GTAW焊接過程數(shù)據(jù)采集與系統(tǒng)控制器研制.pdf

1、焊接質(zhì)量自動控制一直是焊接界研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。而焊接過程傳感器是其中的關(guān)鍵技術(shù)。由于在焊接過程中存在諸多干擾因素，使得對焊接過程準(zhǔn)確信息的獲取變得非常困難。對焊接過程信息的獲取存在多種傳感器，每一種傳感器都有其優(yōu)勢與不足，若能將多種傳感器結(jié)合使用，利用不同傳感器提供信息的互補(bǔ)性與冗余性，將這些信息進(jìn)行融合，對于得出更加精確的反映焊接過程狀態(tài)的信息，分析焊縫成形機(jī)理，建立更加準(zhǔn)確的焊接過程控制模型，具有重要意義。而要實(shí)現(xiàn)焊接過程的數(shù)據(jù)采集

2、及有效控制，首先需要建立焊接過程控制器，以實(shí)現(xiàn)對焊接過程的自動控制。為此，本文進(jìn)行了如下內(nèi)容的研究工作。 首先，在實(shí)驗(yàn)室已有視覺傳感器的基礎(chǔ)上，基于多傳感器信息融合研究的需要，本文研制了GTAW焊接過程電壓電流信號采集器。通過該裝置，將焊接過程中復(fù)雜的電信號調(diào)理成數(shù)據(jù)采集卡能夠采集并轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)便于處理的數(shù)字量。在研制過程中，充分考慮了GTAW焊接過程中產(chǎn)生的高頻高壓干擾，采用了一系列措施來消除焊接過程干擾噪聲對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的干

3、擾，最終實(shí)現(xiàn)了焊接過程電壓電流信號的實(shí)時采集與存儲，并結(jié)合原有的視覺傳感器實(shí)現(xiàn)了對熔池圖像信息與焊接過程電信號的同時同步采集。 其次，研制了一臺焊接過程控制器樣機(jī)。由于實(shí)驗(yàn)室原有的焊接過程控制系統(tǒng)存在著元器件老化，布線不合理，亦受干擾等問題，本文研制了一臺焊接過程控制器樣機(jī)。在研制過程中，充分考慮了系統(tǒng)的抗干擾性、操作方便、可擴(kuò)充性等要求，采用屏蔽線、光耦等措施避免了電磁信號的干擾。通過該控制器樣機(jī)，將焊接過程電流大小的控制、送

4、絲速度的控制、焊接速度的控制以及焊接過程狀態(tài)檢測等功能集成到一起，并通過該樣機(jī)將焊接工作臺，焊接機(jī)器人，焊接電源，送絲機(jī)，數(shù)據(jù)采集裝置，聲音采集裝置與計(jì)算機(jī)連接起來。 最后，本文開發(fā)了焊接過程數(shù)據(jù)采集與控制器的軟件系統(tǒng)。通過該軟件系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)焊接過程參數(shù)設(shè)定，焊接過程中對熔池圖像信息、焊接過程電壓電流信號的實(shí)時采集與存儲等功能。為以后利用采集到的信息進(jìn)行多傳感器信息融合研究、提取焊接過程信息，建立焊接過程控制模型打下了基礎(chǔ)。