《薄板搭接焊縫跟蹤電弧傳感及其控制》.pdf

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1、·晰技術晰工藝·布民月民,吸薄搭接焊縫腺電傳建及其挽制北京航空航天大學機械學院l(00083)齊鉑金趙晶陳景武倪倩葉建勝,在焊接自動跟蹤系統(tǒng)中傳感器提供系統(tǒng)進行可根據(jù)定位脈沖到來后分度脈沖的個數(shù)確定某一時。。處理和控制所必需的有關焊縫的信息電弧傳感器刻電弧相對于焊縫的位置PC機對電弧信號和位是直接以電弧信號來提取焊縫位置偏差信息進行焊置信號再進行處理后得到焊縫縱向和橫向的位置偏。、,,?？p自動跟蹤的一種傳感器它具有使用方便易于差驅動執(zhí)行機構實現(xiàn)焊縫自動跟蹤.、、、?？刂企w積小可達性好成本低等優(yōu)點20世紀2旋轉電弧傳感器,,80年代以來倍受重視

2、對它的研究和應用是焊接傳傳感器是讓電弧隨焊炬在坡口內(nèi)橫向掃描時。感領域重要的研究方向之一以往的電弧傳感器多弧長變化引起的電弧參數(shù)變化來獲得焊縫坡口信息,,。。,為擺動掃描式動態(tài)響應低精度不高本文研究的本文采用恒流外特性的焊接電源通過采集電,。了TIG焊旋轉電弧傳感器研制了一套相應的信號弧電壓信號獲取焊縫坡口信息、,。,處理和控制伺服系統(tǒng)取得了良好的跟蹤效果綜合考慮薄板搭接TIG焊特點我們設計了,。、.2所示1系統(tǒng)簡介旋轉電弧傳感器如圖它采用雙層套筒,筆者在直角坐標式弧焊機器人的基礎上,研制兩對軸承結構實現(xiàn)可以保證焊接時鎢極垂直于工,、、了一種

3、適于TIG件表面旋轉且不會發(fā)生電纜線水冷管氫氣管焊的旋轉式焊炬作為電弧傳感器。并作為弧焊機器人的一個傳感模塊。采用了工業(yè)級纏繞,PC機作為中央控制器焊接實時跟蹤系統(tǒng)如圖1。,,所示焊接過程中鎢極和電弧繞焊炬中心旋轉~,r~~~~~,口,,~~~,,~,es。為司使得電弧在垂直于焊縫的方向上進行掃描電弧電,壓信號經(jīng)過隔離和前置處理后送入數(shù)據(jù)采集卡轉卜日!尸泊們而補肺`柳`布】I=C’二習`二!換為數(shù)字信號。為了實現(xiàn)自動跟蹤,在電弧掃描過I},」程中不但要提取電弧電壓信號還要實時檢測某一,卜時刻電弧相對于焊縫的位置以確定跟蹤方向以及{靡.t日。,

4、}調(diào)整大小為此系統(tǒng)采用了光電式角度/速度檢卜口瀏尸護~一.J沁}。測器丁11圖2旋轉電弧傳感器結構示意圖工....、焊業(yè)1焊槍安裝座2下導槽35外軸承4外套筒接控...口、電驅動電制6B光碼盤7A光碼盤813槽型光禍一源源調(diào)節(jié)P/V級一....P、9力矩電動機10連軸器116內(nèi)軸承C...霍爾電壓前置機12上導槽14中軸巧內(nèi)套筒、、傳感器令卜理整個傳感器結構簡單體積小機械震動和噪。,聲也明顯減少掃描寬度是0一smm最大轉速,,r圖1旋轉電弧實時跟蹤系統(tǒng)30s/采用永磁式直流力矩電動機驅動可實現(xiàn)。,:無級調(diào)速該檢測器裝在旋轉焊炬上包括有兩個光碼

5、,。盤和兩對光禍光碼盤上有兩個定位孔和30個均為保證焊接過程中旋轉電弧轉速恒定我們結,,勻分布的分度孔電弧每旋轉一周即可得到一個定合傳感器的特點設計了引人傳感器轉速負反饋的,,。位脈沖和30個分度脈沖焊炬安裝時使定位孔可調(diào)直流開關電源整個驅動電源的原理如圖3所。,與因此,,電弧及焊縫之間有確定的位置對應關系示傳感器旋轉過程中光碼盤輸出脈沖頻率的變郝耐工人臺醉加工夕2口口Z卒篇夕窮·晰發(fā)術晰工藝·,,,化反應旋轉速度的變化利用F廠V轉換器則可將極位置曲線上曲線的中點位置對應于鎢極旋轉掃。,不同的頻率轉換成不同的電壓輸出傳感器旋轉速描的最前端位置

6、(即O點處)當鎢極旋轉掃描中。,。度大小及變化可用電壓的大小來檢測將此電壓引心與焊縫中心重合時O點即與焊縫中心重合,人力矩電動機驅動電源控制電路可實現(xiàn)電源輸出,以O點處的弧壓值畫一直線分別求該直線與弧,。一、。,:4的負反饋調(diào)節(jié)從而達到使傳感器轉速均勻的目的壓鎢極位置曲線所夾面積ss(如圖所示)輸人整流開關元件AC220V和德波一誤差放大器衛(wèi)PWM輸出電壓日」1健控制電路采樣書琴圖3旋轉電機驅動原理示意圖.3弧壓信號的前置處理,TIG焊電弧電壓通常在8一巧V范圍內(nèi)焊接圖4焊縫橫向跟蹤原理示意圖,,過程中電弧電壓隨坡口變化范圍在ZV以內(nèi)對1二2

7、,1一2=1、①當55即550(實際計算為5,、跟蹤系統(tǒng)而言,采集到的電壓信號包括陰極壓降S:誤差在一定的范圍內(nèi))時鎢極旋轉中心與焊縫。陽極壓降和電弧電壓有價值的信號只是電弧電壓,。中心重合(或稱對中)橫向偏差不需要調(diào)整,,,的變化量為改善信號質量提高信噪比需要將,1:1一2②當5s:1一52>0③同理當即5時說明鎢精度。

8、極旋轉中心偏向搭接坡口臺階下了(如圖4b所.4偏差信號提取與微機控制系統(tǒng),。示)焊炬位置應向左調(diào)偏差量的調(diào)整大小與積,(1)濾波由于實際焊接過程電弧本身特點,分差值