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磁控电弧传感技术及其焊缝跟踪机器人的研究
资料介绍
焊接自动化和智能化程度的不断提高是现代生产的客观需求。实现焊接过程的自动化和智能化,需要借助机器人等自动化装备。在焊缝跟踪机器人中,传感技术是关键技术之一,它决定着整个系统对焊缝的跟踪精度。目前还没有一种焊缝跟踪传感器能很好的应用于工业生产,不断开发出新的焊缝跟踪传感器具有很大的现实意义。
本文的主要内容是对磁控电弧传感技术的基础理论进行详细的分析和研究,解决了一些关键问题,并设计了基于磁控电弧传感技术的焊缝跟踪机器人。具体的内容如下:
(1)对磁控电弧传感技术的基础理论进行了研究。分析了磁控电弧传感器的基本原理和工作过程,建立了电弧运动的平衡方程,分析了电弧的运动规律;建立了磁控电弧摆动的数学模型,从理论上分析了影响传感器的各种因素;建立了磁控电弧扫描三种典型坡口的数学模型,并进行了传感信号的MATLAB仿真分析。
(2)对磁控电弧传感器的结构进行了设计,包括磁场发生装置的机械结构、励磁电源的电路部分、信号的采集与处理部分、定位信号的设计等部分。利用巴特沃思滤波器基本消除了信号的高频干扰,很好的提取了焊缝偏差的特征信号。
(3)对影响磁控电弧传感器的各种因素进行了全面的分析,这些因素既包括传感器的自身参数等因素,也包括焊接电流、气体流量等外在因素。用实验的方法分析了磁控电弧传感器对焊缝成型的影响规律。这些规律的分析为磁控电弧传感器的优化设计和焊缝实时跟踪机器人结构设计提供依据。
(4)对磁控电弧传感器的偏差判别准则进行了研究,找出了现有的区间积分比较法的缺陷,并进行了算法改进,减少了系统的存在误判的可能,提高了机器人的精度;对横向偏差和高低偏差的软件处理和跟踪策略进行了分析,设计了基于磁控电弧传感的焊缝跟踪机器人的程序。
(5)设计了基于磁控电弧传感器的焊缝跟踪机器人,并介绍了各部分的组成和实现方法;采用AT89C51单片机为核心控制器,对整个系统的电路采用模块化设计,设计了数字化的控制面板;最后通过焊缝跟踪实验,证明了磁控电弧传感器的有效性及焊缝跟踪机器人具有良好的跟踪效果。
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