本文關鍵詞：基于電弧傳感的窄坡口管道焊接焊縫跟蹤技術研究

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【摘要】：海底管道鋪設全位置焊接機器人是深水管道鋪設系統(tǒng)中重要的專用鋪管設備,其穩(wěn)定的工作性能及較高的焊接效率是決定鋪管效率的第一因素�；陔娀鞲械恼驴诠艿篮附邮菍崿F海底管道鋪設焊接自動化的關鍵技術,管道焊接采用窄坡口形式且屬于全位置焊接,陡峭的坡口側壁、小電流熔滴過渡及全位置焊接工藝參數的變化,增加了電弧傳感焊縫跟蹤方式的難度。本文在充分調研國內外管道焊接機器人電弧傳感技術研究現狀的基礎上,分析了窄坡管道焊接電弧傳感面臨的技術難點,提出了海底管道鋪設焊接機器人電弧傳感技術的總體研究方案,明確了需要研究的關鍵技術。主要研究工作如下：(1)以擺動電弧傳感為切入點,搭建了一套具備數據采集、偏差計算和偏差調整功能的焊縫跟蹤焊接試驗系統(tǒng),研究了焊槍擺動頻率對電弧傳感信號靈敏度的影響規(guī)律；通過研究不同側壁距離下的溶滴特性,獲得了焊絲穩(wěn)定燃燒的最佳距離值及穩(wěn)定的焊接電信號；(2)研究了窄坡口電弧傳感的機理,建立了不同熔滴過渡下的窄坡口電弧傳感數值模型,該模型可實現3種熔滴過渡的轉換。在數值模型的基礎上加入了焊炬在坡口中的擺動模型,進行了不同擺頻和擺寬條件下的焊接電信號波形仿真。(3)針對熔滴過渡對電弧信號的影響,采用coif5小波進行電弧信號的濾波處理,可去除電弧傳感信號中的噪聲信號,獲得了穩(wěn)定的電弧偏差信號。(4)通過分析熔化極氣體保護焊接電弧信號,提出了區(qū)間積分偏差提取算法,采用了帶死區(qū)的PID控制策略,編寫了基于LabVIEW焊縫跟蹤算法程序,獲得了較好的穩(wěn)定性。以上研究成果為海底管道鋪設焊接機器人智能化關鍵技術的研究奠定了基礎,提升了國內海底管道鋪設焊接機器人的研究水平。
【關鍵詞】：管道焊縫跟蹤 電弧傳感 小波降噪 Simulink仿真 LabVIEW
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG409
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-16
• 符號說明16-18
• 第一章 緒論18-29
• 1.1 前言18-23
• 1.2 國內外管道焊縫跟蹤技術研究現狀23-25
• 1.2.1 國外焊縫跟蹤技術研究現狀24
• 1.2.2 國內焊縫跟蹤技術研究現狀24-25
• 1.3 熔化極氣體保護焊電弧傳感數值模型25-26
• 1.4 擺動電弧傳感的原理26-29
• 第二章 窄坡口擺動電弧傳感數值仿真29-43
• 2.1 電弧傳感系統(tǒng)的簡化29-30
• 2.2 GMAW射流過渡模式模型30-34
• 2.2.1 GMAW焊接電源數值模型30-31
• 2.2.2 射流模式電弧數值模型31-32
• 2.2.3 焊絲融化率數值模型32-33
• 2.2.4 射流模式下的電流電壓數值模型33-34
• 2.3 GMAW球狀過渡模式模型34-36
• 2.3.1 球狀過渡電弧數值模型34-36
• 2.3.2 球狀過渡電流電壓數值模型36
• 2.4 GMAW短路過渡數值模型建立36-39
• 2.4.1 短路過渡電弧模型37-38
• 2.4.2 短路模式電流電壓數值整體模型38-39
• 2.5 窄坡口熔化極電弧焊模型39-42
• 2.5.1 窄坡口模型39-40
• 2.5.2 窄坡口射流過渡模式模型40-41
• 2.5.3 窄坡口短路過渡模式模型41-42
• 2.6 仿真實驗條件42-43
• 第三章 窄坡口電弧傳感特性試驗研究43-81
• 3.1 窄坡口焊接試驗系統(tǒng)43-51
• 3.1.1 窄坡口焊接試驗裝置43-45
• 3.1.2 焊接電源45
• 3.1.3 平臺控制系統(tǒng)設計45-46
• 3.1.4 信號采集系統(tǒng)46-50
• 3.1.5 全位置變位機50
• 3.1.6 試驗材料50-51
• 3.2 基于CAN-OPEN的試驗平臺控制程序51-57
• 3.2.1 運動電機控制程序52-53
• 3.2.2 擺動焊炬控制程序53-55
• 3.2.3 電弧傳感信號采集程序55-56
• 3.2.4 起弧程序和斷弧程序56-57
• 3.3 最優(yōu)擺頻焊接試驗57-70
• 3.3.1 試驗步驟58-59
• 3.3.2 最優(yōu)擺頻實驗結果59-70
• 3.4 不同擺寬焊接試驗70-75
• 3.4.1 試驗步驟70-71
• 3.4.2 最優(yōu)擺寬實驗結果71-75
• 3.5 不同位置焊接試驗75-81
• 3.5.1 試驗步驟75-76
• 3.5.2 試驗結果76-81
• 第四章 窄坡口焊縫跟蹤試驗81-93
• 4.1 焊縫跟蹤程序開發(fā)81-89
• 4.1.1 數據采集程序81-84
• 4.1.2 管道全位置焊接左右跟蹤算法程序84-89
• 4.2 焊縫跟蹤試驗步驟89-90
• 4.3.焊縫跟蹤試驗結果90-93
• 第五章 總結與展望93-95
• 5.1 總結93-94
• 5.2 展望94-95
• 參考文獻95-98
• 致謝98-100
• 研究成果及發(fā)表的學術論文100-102
• 作者及導師簡介102-103
• 附件103-104

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本文編號：1065060