际焊缝坡口的偏差信息.结果表明,磁控电弧传感器用于焊缝跟踪正确可行,跟踪效果好,为目前对焊缝跟踪技术的研究提供了新的方向.     

单片机控制的TIG焊缝自动跟踪系统

ＴＩＧ焊接中借助电弧作为传感器，在进行电弧长度自动调节的同时，利用摆动的电弧传感方式，通过焊矩高度值设定法及积分比较法实行焊缝的自动跟踪。介绍了两种方法的程序框图，并对电弧摆跟踪过程作了简要的动态特性分析。     

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.     

基于旋转电弧传感器的水下焊接电流信号特征

为了实现基于旋转电弧传感器的水下自动焊接,并获得良好的焊缝成形和较高的跟踪精度,必须确定水下焊接时的最佳焊接工艺参数。本文着重研究了水下焊接旋转电弧传感器的焊接电流、旋转频率、焊枪高度和焊枪旋转半径4个主要影响因素对焊缝成形和电流信号特征的影响。通过正交试验的方法,以水下焊接的焊缝成形和电流信号特征的好坏作为评价指标,确定了最优焊接工艺参数,为后续焊缝跟踪提供试验依据。     

基于正交试验旋转电弧传感器焊缝跟踪工艺参数的优化

为了实现基于旋转电弧传感器的焊缝跟踪,并获得良好质量的焊缝,需要通过试验去确定最佳焊接参数。为了减少焊接试验的工作量、降低研制成本,采用正交试验设计法合理安排Q235钢板的机器人焊接工艺评定试验,以数理统计方法分析各焊接参数对焊缝质量影响的主次顺序。研究了旋转电弧传感器的旋转频率、焊炬高度、焊炬旋转半径和焊接电流四个主要影响因素对焊缝成形、电流信号特征和抗拉强度的影响,为后续的焊缝跟踪提供优化的焊接参数。     

基于ANSYS的旋转电弧焊接温度场的数值模拟

旋转电弧焊接是一个电弧边旋转边移动的焊接过程,可用来进行焊缝跟踪,可使焊接质量良好。本文以高斯分布热源作为焊接热源,初步分析了旋转电弧传感器旋转半径、旋转频率、旋转方向、电弧电压、焊接电流及焊接速度的改变对焊接熔池的影响,从而为合理选择焊接工艺参数和保证焊缝质量提供了理论依据。     

磁控电弧传感器对埋弧焊熔宽的影响

以磁控电弧传感器模型为基础,建立了磁控电弧传感器焊缝跟踪系统的细丝埋弧焊熔宽数学模型.利用该数学模型研究横向交变磁场下焊缝熔宽的变化规律,选取模型中的主要参数进行焊接试验,得到励磁频率和励磁电流对焊缝熔宽影响规律曲线,并将仿真模拟结果与实际焊接试验结果进行比较分析.结果表明,熔宽随励磁电流的增大而增大,随励磁频率的增大而减小;模拟结果和实际焊接试验结果基本吻合,从而验证了所建模型的正确性,为磁控传感器和细丝埋弧焊焊缝跟踪系统的设计和开发提供必要的理论指导.     

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.     

埋弧焊磁控电弧焊缝跟踪系统中的横向磁场ANSYS模拟

针对埋弧焊磁控电弧焊缝跟踪系统中磁控电弧传感器产生的外加横向磁场,文中采用有限元分析方法建立了由磁控电弧传感器产生的横向磁场计算模型.应用ANSYS软件对横向磁场进行了模拟;对该横向磁场的纵截面分布、磁流密度矢量的分布规律进行了仿真;并对模拟结果的偏差进行了分析.实际测试结果说明了磁感应强度模拟值与实测值的一致性.针对励磁电流对焊接电弧运动状态的影响进行了实际焊接试验.结果表明,焊接电弧随励磁电流的增大而摆动,且励磁电流越大电弧摆动幅度也越大.     

基于旋转电弧填丝TIG焊焊缝跟踪信号处理研究

设计了旋转电弧TIG焊接焊缝跟踪系统,将旋转电弧传感器应用于TIG焊接,利用旋转电弧扫描焊缝,通过采集、处理焊接电压的变化实现焊缝的跟踪。对实际焊接电压信号进行了分析,提出了数字滤波器和小波滤波器相结合的方法,建立了旋转电弧TIG焊接电弧高度与电压的模型。试验结果表明,设计的滤波算法实用性好,可靠性高,能有效地识别旋转电弧填丝TIG焊接高度的变化,为焊缝跟踪打下基础。     

焊缝跟踪中的区间积分比较法及其算法改进

主要研究了摆动电弧传感器在焊缝跟踪中的焊缝偏差判别方法和算法改进,首先介绍了摆动电弧传感器的基本原理,然后介绍了区间积分比较法,通过对V型坡口的区间积分比较法的分析,说明在焊缝跟踪中有时会出现误判的原因.针对此问题设计了三种解决方案及算法,给出了它们的优缺点和应用范围.最后通过实际的焊缝跟踪实验,验证了改进算法的可行性和有效性.     

一种应用于薄板搭接的磁控电弧焊缝跟踪方法

薄板搭接的焊缝自动跟踪一直以来都是焊接领域的一个难点,针对其特点提出了一种应用于薄板搭接的磁控电弧焊缝跟踪方法,该方法是采用外加横向交变磁场来控制焊接电弧左右摆动扫描搭接坡口并通过检测焊接电流的变化规律来检测焊缝的偏差信号.分别采用双级二阶巴特沃思硬件滤波和小波滤波软件处理,并进行相关对比,最终选定小波阈值降噪滤波处理方法.针对薄板搭接特点和磁控电弧摆动规律,提出了一种基于中点均分面积积分单边比较法和焊枪控制法相结合的焊缝偏差控制方法.通过实际的焊缝跟踪试验表明,这种磁控电弧焊缝自动跟踪方法在薄板搭接上具有独特的优势.     

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.     

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。     

焊接自动线和焊接机器人

德国公司生产的全自动焊接装置[德]；焊接机器人制造汽车的承重结构[英]；Z4新型焊接机器人[德]；旋转电弧传感弯曲焊缝移动焊接机器人结构设计；弧焊机器人摆动跟踪时摆幅与频率的模糊模式识别。[编者按]     

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.