電弧傳感器焊縫跟蹤系統(tǒng)

　　圖3 PID控制器仿真結(jié)果圖

　　3、電弧傳感焊縫跟蹤技術(shù)

　　3.1 焊縫跟蹤的實(shí)現(xiàn)

　　以旋轉(zhuǎn)電弧傳感器為例，旋轉(zhuǎn)電弧傳感器將一周的焊炬運(yùn)動(dòng)離散為64個(gè)點(diǎn)，經(jīng)過(guò)霍爾傳感器的采集之后送給A/D轉(zhuǎn)換器件以提取各點(diǎn)的電流值。對(duì)這些電流值的分析得到當(dāng)前焊槍下的焊道的信息，當(dāng)焊縫的左右偏差和高低變化的數(shù)值計(jì)算出來(lái)后，通過(guò)固高公司生產(chǎn)的四軸運(yùn)動(dòng)控制器來(lái)控制小車(chē)車(chē)體和十字滑塊的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)器的核心是ADSP2181數(shù)字信號(hào)處理器，實(shí)現(xiàn)高性能的控制計(jì)算，包括實(shí)時(shí)軌跡規(guī)劃，位置，速度或加速度控制，主機(jī)命令處理和本身I/O管理，實(shí)現(xiàn)焊縫的精確跟蹤。

　　3.2 控制設(shè)計(jì)

　　3.2.1控制方法

　　整個(gè)控制系統(tǒng)采用模糊控制、PI控制、bang-bang控制相結(jié)合的方法：設(shè)置兩個(gè)不同的閾值，在誤差超過(guò)大閾值時(shí)用bang-bang控制;小于大閾值而大于小閾值時(shí)用FUZZY，在誤差接近0時(shí)用PI方法，加入積分以消除最終誤差。

　　a 模糊控制

　　當(dāng)大于大閾值值而大于小閾值的時(shí)候，采用模糊控制，取偏差e和偏差的變化ec作為作為模糊控制的輸入量，經(jīng)模糊推理后得到輸出的控制量。根據(jù)模糊控制規(guī)則表，制定出合適的論域，然后我們就可以用重心法解模糊求出控制量U。

　　b PI控制

　　當(dāng)系統(tǒng)偏差很小時(shí)采用PI控制，取偏差e作為輸入量，則根據(jù)PI控制算法得到控制量U的計(jì)算公式如下：

　　U(k)=U(k-1)+Kp*(e(k)-e(k-1))+Ki*e(k)　(3)

　　c bang-bang控制

　　當(dāng)系統(tǒng)的偏差很大時(shí)采用bang-bang控制，取偏差e和偏差的變化ec作為輸入量，根據(jù)bang-bang控制的算法，我們可以得到控制量U。

　　3.2.2控制器結(jié)構(gòu)

　　圖4 控制器結(jié)構(gòu)圖

　　設(shè)計(jì)了FUZZY、FUZZY-P及FUZZY-PI等多種控制方法在水平直線V字焊縫上進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)。旋轉(zhuǎn)電弧能夠進(jìn)行彎曲焊縫的跟蹤。

　　4、電弧傳感器技術(shù)的應(yīng)用狀況

　　電弧傳感器已經(jīng)成為近些年來(lái)焊接自動(dòng)跟蹤發(fā)展的熱點(diǎn),同時(shí)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及模糊數(shù)學(xué)等相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，旋轉(zhuǎn)電弧傳感器已經(jīng)步入實(shí)用的階段，如清華大學(xué)研制的旋轉(zhuǎn)電弧傳感器應(yīng)用于東風(fēng)汽車(chē)公司的汽車(chē)貯氣筒環(huán)縫的自動(dòng)焊中。南昌大學(xué)將高速旋轉(zhuǎn)電弧傳感器安裝在焊接機(jī)器人上實(shí)現(xiàn)了焊縫的自動(dòng)跟蹤。而國(guó)外電弧傳感器的應(yīng)用較為成熟和廣泛，如德國(guó)CLOOS的ROMAT 76SW型機(jī)器人和日本松下的Pana—Robo型機(jī)器人就安裝了擺動(dòng)式電弧傳感器,韓國(guó)的HANGIL Autowelding公司生產(chǎn)的旋轉(zhuǎn)電弧傳感器可用于弧焊機(jī)器人和自動(dòng)焊中。以上說(shuō)明電弧傳感器是有著廣泛的應(yīng)用前景的。

　　5、結(jié)束語(yǔ)

　　隨著電子技術(shù)、智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)等的進(jìn)一步發(fā)展，焊縫跟蹤技術(shù)將要沿著網(wǎng)絡(luò)化、智能化的方向發(fā)展。電弧傳感器術(shù)將在焊縫跟蹤技術(shù)中得到更加廣泛的應(yīng)用。