本文選題：薄板對(duì)接　切入點(diǎn)：復(fù)合傳感　出處：《南昌航空大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：在實(shí)際焊接過(guò)程中,存在著各種不確定的干擾因素,例如加工和裝配誤差及焊接過(guò)程的熱應(yīng)力引起的變形等,往往造成焊縫的位置和尺寸發(fā)生變化,導(dǎo)致焊接軌跡與焊縫產(chǎn)生偏差,從而影響焊接質(zhì)量。焊接條件的這種變化要求焊接設(shè)備能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)軌跡偏差并調(diào)節(jié)焊接路徑,因此研究焊縫跟蹤技術(shù)對(duì)提高焊接自動(dòng)化水平具有重要意義。本文針對(duì)薄板對(duì)接接頭,研究了基于復(fù)合傳感的GTAW焊縫位姿跟蹤技術(shù)。設(shè)計(jì)了被動(dòng)視覺(jué)傳感器,通過(guò)試驗(yàn)和分析,選用了合適的復(fù)合濾光系統(tǒng),并獲取了特征清晰、穩(wěn)定的焊接圖像。針對(duì)采集到的圖像,提出了一套完整的新型圖像處理算法,能夠準(zhǔn)確地提取鎢極中心投影位置及焊縫中心線方程。利用電弧傳感器,有效地采集GTAW弧壓信號(hào),通過(guò)防脈沖干擾滑動(dòng)均值法消除了焊接過(guò)程中干擾噪聲對(duì)弧壓信號(hào)的影響。在此基礎(chǔ)上,建立了弧壓與弧長(zhǎng)的關(guān)系模型。采用上述復(fù)合傳感系統(tǒng)獲取了更可靠、更全面的薄板對(duì)接焊縫的形貌信息,能夠有效地提取焊槍與焊縫的橫向和縱向位置偏差,為實(shí)現(xiàn)焊縫三維位置跟蹤奠定了基礎(chǔ)。此外,研究了焊槍行走角的姿態(tài)跟蹤,利用復(fù)合傳感系統(tǒng)獲取了焊縫路徑點(diǎn)的位置及焊槍的姿態(tài)信息,提出了一種局部焊縫模型的建立方法,從而提取了焊槍姿態(tài)的偏差特征。在提取位姿偏差的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了Fuzzy-P復(fù)合控制器對(duì)焊縫跟蹤進(jìn)行控制。在大偏差范圍內(nèi),采用比例控制提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度;在小偏差范圍內(nèi),選用模糊控制器進(jìn)行跟蹤控制。通過(guò)MATLAB仿真試驗(yàn)表明,所設(shè)計(jì)的控制器具有可靠性好的優(yōu)點(diǎn),滿足GTAW焊縫跟蹤的控制要求。在Windows XP系統(tǒng)平臺(tái)下采用Visual C++多線程技術(shù)開(kāi)發(fā)了焊縫跟蹤系統(tǒng)軟件。該系統(tǒng)包括一個(gè)主線程和三個(gè)子線程,主線程主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)硬件的初始化,子線程分別負(fù)責(zé)焊縫圖像的采集和處理、電信號(hào)的采集和處理及焊槍行走角偏差的提取。為了驗(yàn)證系統(tǒng)的實(shí)用性,利用所設(shè)計(jì)的GTAW焊縫跟蹤系統(tǒng)進(jìn)行薄板對(duì)接跟蹤試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明,三維位置跟蹤偏差能夠控制在±0.4mm以內(nèi),而焊槍行走角的姿態(tài)跟蹤處于探索階段,跟蹤的精度還有待進(jìn)一步的研究和改善。
[Abstract]:In the actual welding process, there are various uncertain interference factors, such as machining and assembly error and deformation caused by thermal stress in welding process, which often result in the change of welding seam position and size. The variation of welding conditions requires that the welding equipment can detect the trajectory deviation and adjust the welding path in real time. Therefore, it is very important to study the welding seam tracking technology to improve the level of welding automation. In this paper, the GTAW welding seam position and attitude tracking technology based on composite sensing is studied, and the passive vision sensor is designed, which is tested and analyzed. The suitable composite filter system is selected, and the welding image with clear and stable characteristics is obtained. A new image processing algorithm is proposed for the collected image. The center projection position of tungsten electrode and the equation of weld centerline can be accurately extracted. The arc voltage signal of GTAW can be effectively collected by using arc sensor. The influence of interference noise on arc voltage signal in welding process is eliminated by means of anti-pulse interference sliding mean method. On this basis, a relationship model between arc voltage and arc length is established. More comprehensive profile information of butt welding seam of thin plate can effectively extract the transverse and longitudinal position deviation between welding torch and weld seam, which lays a foundation for realizing 3D position tracking of welding seam. In addition, the attitude tracking of walking angle of welding torch is studied. The position of weld path point and the attitude information of welding torch are obtained by using the compound sensing system, and a method of establishing local welding seam model is proposed to extract the deviation feature of welding torch attitude. The Fuzzy-P composite controller is designed to control the seam tracking. In the large deviation range, the proportional control is used to improve the response speed of the system. In the small deviation range, the fuzzy controller is used to control the seam tracking. The MATLAB simulation results show that, The designed controller has the advantages of good reliability and meets the control requirements of GTAW weld seam tracking. The software of the weld seam tracking system is developed by using Visual C multithreading technology under the Windows XP system platform. The system includes one main thread and three sub-threads. The main thread is mainly responsible for the initialization of the system hardware, the sub-thread is responsible for the collection and processing of the weld image, the acquisition and processing of the electric signal and the extraction of the walking angle deviation of the welding torch respectively. The thin plate butt tracking test is carried out by using the designed GTAW welding seam tracking system. The experimental results show that the 3D position tracking deviation can be controlled within 鹵0.4 mm, while the attitude tracking of the walking angle of the welding torch is in the exploratory stage. The precision of tracking needs further research and improvement.
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG409

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