基于視覺傳感的焊縫跟蹤技術（二）

　　為了既保證穩(wěn)定焊接， 又能快速糾偏， 設計了模糊PID 控制器 。 該控制器的思想是， 在不同的環(huán)境下， 調整PID 3 個參數的值， 使糾偏系統(tǒng)滿足下列要求： 一是在偏差量較小時， 進行精細調節(jié)， 以防止超調和保持系統(tǒng)穩(wěn)定為主要目標; 二是在偏差量較大時， 進行大步長糾偏， 使鎢極盡快回到正常范圍附近， 響應時間越短越好。

　　根據控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準確性原則， 為了提高控制器的穩(wěn)定性和抗干擾性， 引入了誤差預測， 即偏差量對時間的2 階導數作為第3 輸入量， 將該模糊PID 控制器改進為3 輸入3 輸出的控制器。

　　2 結果與分析

　　2. 1 平板直縫跟蹤試驗結果

　　本文設計了如圖5 所示的雙折線路徑， 焊縫為2 塊無坡口平板對接焊縫， 沒有明顯間隙， 示教軌跡與真實焊縫的偏差量控制在6 mm 范圍內。 其中，雙折線為實際示教路徑， 中間的平直線為實際焊縫路徑， 實際焊接路線為平直線周圍波動的曲線。

　　試驗結果表明， 跟蹤控制效果非常明顯， 盡管示教軌跡與焊縫中心有最大6 mm 的焊縫偏差， 但是通過焊縫自動跟蹤系統(tǒng)的糾偏調節(jié)， 使槍尖投影點與焊縫中心的偏差能夠控制在 0. 15 mm 范圍內。

　　考慮到圖像處理的誤差， 實際跟蹤誤差在 0. 3 mm內。2. 2 法蘭環(huán)縫跟蹤試驗

　　機器人進行了法蘭的簡易示教， 即1 圈只示教4 到5 個點， 隨后進行跟蹤試驗， 同時對試驗中所采集到焊縫偏差量數據進行了記錄。 圖6 為試驗結果分析， 驗證了法蘭試驗件焊接過程中焊縫跟蹤控制技術的有效性。

　　試驗結果數據顯示其跟蹤誤差略大于平板焊接， 最大誤差達到了 0. 2 mm. 考慮到圖像處理誤差， 真實誤差在0. 35 mm 內。

　　3 結語

　　以弧焊機器人在脈沖T IG 焊接過程中應用的需求為研究背景， 以被動視覺作為傳感方式， 研究了實時焊縫跟蹤控制技術， 并且在生產中得到驗證：