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基于超声波的水下焊缝识别的研究

作　者: 李志彪
导　师: 刘国平; 魏平金
学　校: 南昌大学
专　业: 机械工程
关键词: 超声波水下焊接焊缝识别
分类号: TP391.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 5次
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内容摘要

近年来,随着各国对海洋开发的重视,海洋工程的建设规模越来越大,其建造、维修、安全与可靠性都需要水下焊接技术进行有力的支撑。而目前我们的焊接还主要停留在手工焊接水平上,已无法适应海洋深度开发的需要。因此,水下焊接技术,特别是其核心技术之一水下焊接自动化的研究,正受到国内外许多研究小组的关注和重视。由于超声波传感器体积小、价格低且控制及信号处理方便,可以直接放入水中工作,因而展开了基于超声波传感器的水下焊缝识别研究,并取得了一定的研究成果。论文应用高频超声波传感器进行了水下焊缝识别的研究,论文研究主要内容包括如下几个方面：1.在对水下焊接和焊缝识别跟踪技术的研究总结基础上,搭建了水下焊接平台。焊接平台应用运动控制卡和传动机构实现了对焊枪和传感器的运动控制,采用高速数据采集卡实现了传感器信号的获取。2.应用高频单体式超声波传感器,实现了水下高精度测距。超声波水下测距的关键在于确定回波的渡越时间,本文应用相关系数法成功得到了渡越时间,完成了高精度测距,并运用matlab编制了相关程序。3.水下焊缝识别干扰多,难度大。论文在超声波测距的基础上,提出了简单实用的焊缝识别方法,实验证明是可行的,并编写了自动焊缝识别的程序流程图。通过控制电路的设计实现了水下高精度测距,分析了水下V型坡口及S型坡口的信号特征,对于水下焊缝识别跟踪进行有意义的前期研究,为实用化的焊缝跟踪控制器的研制做了有益的探索。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第1章绪论  8-18
  1.1 课题研究背景概述  8
  1.2 水下焊接技术  8-11
    1.2.1 水下焊接技术研究的现状  8-9
    1.2.2 水下焊接研究分类及其特点  9-11
    1.2.3 水下焊接的研究热点问题  11
  1.3 焊缝自动跟踪技术  11-16
    1.3.1 焊缝跟踪传感器  11-14
    1.3.2 水下焊缝跟踪传感器  14-16
  1.4 课题的来源、难点和研究内容  16-18
第2章超声传感水下焊接平台  18-28
  2.1 平台的硬件构成  18-19
  2.2 焊接子系统  19-20
    2.2.1 焊接电源及焊机  19-20
    2.2.2 夹具及水箱  20
  2.3 传动子系统  20-24
    2.3.1 传动系统的构成  20-21
    2.3.2 焊枪传动及其控制  21-23
    2.3.3 传感器传动及其控制  23-24
  2.4 数据采集卡及运动控制卡  24-26
    2.4.1 运动控制卡  24-25
    2.4.2 数据采集卡  25-26
  2.5 小结  26-28
第3章超声波水下测距  28-41
  3.1 超声波传感器  28-30
    3.1.1 超声测距原理  28-29
    3.1.2 超声波传感器  29-30
  3.2 传感器控制电路  30-33
  3.3 超声波水下测距实验过程  33-34
  3.4 声波信号采样及分析  34-40
    3.4.1 数据采集长度  34-35
    3.4.2 信号处理  35-36
    3.4.3 水下高精度测距  36-40
  3.5 小结  40-41
第4章基于超声波的焊缝识别研究  41-47
  4.1 超声波焊缝识别原理  41-42
  4.2 超声波焊缝识别实验过程  42-46
  4.3 超声波焊缝识别实验误差分析  46
  4.4 小结  46-47
第5章总结和展望  47-49
  5.1 总结  47-48
  5.2 展望  48-49
致谢  49-50
参考文献  50-53
附录  53-56
  附录A：平台硬件及传动部分的实物图  53-54
  附录B：超声波传感器控制电路图  54-55
  附录C：AVR单片机程序  55-56

基于超声波的水下焊缝识别的研究

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