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涡流式焊缝跟踪传感器特性及影响规律研究

作　者: 闫强
导　师: 洪波
学　校: 湘潭大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 涡流传感器焊缝跟踪最小二乘法比例控制均值滤波
分类号: TP212
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

实现焊接过程的自动化与智能化,所需解决的一个首要问题就是焊缝自动跟踪。而跟踪控制的一个核心技术就是传感器技术。因此研究灵敏度高、传感范围广、动态品质好、抗干扰性强、结构简单的传感器是焊缝跟踪控制的关键。电涡流位移传感器具有能静态和动态地非接触、高分辨力、高线性度地测量被测金属导体距探头表面的距离,同时兼具频率高,响应快,抗干扰能力强,探头结构简单、安装调整和校验方便等特点。本文通过涡流传感器来提取焊缝偏差信息,针对弧焊机器人角焊缝自动跟踪难以跟踪的问题,实现角焊缝自动跟踪焊接。首先对焊接自动化及焊缝自动跟踪技术的国内外现状做了简要介绍,对涡流传感器的发展和应用现状进行了阐述,根据涡流传感器的原理及特点,分析了其用于焊缝跟踪的可行性,首次提出了涡流式焊缝跟踪传感器。然后详细阐述了涡流传感器技术的理论基础、基本原理及数学模型,对涡流传感器主要影响因素及其焊接电弧的电磁干扰对涡流传感特性参数的影响规律进行了分析研究,并在此基础上设计适用于焊缝实时跟踪的涡流传感器跟踪系统。涡流信号采用硬件滤波和软件滤波相结合的方法进行处理,选用门限区加PID控制的方法对焊缝进行跟踪,以提高响应速度,减少调节时间。保证焊枪始终对中焊缝,实现跟踪焊接。最后,在以上基础上完成系统的调试,实现了焊缝自动跟踪,对焊缝自动跟踪进行仿真和分析。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
符号说明表  8-9
第一章绪论  9-21
  1.1 焊缝跟踪技术的国内外研究现状  9-15
    1.1.1 焊缝跟踪传感器的发展及其分类  10-11
    1.1.2 焊缝跟踪控制方法的应用  11-13
    1.1.3 焊缝跟踪技术研究的发展现状及趋势  13-15
  1.2 涡流传感器的原理与发展现状  15-19
    1.2.1 涡流传感器的基本原理  15-16
    1.2.2 涡流检测技术的研究现状  16-18
    1.2.3 涡流检测技术的发展趋势  18-19
  1.3 论文的主要研究内容及创新点  19-20
    1.3.1 主要研究内容  19-20
    1.3.2 论文创新点  20
  1.4 论文安排  20-21
第二章焊缝跟踪系统  21-25
  2.1 系统框图  21
  2.2 传感器控制实现  21-22
  2.3 焊接控制装置  22-24
  2.4 本章小结  24-25
第三章涡流传感器的优化设计  25-44
  3.1 传感器探头的主要影响因素分析  25-32
    3.1.1 导体材料对传感器的影响  25-28
    3.1.2 结构参数对传感器的影响  28-32
  3.2 传感器测量电路设计  32-37
    3.2.1 传统的测量电路  32-34
    3.2.2 改进的测量电路  34-37
  3.3 传感器线性化标定  37-43
    3.3.1 输出特性分析  37-39
    3.3.2 特征曲线拟合及传感器标定  39
    3.3.3 电弧磁场对传感器的影响  39-43
  3.4 本章小结  43-44
第四章焊缝跟踪控制方法  44-58
  4.1 信号软件处理  44-45
  4.2 控制原理  45-48
  4.3 PID 控制算法  48-53
    4.3.1 标准PID 算法  48-50
    4.3.2 PID 算法的改进  50-51
    4.3.3 仿真分析  51-53
  4.4 焊缝跟踪控制程序  53-57
  4.5 本章小结  57-58
结论与展望  58-59
参考文献  59-63
致谢  63-64
附录  64

涡流式焊缝跟踪传感器特性及影响规律研究

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