基于復(fù)合傳感的GTAW三維焊縫位姿跟蹤.pdf

1、在實(shí)際焊接過程中，存在著各種不確定的干擾因素，例如加工和裝配誤差及焊接過程的熱應(yīng)力引起的變形等，往往造成焊縫的位置和尺寸發(fā)生變化，導(dǎo)致焊接軌跡與焊縫產(chǎn)生偏差，從而影響焊接質(zhì)量。焊接條件的這種變化要求焊接設(shè)備能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)軌跡偏差并調(diào)節(jié)焊接路徑，因此研究焊縫跟蹤技術(shù)對(duì)提高焊接自動(dòng)化水平具有重要意義。本文針對(duì)薄板對(duì)接接頭，研究了基于復(fù)合傳感的GTAW焊縫位姿跟蹤技術(shù)。
　　設(shè)計(jì)了被動(dòng)視覺傳感器，通過試驗(yàn)和分析，選用了合適的復(fù)合濾光系統(tǒng)，

2、并獲取了特征清晰、穩(wěn)定的焊接圖像。針對(duì)采集到的圖像，提出了一套完整的新型圖像處理算法，能夠準(zhǔn)確地提取鎢極中心投影位置及焊縫中心線方程。利用電弧傳感器，有效地采集GTAW弧壓信號(hào)，通過防脈沖干擾滑動(dòng)均值法消除了焊接過程中干擾噪聲對(duì)弧壓信號(hào)的影響。在此基礎(chǔ)上，建立了弧壓與弧長(zhǎng)的關(guān)系模型。采用上述復(fù)合傳感系統(tǒng)獲取了更可靠、更全面的薄板對(duì)接焊縫的形貌信息，能夠有效地提取焊槍與焊縫的橫向和縱向位置偏差，為實(shí)現(xiàn)焊縫三維位置跟蹤奠定了基礎(chǔ)。此外，研究

3、了焊槍行走角的姿態(tài)跟蹤，利用復(fù)合傳感系統(tǒng)獲取了焊縫路徑點(diǎn)的位置及焊槍的姿態(tài)信息，提出了一種局部焊縫模型的建立方法，從而提取了焊槍姿態(tài)的偏差特征。
　　在提取位姿偏差的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了Fuzzy-P復(fù)合控制器對(duì)焊縫跟蹤進(jìn)行控制。在大偏差范圍內(nèi)，采用比例控制提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度；在小偏差范圍內(nèi)，選用模糊控制器進(jìn)行跟蹤控制。通過MATLAB仿真試驗(yàn)表明，所設(shè)計(jì)的控制器具有可靠性好的優(yōu)點(diǎn)，滿足GTAW焊縫跟蹤的控制要求。
　　在Wind

4、ows XP系統(tǒng)平臺(tái)下采用Visual C++多線程技術(shù)開發(fā)了焊縫跟蹤系統(tǒng)軟件。該系統(tǒng)包括一個(gè)主線程和三個(gè)子線程，主線程主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)硬件的初始化，子線程分別負(fù)責(zé)焊縫圖像的采集和處理、電信號(hào)的采集和處理及焊槍行走角偏差的提取。
　　為了驗(yàn)證系統(tǒng)的實(shí)用性，利用所設(shè)計(jì)的GTAW焊縫跟蹤系統(tǒng)進(jìn)行薄板對(duì)接跟蹤試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，三維位置跟蹤偏差能夠控制在±0.4mm以內(nèi)，而焊槍行走角的姿態(tài)跟蹤處于探索階段，跟蹤的精度還有待進(jìn)一步的研究和改善