傳感器隨動鋁合金脈沖GTAW背面熔寬實(shí)時(shí)控制.pdf

1、鋁合金自動化焊接時(shí)常出現(xiàn)變散熱、變間隙等情況，采用恒規(guī)范焊接時(shí)無法得到均勻一致的背面熔寬，使鋁合金焊接產(chǎn)品的強(qiáng)度等性能較差，因此需要對背面熔寬進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。此外，大尺寸工件焊接時(shí)常需要焊槍運(yùn)動，由此帶來了傳感器和焊槍同步運(yùn)動的問題。本文針對以上兩個問題，利用背面熔池在圖像中位置的變化來閉環(huán)控制傳感器運(yùn)動，使傳感器隨焊槍同步運(yùn)動，在此基礎(chǔ)上對鋁合金焊接過程中的背面熔寬進(jìn)行控制。
　　首先，搭建了傳感器隨動鋁合金背面熔寬控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，

2、該系統(tǒng)具有背面圖像熔池及焊縫圖像實(shí)時(shí)采集與處理、CCD隨動控制和背面熔寬控制功能。
　　其次，對鋁合金背面熔池及焊縫圖像的處理算法進(jìn)行了研究。根據(jù)圖像的特點(diǎn)，開發(fā)了熔池及焊縫邊緣提取算法，該算法的步驟為最大方差閾值分割、二值開運(yùn)算、二值閉運(yùn)算和輪廓提取，在此基礎(chǔ)上準(zhǔn)確的提取了背面熔池位置信息和背面熔寬信息，為隨動控制和背面熔寬控制奠定了良好的基礎(chǔ)。
　　再次，研究了背面?zhèn)鞲衅麟S動控制和背面熔寬控制的方法。設(shè)計(jì)了 PID控制器

3、進(jìn)行背面?zhèn)鞲衅麟S動控制，并用試湊法對 PID參數(shù)進(jìn)行了整定，取得了很好的隨動控制效果。由于焊接過程具有強(qiáng)非線性等特點(diǎn)，本文用Matlab模糊邏輯工具箱設(shè)計(jì)模糊控制器對背面熔寬進(jìn)行控制，模糊控制器的輸入為背面熔寬誤差及誤差的變化，輸出為焊接速度。用面積法辨識了焊接速度與背面熔寬之間的二階傳遞函數(shù)，以此為基礎(chǔ)通過 Simulink仿真對模糊控制器的控制效果進(jìn)行了驗(yàn)證，并研究了量化因子和比例因子對控制性能的影響規(guī)律，為實(shí)際焊接過程的參數(shù)調(diào)節(jié)提