基于单片机的弧焊机器人摆动电弧焊缝跟踪系统研究
发布时间：2022-02-10 19:45
随着我国制造业产业转型升级,弧焊机器人逐渐广泛应用在工业生产中,焊缝跟踪和弧焊机器人的有机结合是焊接自动化的重要研究方向之一。本文以工业机器人为平台,采用电弧传感器,通过机器人冗余自由度实现电弧摆动,对角焊缝焊缝跟踪过程中焊枪偏差及工作角进行检测与修正。研究内容主要包括:焊接电流信号软硬件组合滤波处理、焊枪偏差和工作角检测、焊缝跟踪模块和弧焊机器人结合及试验。本文采用硬件滤波加软件滤波的方式对焊接电流信号进行处理,首先使用二阶巴特沃斯低通滤波器作为硬件滤波,滤除焊接电流信号中的高频干扰信号;然后使用改进的限幅滤波、中位值滤波和算术平均滤波的组合软件滤波处理焊接电流信号中的低频干扰信号。经软硬件滤波处理后的焊接电流信号平滑度明显提升,焊缝坡口信息还原度较高,有利于焊枪偏差和工作角检测。针对传统积分差值法在角焊缝焊缝跟踪的应用中,焊枪工作角变化导致焊枪水平偏差误判的问题,文本首先对焊枪工作角的影响进行理论分析,建立了焊枪工作角、水平偏差和高度偏差的焊枪高度数学模型;然后提出一种双周期积分差值法,将当前周期的左右两侧积分值与前一个周期的对应积分值进行比较,将焊枪高度偏差成功分离;对于双周期积...
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２紧凑型电磁高频摆动电弧传感器??３．旋转扫描式电弧传感器??
图１．３偏心导电杆旋转电弧传感器??２０世纪８０年代，日本ＮＫＫ公司发明了一种偏心导电杆旋转的电弧传感器，将这??种技术应用在窄间隙焊缝中［１２，Ｕ１。如图１．３所示，电机的转动带动偏心盘旋转，导电??杆通过调心球轴承安装在偏心盘上，以导电杆为母线，偏心盘的旋转带动导电杆作圆??锥旋转，达到旋转电弧的目的１１４１。??韩国的Ｋｉｍ?Ｃｈｅｏｌｈｅｅ［１５“８］等人发明了一种偏心导电嘴高速旋转电弧传感器，如图??１．４所示，传感器是通过直接旋转导电杆，使偏心导电嘴实现电弧的旋转。这种结构安??装电机位置与导电杆同轴，不需要在导电杆侧面安装电机，结构简单，可缩小传感器??体积。但导电杆的高速旋转会使焊丝与导电杆之间产生摩擦，加速传感器零件损耗。??＾＾??ｙ??电机??－交心?＿??曜：??图１．４偏心导电嘴高速旋转电弧传感器??５??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]浅谈焊接机器人现状及发展趋势[J]. 张文明,王新宇. 山东工业技术. 2016(04)
[2]大型构件水下焊接机器人系统[J]. 叶艳辉,张华,潘际銮,高延峰,郑军. 焊接学报. 2015(11)
[3]我国工业机器人技术现状与产业化发展战略[J]. 王田苗,陶永. 机械工程学报. 2014(09)
[4]基于飞思卡尔单片机的两轮车控制系统设计[J]. 王悦,杨文超,陈晓琴,赵思蕊,武丽. 电子世界. 2013(13)
[5]基于摆动旋转电弧的焊枪空间姿态识别[J]. 李湘文,洪波,尹力,洪宇翔. 焊接学报. 2013(04)
[6]无级调节偏心的旋转电弧传感器的设计与仿真[J]. 李湘文,洪波,潘际銮,刘新,洪宇翔. 电焊机. 2013(01)
[7]基于Matlab的巴特沃斯滤波器设计[J]. 王大伟,贾荣丛,王划一. 现代电子技术. 2012(21)
[8]用于核环境管道维修的宏-微机器人遥控焊接[J]. 杜爱国,李海超,陈洪堂,高洪明. 焊接学报. 2012(01)
[9]基于飞思卡尔单片机的木棒长度测量系统[J]. 闫冬梅,康冰,王有维. 吉林大学学报(信息科学版). 2012(01)
[10]基于双通分离窗滤波算法的激光雷达数据预处理方法[J]. 邵长东,余志军,何风行,刘海涛. 计算机测量与控制. 2011(09)
博士论文
[1]移动机器人旋转电弧传感焊枪偏差与倾角检测及角焊缝跟踪[D]. 高延峰.南昌大学 2008
硕士论文
[1]基于socket通信的文件服务系统设计与实现[D]. 乔英苹.山东大学 2016
[2]基于视觉/力传感器的机器人柔顺装配技术研究[D]. 李海龙.燕山大学 2014
[3]基于ARM的电能质量检测装置硬件系统设计与实现[D]. 汶瑞建.电子科技大学 2012
[4]基于Socket的智能自动化广告硬盘管理系统开发[D]. 王京梅.复旦大学 2010
[5]磁控电弧传感技术及其焊缝跟踪机器人的研究[D]. 来鑫.湘潭大学 2009
[6]钱江一号焊接机器人运动学研究及仿真分析[D]. 程永伦.浙江大学 2008
[7]机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统[D]. 欧阳快德.南昌大学 2006
本文编号：3619420
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２紧凑型电磁高频摆动电弧传感器??３．旋转扫描式电弧传感器??
