數(shù)字化旋轉(zhuǎn)電弧焊縫跟蹤系統(tǒng)的研究.pdf

1、中國(guó)當(dāng)前的焊接行業(yè)大多是采用傳統(tǒng)的手工焊、半自動(dòng)焊,它們都存在著生產(chǎn)勞動(dòng)強(qiáng)度大、焊接質(zhì)量不穩(wěn)定、勞動(dòng)效率低、對(duì)熟練工人的依賴性強(qiáng),特別是對(duì)焊縫工件進(jìn)行大批量焊接生產(chǎn),自動(dòng)化水平低,焊縫跟蹤效果差。針對(duì)這些缺點(diǎn),引入旋轉(zhuǎn)電弧作為焊縫跟蹤的傳感器,經(jīng)過運(yùn)算處理從中提取具有實(shí)際電流本質(zhì)特性的信號(hào),從而達(dá)到焊縫的識(shí)別,最終實(shí)現(xiàn)高精度的焊縫跟蹤系統(tǒng)。
　　本文首先在現(xiàn)有輪式機(jī)器人實(shí)體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,根據(jù)不同的建模思想建立焊縫切線法、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)化法和

2、通用運(yùn)動(dòng)學(xué)模型三種運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,為輪式機(jī)器人控制方法研究提供不同的模型方案。
　　其次,利用MATLAB/Simulink仿真功能對(duì)輪式機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)件和旋轉(zhuǎn)電弧傳感器的電機(jī)分別進(jìn)行控制仿真,理想的仿真結(jié)果為后續(xù)軟硬件控制實(shí)現(xiàn)提供參考。
　　然后,在電弧信號(hào)的處理上,通過分析多種不同的軟硬件濾波方案,選擇最適合輪式機(jī)器人系統(tǒng)的方案,同時(shí)為信號(hào)的橫縱向特征向量提取提供去除噪聲干擾的波形。在焊縫的識(shí)別方面,利用傅立葉變換對(duì)電弧信號(hào)的

3、橫向偏差進(jìn)行識(shí)別,實(shí)現(xiàn)掃描電弧傳感信號(hào)的頻域分析,并提取反應(yīng)坡口橫向偏差信號(hào)的特征向量;對(duì)縱向偏差識(shí)別方面,本文首次采用小波的變換,提取小波的諧波幅值作為表征焊炬干伸長(zhǎng)的大小,從而判斷坡口縱向偏差的方向。
　　最后,本課題設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了組合式軟件硬件濾波、電弧信號(hào)的傅立葉和小波的處理、基于CPLD的模糊控制方法、并開發(fā)出以DSP和CPLD控制為核心、單片機(jī)為控制面板的數(shù)字化弧焊機(jī)器人焊縫跟蹤系統(tǒng)。通過實(shí)驗(yàn),實(shí)現(xiàn)多種焊接坡口、多種焊接