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動離散為64個點，經(jīng)過霍爾傳感器的采集之后送給A/D轉(zhuǎn)換器件以提取各點的電流值。對這些電流值的分析得到當前焊槍下的焊道的信息，當焊縫的左右偏差和高低變化的數(shù)值計算出來后，通過固高公司生產(chǎn)的四軸運動控制器來控制小車車體和十字滑塊的協(xié)調(diào)運動，運動器的核心是ADSP2181數(shù)字信號處理器，實現(xiàn)高性能的控制計算，包括實時軌跡規(guī)劃，位置，速度或加速度控制，主機命令處理和本身I/O管理，實現(xiàn)焊縫的精確跟蹤。

　　3.2 控制設計

　　3.2.1控制方法

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

　　a 模糊控制

　　當大于大閾值值而大于小閾值的時候，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

　　當系統(tǒng)偏差很小時采用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

　　當系統(tǒng)的偏差很大時采用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

　　設計了FUZZY、FUZZY-P及FUZZY-PI等多種控制方法在水平直線V字焊縫上進行多次實驗。旋轉(zhuǎn)電弧能夠進行彎曲焊縫的跟蹤。

　　4、電弧傳感器技術(shù)的應用狀況

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

　　5、結(jié)束語

　　隨著電子技術(shù)、智能技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)、機器人技術(shù)等的進一步發(fā)展，焊縫跟蹤技術(shù)將要沿著網(wǎng)絡化、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用。