图１．３偏心导电杆旋转电弧传感器??２０世纪８０年代，日本ＮＫＫ公司发明了一种偏心导电杆旋转的电弧传感器，将这??种技术应用在窄间隙焊缝中［１２，Ｕ１。如图１．３所示，电机的转动带动偏心盘旋转，导电??杆通过调心球轴承安装在偏心盘上，以导电杆为母线，偏心盘的旋转带动导电杆作圆??锥旋转，达到旋转电弧的目的１１４１。??韩国的Ｋｉｍ?Ｃｈｅｏｌｈｅｅ［１５“８］等人发明了一种偏心导电嘴高速旋转电弧传感器，如图??１．４所示，传感器是通过直接旋转导电杆，使偏心导电嘴实现电弧的旋转。这种结构安??装电机位置与导电杆同轴，不需要在导电杆侧面安装电机，结构简单，可缩小传感器??体积。但导电杆的高速旋转会使焊丝与导电杆之间产生摩擦，加速传感器零件损耗。??＾＾??ｙ??电机??－交心?＿??曜：??图１．４偏心导电嘴高速旋转电弧传感器??５??
?＇〇？??七，??＼＼?Ｚ，：＾＾??图１．３偏心导电杆旋转电弧传感器??２０世纪８０年代，日本ＮＫＫ公司发明了一种偏心导电杆旋转的电弧传感器，将这??种技术应用在窄间隙焊缝中［１２，Ｕ１。如图１．３所示，电机的转动带动偏心盘旋转，导电??杆通过调心球轴承安装在偏心盘上，以导电杆为母线，偏心盘的旋转带动导电杆作圆??锥旋转，达到旋转电弧的目的１１４１。??韩国的Ｋｉｍ?Ｃｈｅｏｌｈｅｅ［１５“８］等人发明了一种偏心导电嘴高速旋转电弧传感器，如图??１．４所示，传感器是通过直接旋转导电杆，使偏心导电嘴实现电弧的旋转。这种结构安??装电机位置与导电杆同轴，不需要在导电杆侧面安装电机，结构简单，可缩小传感器??体积。但导电杆的高速旋转会使焊丝与导电杆之间产生摩擦
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅谈焊接机器人现状及发展趋势[J]. 张文明,王新宇. 山东工业技术. 2016(04)
[2]大型构件水下焊接机器人系统[J]. 叶艳辉,张华,潘际銮,高延峰,郑军. 焊接学报. 2015(11)
[3]我国工业机器人技术现状与产业化发展战略[J]. 王田苗,陶永. 机械工程学报. 2014(09)
[4]基于飞思卡尔单片机的两轮车控制系统设计[J]. 王悦,杨文超,陈晓琴,赵思蕊,武丽. 电子世界. 2013(13)
[5]基于摆动旋转电弧的焊枪空间姿态识别[J]. 李湘文,洪波,尹力,洪宇翔. 焊接学报. 2013(04)
[6]无级调节偏心的旋转电弧传感器的设计与仿真[J]. 李湘文,洪波,潘际銮,刘新,洪宇翔. 电焊机. 2013(01)
[7]基于Matlab的巴特沃斯滤波器设计[J]. 王大伟,贾荣丛,王划一. 现代电子技术. 2012(21)
[8]用于核环境管道维修的宏-微机器人遥控焊接[J]. 杜爱国,李海超,陈洪堂,高洪明. 焊接学报. 2012(01)
[9]基于飞思卡尔单片机的木棒长度测量系统[J]. 闫冬梅,康冰,王有维. 吉林大学学报(信息科学版). 2012(01)
[10]基于双通分离窗滤波算法的激光雷达数据预处理方法[J]. 邵长东,余志军,何风行,刘海涛. 计算机测量与控制. 2011(09)
博士论文
[1]移动机器人旋转电弧传感焊枪偏差与倾角检测及角焊缝跟踪[D]. 高延峰.南昌大学 2008
硕士论文
[1]基于socket通信的文件服务系统设计与实现[D]. 乔英苹.山东大学 2016
[2]基于视觉/力传感器的机器人柔顺装配技术研究[D]. 李海龙.燕山大学 2014
[3]基于ARM的电能质量检测装置硬件系统设计与实现[D]. 汶瑞建.电子科技大学 2012
[4]基于Socket的智能自动化广告硬盘管理系统开发[D]. 王京梅.复旦大学 2010
[5]磁控电弧传感技术及其焊缝跟踪机器人的研究[D]. 来鑫.湘潭大学 2009
[6]钱江一号焊接机器人运动学研究及仿真分析[D]. 程永伦.浙江大学 2008
[7]机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统[D]. 欧阳快德.南昌大学 2006
本文编号：3619420
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