焊縫位姿跟蹤的多軸耦合控制研究.pdf

1、在實際焊接過程中，因為各類不定因素的影響，導致焊接軌跡偏離焊縫，即形成焊縫偏差，從而對焊接質(zhì)量產(chǎn)生影響。焊縫跟蹤作為焊接自動化領域一項具有關鍵意義的技術，就是針對這個問題通過優(yōu)化系統(tǒng)設備實現(xiàn)實時提取軌跡偏差并調(diào)節(jié)焊接軌跡。通常焊縫跟蹤過程中，各軸根據(jù)各自偏差進行調(diào)節(jié)，可以很好地解決單軸的跟蹤精度，然而焊縫位姿跟蹤是多軸協(xié)調(diào)控制的結果，每個調(diào)節(jié)軸的跟蹤誤差不協(xié)調(diào)會直接體現(xiàn)到焊縫輪廓上。因此進一步研究以輪廓誤差作為控制目標的焊縫位姿跟蹤對提

2、高焊接自動化水平有著重要意義。本文針對基于復合傳感技術的GTAW過程，進行焊縫位姿跟蹤的多軸耦合控制研究。
　　設計了一套由被動視覺傳感器和弧壓傳感器組成的復合傳感系統(tǒng)實時獲取全面可靠、清晰穩(wěn)定的焊縫特征信息，及其對應的一套完整的圖像和弧壓信息的處理算法提取焊縫位姿偏差。另外基于固高平臺設計了一套焊縫位姿調(diào)節(jié)系統(tǒng)及相關焊接件夾具。最后在Visual C++軟件系統(tǒng)環(huán)境下采用多線程技術開發(fā)了一套焊縫跟蹤系統(tǒng)軟件，實現(xiàn)包含縱向、豎向位

3、置及焊槍行走角的姿態(tài)的焊縫位姿的跟蹤。
　　首先針對焊縫跟蹤系統(tǒng)的誤差來源進行分析之后，建立了只有平動軸的焊縫位置跟蹤和帶轉動軸的焊縫位姿跟蹤情況下的輪廓誤差計算模型。設計了一套針對輪廓誤差的多軸耦合控制的焊縫位姿跟蹤系統(tǒng)，由于輪廓誤差不能直接進行控制，所以提出了相應的焊縫跟蹤誤差補償量的成比例分配模型。此外設計了一套Fuzzy-P控制器，并通過MATLAB仿真試驗驗證其具有優(yōu)良的性能。最后對兩平動軸和帶轉動軸兩種情況分別基于所開