基于电弧传感的焊缝跟踪方法的研究与实现

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1、摘要摘要焊缝跟踪是焊接自动化的前提和重要保证，而目前国内工业中所应用的弧焊机器人基本上都是进口的，价格贵且成本高，因此为了在国内推进弧焊机器人产业化发展，降低企业成本，开发具有自主知识产权的弧焊机器人迫在眉睫。在此背景下本课题组和昆山华恒焊接设备有限公司合作进行江苏省科技成果转化项目“焊接机器人成套装备”的研究，本课题是其中的子项目之——基于电弧传感的机器人焊缝跟踪方法的研究与实现。本文的主要工作是研究基于电弧传感的弧焊机器人焊缝跟踪方法，并在“昆山一号”弧焊机器人上实现焊缝跟踪。本文首先对电弧传感器进行了研究，分析和建立了电弧传感

2、器的静态数学模型。以此为基础，分析了本课题中所用的摆动式电弧传感模型，并通过实验得到了该模型的参数。偏差信息的识别是焊缝跟踪的基础。因此如何获取准确的偏差信息是本文研究的重点。本文通过实验设计了局部均值滤波和改进的滑动中值滤波两种方法相结合的数字滤波器，实验表明，该滤波器能够较好的滤除焊接电流中的干扰信号，满足实际需要；同时利用离散积分差值法作为偏差提取算法。由于焊缝跟踪系统具有一定的时延，在偏差补偿时，设计了一种根据偏差变化趋势调节补偿速度的预补偿方案。又因为焊接过程是一个多参数影响的复杂多变量系统，对焊缝纠偏控制系统难于得到精确

3、的数学模型，因此在进行纠偏控制时采用了适合于本课题所研究对象的不确定模型下补偿灵敏度可调的焊缝跟踪控制算法。在理论分析的基础上，围绕“昆山一号”弧焊机器人搭建了基于电弧传感的焊缝跟踪系统，设计了电焊机的llO，选择了合适的数据采集卡，并利用软件相关知识设计了系统软件的各个模块。最后，依靠搭建的试验平台，对角型焊缝进行了大量实验，解决了焊缝跟踪中摆动与采样同步这一关键问题，最后的跟踪精度达到了+lmm以内。结果表明所设计的基于电弧传感的焊缝跟踪系统已初步具备了实现焊缝跟踪的功能，为后续进一步完善系统奠定了良好的基础。关键词摆动式电弧传

4、感软件滤波偏差提取焊缝跟踪东南大学硕上学位论文AbstractTheautoweldtrackingistheprerequisiteandallimportantguaranteefortheautomaticwelding．Butnowadaystheateweldingrobotsappliedinhomeindustryarealmostimported，withhighpriceandcosts．Soinordertoimpelthedevelopmentoftheindustrializationofthearcweld

5、ingrobotatthedomesticandreducethecostsofthemanufacturingcompany，itisextremelyurgenttodeveloptheindependentintellectualpropertyrightsarcweldingrobot．InthiscontextourschooliscooperatingwithKunshanHuahengWeldingEquipmentCo．Ltd．toresearchonRobotweldingequipment--theproject

6、ofJiangsuProvincescientificandtechnologicalachievementstransformation．ThisissueiSoneofthesubprojectswiththenameofTHERESEARCHANDIMPLEMENTOFSEAMTRACKINGBASEDONARCSENSOR．Themainjobofthisdissertationistodevelopamethodofautoweldtrackingwiththeareweldingrobotsuitabletothisis

7、sueandrealizetheautoweldtrackingwjththeareweldingrobot”KunshanNO．1”．Tobeginwiththeresearchontheautoweldtrackingbasedonargsensor,thecharacterofthearcsensorshouldbestudied．Afteranalyzingandconstructingthestaticmathematicsmodelofthearcs∞soBthemodeloftheoscillationaresenso

8、risanalyzedtoo．Atlasttheparametersofthemodelareobtainedthroughtheexperiments．Distinguishingthedeviationfromtheinterfe