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1、·晰技术晰工艺·布民月民,吸薄搭接焊缝腺电传建及其挽制北京航空航天大学机械学院l(00083)齐铂金赵晶陈景武倪倩叶建胜,在焊接自动跟踪系统中传感器提供系统进行可根据定位脉冲到来后分度脉冲的个数确定某一时。。处理和控制所必需的有关焊缝的信息电弧传感器刻电弧相对于焊缝的位置PC机对电弧信号和位是直接以电弧信号来提取焊缝位置偏差信息进行焊置信号再进行处理后得到焊缝纵向和横向的位置偏。、,,。缝自动跟踪的一种传感器它具有使用方便易于差驱动执行机构实现焊缝自动跟踪.、、、。控制体积小可达性好成本低等优点20世纪2旋转电弧传感器,,80年代以来倍受重视
2、对它的研究和应用是焊接传传感器是让电弧随焊炬在坡口内横向扫描时。感领域重要的研究方向之一以往的电弧传感器多弧长变化引起的电弧参数变化来获得焊缝坡口信息,,。。,为摆动扫描式动态响应低精度不高本文研究的本文采用恒流外特性的焊接电源通过采集电,。了TIG焊旋转电弧传感器研制了一套相应的信号弧电压信号获取焊缝坡口信息、,。,处理和控制伺服系统取得了良好的跟踪效果综合考虑薄板搭接TIG焊特点我们设计了,。、.2所示1系统简介旋转电弧传感器如图它采用双层套筒,笔者在直角坐标式弧焊机器人的基础上,研制两对轴承结构实现可以保证焊接时钨极垂直于工,、、了一种
3、适于TIG件表面旋转且不会发生电缆线水冷管氢气管焊的旋转式焊炬作为电弧传感器。并作为弧焊机器人的一个传感模块。采用了工业级缠绕,PC机作为中央控制器焊接实时跟踪系统如图1。,,所示焊接过程中钨极和电弧绕焊炬中心旋转~,r~~~~~,口,,~~~,,~,es。为司使得电弧在垂直于焊缝的方向上进行扫描电弧电,压信号经过隔离和前置处理后送入数据采集卡转卜日!尸泊们而补肺`柳`布】I=C’二习`二!换为数字信号。为了实现自动跟踪,在电弧扫描过I},」程中不但要提取电弧电压信号还要实时检测某一,卜时刻电弧相对于焊缝的位置以确定跟踪方向以及{靡.t日。,
4、}调整大小为此系统采用了光电式角度/速度检卜口浏尸护~一.J沁}。测器丁11图2旋转电弧传感器结构示意图工....、焊业1焊枪安装座2下导槽35外轴承4外套筒接控...口、电驱动电制6B光码盘7A光码盘813槽型光祸一源源调节P/V级一....P、9力矩电动机10连轴器116内轴承C...霍尔电压前置机12上导槽14中轴巧内套筒、、传感器令卜理整个传感器结构简单体积小机械震动和噪。,声也明显减少扫描宽度是0一smm最大转速,,r图1旋转电弧实时跟踪系统30s/采用永磁式直流力矩电动机驱动可实现。,:无级调速该检测器装在旋转焊炬上包括有两个光码
5、,。盘和两对光祸光码盘上有两个定位孔和30个均为保证焊接过程中旋转电弧转速恒定我们结,,匀分布的分度孔电弧每旋转一周即可得到一个定合传感器的特点设计了引人传感器转速负反馈的,,。位脉冲和30个分度脉冲焊炬安装时使定位孔可调直流开关电源整个驱动电源的原理如图3所。,与因此,,电弧及焊缝之间有确定的位置对应关系示传感器旋转过程中光码盘输出脉冲频率的变郝耐工人台醉加工夕2口口Z卒篇夕穷·晰发术晰工艺·,,,化反应旋转速度的变化利用F厂V转换器则可将极位置曲线上曲线的中点位置对应于钨极旋转扫。,不同的频率转换成不同的电压输出传感器旋转速描的最前端位置
6、(即O点处)当钨极旋转扫描中。,。度大小及变化可用电压的大小来检测将此电压引心与焊缝中心重合时O点即与焊缝中心重合,人力矩电动机驱动电源控制电路可实现电源输出,以O点处的弧压值画一直线分别求该直线与弧,。一、。,:4的负反馈调节从而达到使传感器转速均匀的目的压钨极位置曲线所夹面积ss(如图所示)输人整流开关元件AC220V和德波一误差放大器卫PWM输出电压日」1健控制电路采样书琴图3旋转电机驱动原理示意图.3弧压信号的前置处理,TIG焊电弧电压通常在8一巧V范围内焊接图4焊缝横向跟踪原理示意图,,过程中电弧电压随坡口变化范围在ZV以内对1二2
7、,1一2=1、①当55即550(实际计算为5,、跟踪系统而言,采集到的电压信号包括阴极压降S:误差在一定的范围内)时钨极旋转中心与焊缝。阳极压降和电弧电压有价值的信号只是电弧电压,。中心重合(或称对中)横向偏差不需要调整,,,的变化量为改善信号质量提高信噪比需要将,1:1一2②当5s:1一52>0③同理当即5时说明钨精度。
8、极旋转中心偏向搭接坡口台阶下了(如图4b所.4偏差信号提取与微机控制系统,。示)焊炬位置应向左调偏差量的调整大小与积,(1)滤波由于实际焊接过程电弧本身特点,分差值
