基于復(fù)合傳感的GTAW三維焊縫位姿跟蹤.pdf

1、在實際焊接過程中，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檢測軌跡偏差并調(diào)節(jié)焊接路徑，因此研究焊縫跟蹤技術(shù)對提高焊接自動化水平具有重要意義。本文針對薄板對接接頭，研究了基于復(fù)合傳感的GTAW焊縫位姿跟蹤技術(shù)。
　　設(shè)計了被動視覺傳感器，通過試驗和分析，選用了合適的復(fù)合濾光系統(tǒng)，

2、并獲取了特征清晰、穩(wěn)定的焊接圖像。針對采集到的圖像，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，通過防脈沖干擾滑動均值法消除了焊接過程中干擾噪聲對弧壓信號的影響。在此基礎(chǔ)上，建立了弧壓與弧長的關(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，為實現(xiàn)焊縫三維位置跟蹤奠定了基礎(chǔ)。此外，研究

3、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)計了Fuzzy-P復(fù)合控制器對焊縫跟蹤進行控制。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)，選用模糊控制器進行跟蹤控制。通過MATLAB仿真試驗表明，所設(shè)計的控制器具有可靠性好的優(yōu)點，滿足GTAW焊縫跟蹤的控制要求。
　　在Wind

4、ows XP系統(tǒng)平臺下采用Visual C++多線程技術(shù)開發(fā)了焊縫跟蹤系統(tǒng)軟件。該系統(tǒng)包括一個主線程和三個子線程，主線程主要負責(zé)系統(tǒng)硬件的初始化，子線程分別負責(zé)焊縫圖像的采集和處理、電信號的采集和處理及焊槍行走角偏差的提取。
　　為了驗證系統(tǒng)的實用性，利用所設(shè)計的GTAW焊縫跟蹤系統(tǒng)進行薄板對接跟蹤試驗。試驗結(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一步的研究和改善