旋转电弧焊接电流检测与焊缝识别方法研究

论文摘要

伴随着海洋资源开发等产业的发展,水下焊接技术已逐渐成为不可或缺的关键技术之一。本课题基于高速旋转扫描电弧传感焊接机器人,研究设计焊接电流检测装置,完成陆地焊接工艺下的焊缝识别,最终服务于水下焊缝自动跟踪。为使空心轴电机匀速转动且转速较易控制,本文采用了直流有刷电机驱动器驱动空心轴电机,工控机给定数字信号,通过运动控制卡发出模拟电压信号,最后由直流有刷电机驱动器将模拟电压信号转变成PWM占空比信号,控制空心轴电机转速。为使大部分硬件更好地整合在一起,为后续实验奠定基础,本文设计制作了基于高速旋转扫描电弧传感器机器人焊缝自动跟踪系统控制箱,提高系统的稳定性及可操作性。为准确提取焊接电流信号,本文针对前期实验所发现的问题,基于分流器原理之上,提出一种新的焊接电流检测装置,即：采用四根导线取代一根焊接正极,分别通过四个电流变送器分四路采集焊接电流信号,并通过水泥电阻箱测试得到各条导线的修正值。为验证焊接电流检测装置的优劣,本文设计制定了相关实验方案,并进行实验。实验结果表明,焊接参数为焊接电流240A、焊接电压20V、旋转频率18Hz、焊接速度50CM/Min时焊缝成型效果最佳；通过比对给定偏差值|e|=30mm与识别偏差值,发现整个焊缝识别过程有较小的识别误差,从而认定此焊接电流检测装置可行。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源及研究意义
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 课题研究意义
• 1.2 焊缝跟踪传感器综述
• 1.2.1 附加式传感器
• 1.2.2 电弧传感器
• 1.3 焊接电流检测方法综述
• 1.3.1 电流检测原理
• 1.3.2 电流检测方法
• 1.4 电弧传感信息处理方法综述
• 1.5 本文的主要研究工作
• 1.6 本章小结
• 第2章 旋转电弧焊接器人系统硬件与软件构建
• 2.1 旋转电弧焊接器人系统硬件构成
• 2.1.1 焊接模块
• 2.1.2 控制模块
• 2.1.3 信息处理模块
• 2.2 旋转电弧焊接器人系统软件结构
• 2.3 本章小结
• 第3章 旋转调速系统测试与控制箱设计
• 3.1 高速旋转扫描电弧传感器调速系统
• 3.1.1 旋转电弧传感信号采集
• 3.1.2 直流有刷电机驱动器测试
• 3.2 控制箱设计
• 3.2.1 控制箱内部设计
• 3.2.2 控制箱前、后面板设计
• 3.3 本章小结
• 第4章 电流检测装置设计与制作
• 4.1 焊接电流特性分析
• 4.1.1 熔滴过渡形式
• 4.1.2 焊枪位姿形态
• 4.1.3 焊接电流特性
• 4.2 焊接电流检测装置
• 4.2.1 电流检测装置的设计
• 4.2.2 电流检测装置的理论模型
• 4.2.3 电流检测装置的测试
• 4.3 本章小结
• 第5章 传感信息处理与焊缝偏差识别
• 5.1 信息处理理论
• 5.1.1 中值滤波
• 5.1.2 均值滤波
• 5.2 焊缝偏差识别
• 5.2.1 电流区间积分法
• 5.2.2 特征谐波法
• 5.3 实验验证
• 5.3.1 实验方案
• 5.3.2 实验验证
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果