【摘要】：電容傳感器是目前應(yīng)用十分廣泛的高精測(cè)量傳感器,因?yàn)槠渲圃斐杀镜�、測(cè)量范圍大、動(dòng)態(tài)響應(yīng)靈敏度高的特點(diǎn),現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域,而且電容傳感器可以在高溫、低溫和強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境等惡劣環(huán)境下長(zhǎng)期工作。隨著國(guó)家智能制造2025計(jì)劃的不斷推進(jìn),以集裝箱波紋板為代表的海工裝備存在著焊接自動(dòng)化程度低和焊接質(zhì)量參差不齊的問(wèn)題。因此,如何提高波紋板焊接質(zhì)量和自動(dòng)化水平,解決因焊接變形、空間狹小等帶來(lái)的困難,滿足波紋板焊接實(shí)時(shí)焊縫跟蹤、焊接起始點(diǎn)自動(dòng)定位以及焊槍姿態(tài)自動(dòng)調(diào)整的要求,達(dá)到波紋板焊接自動(dòng)化和智能化的目的,是海工裝備制造過(guò)程中亟待解決的問(wèn)題。本課題針對(duì)波紋板焊縫起始點(diǎn)自動(dòng)定位和焊槍姿態(tài)識(shí)別的問(wèn)題進(jìn)行了深入研究,提出了面陣電容傳感器的設(shè)計(jì)思路,研究了波紋板焊縫起始點(diǎn)自動(dòng)定位和焊槍姿態(tài)識(shí)別方法。首先,在分析了傳統(tǒng)陣列電容傳感器的理論基礎(chǔ)上,研究了面陣電極檢測(cè)原理,并基于電容敏感機(jī)理,通過(guò)理論分析和有限元建模,設(shè)計(jì)了新型面陣電容傳感器,研究了電極結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)測(cè)試的影響,對(duì)面陣電容傳感器結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。其次,本文采用了基于CAV444的電容數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路和阿爾泰USB3100數(shù)據(jù)采集卡,并針對(duì)數(shù)據(jù)采集及處理模塊進(jìn)行了軟硬件設(shè)計(jì),開(kāi)發(fā)了NI LabVIEW的電容波形數(shù)據(jù)可視化上位機(jī),搭建了波紋板焊縫焊接起始點(diǎn)自動(dòng)定位和焊槍姿態(tài)識(shí)別試驗(yàn)平臺(tái)。再次,針對(duì)波紋板結(jié)構(gòu)特點(diǎn),在5種不同的極板激勵(lì)模式中,采用預(yù)測(cè)模型方法,解耦了波紋板焊縫偏差角度訓(xùn)練樣本和焊槍姿態(tài)角度訓(xùn)練樣本與電容值訓(xùn)練樣本的函數(shù)關(guān)系,分別建立了5種激勵(lì)模式下的波紋板焊縫起始點(diǎn)自動(dòng)定位預(yù)測(cè)模型和焊槍姿態(tài)識(shí)別預(yù)測(cè)模型。最后,在波紋板角度變化的偏差范圍內(nèi)確定波紋板焊縫偏差角度及焊槍姿態(tài)角度測(cè)試樣本,并將采集的對(duì)應(yīng)的電容值代入預(yù)測(cè)模型,得到響應(yīng)角度,將測(cè)試樣本與響應(yīng)角度進(jìn)行穩(wěn)定性誤差計(jì)算,得到適合波紋板焊縫起始點(diǎn)自動(dòng)定位和焊槍姿態(tài)識(shí)別的預(yù)測(cè)模型,試驗(yàn)結(jié)果精度可以滿足波紋板焊縫自動(dòng)定位和焊槍姿態(tài)識(shí)別精度要求,進(jìn)而驗(yàn)證了該方法的可行性和有效性。
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TG409;TP212
【圖文】：

板焊接自動(dòng)化研究現(xiàn)狀年來(lái)我國(guó)工業(yè)的極速發(fā)展，國(guó)內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善，地道對(duì)鋼材的需求越來(lái)越多，異形板及波紋板的用途越來(lái)越 10 年軌道交通行業(yè)、重工行業(yè)和建筑行業(yè)對(duì)大件制造有接作為鋼材成型、組裝的重要加工手段，同樣發(fā)揮著不可國(guó)內(nèi)高校對(duì)波紋板的焊接自動(dòng)化已經(jīng)做了大量的研究。學(xué)田松亞、史如森[8]等采用了超聲波傳感器對(duì)如圖 1-1 所交接處的折彎位置進(jìn)行了傳感信號(hào)采樣，主要采用了軌道搭載 Banner 公司生產(chǎn)的傳感器，在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中采用TI 試驗(yàn)板，通過(guò)分析有效信號(hào)和干擾信號(hào)，最終采用快速數(shù)字濾波器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并最終得到了能夠反映跟蹤對(duì)，但是由于波紋板的折彎處一般是沖壓而成，造成在折彎超聲波信號(hào)由于遵循反射定律，在檢測(cè)斜邊時(shí)容易出現(xiàn)檢過(guò)度位置的信號(hào)不是很明顯。

態(tài)識(shí)別技術(shù)研究現(xiàn)狀[13]院士首次提出利用空心軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)電弧傳的方法實(shí)現(xiàn)電弧焊等熔焊焊槍位置識(shí)別；焦向東[14]等器，并建立了電弧傳感焊槍跟蹤控制系統(tǒng)；王加友[1焊接，完成了一種窄間隙焊槍識(shí)別和跟蹤的電弧傳工程學(xué)院毛志偉，陳斌[16]等人采用旋轉(zhuǎn)電弧傳感技術(shù)間進(jìn)行焊接并進(jìn)行了關(guān)于焊炬空間姿態(tài)的信息分析內(nèi)容是通過(guò)建立焊炬高度數(shù)學(xué)模型，其坐標(biāo)系如圖要包含了固定坐標(biāo)系、熔池坐標(biāo)系、焊炬跟蹤角坐標(biāo)工作角坐標(biāo)系等，通過(guò)在 matlab 中建立焊炬高度模作角、焊炬行走角、焊縫左右橫向偏差等對(duì)焊炬高度精度的影響，但是該數(shù)學(xué)模型很容易受到焊炬高度變且工件的安裝結(jié)構(gòu)和不同的接頭類型會(huì)影響焊炬工作難保證結(jié)構(gòu)和接頭類型保持不變。

第 1 章 緒論機(jī)械工程學(xué)院尹力、洪波[19]等人，采用了激光位移傳裝夾過(guò)程中產(chǎn)生的位移和角度偏差進(jìn)行了檢測(cè)，并建弧長(zhǎng)模型，工件在拼裝和裝夾過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生位移和角，該焊縫位姿弧長(zhǎng)模型主要是利用線陣激光位移傳感立板的平面法向量以及坡口角度，并通過(guò)傅里葉變換域信號(hào)進(jìn)行變換域，在正交線性空間中進(jìn)行了焊縫的而利用線陣激光位移傳感器采集的數(shù)據(jù)容易受到焊縫期望達(dá)到理想的位姿檢測(cè)效果，則要提高工件的裝配在箱梁的生產(chǎn)過(guò)程中難以實(shí)現(xiàn)。

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本文編號(hào)：2801838