高速旋轉(zhuǎn)電弧傳感焊接系統(tǒng)理論數(shù)學(xué)模型研究.pdf

1、分類號(hào)：密級(jí)：UDC：學(xué)號(hào)：405906111039南昌大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文高速高速旋轉(zhuǎn)電弧傳感旋轉(zhuǎn)電弧傳感焊接系統(tǒng)焊接系統(tǒng)理論數(shù)學(xué)模型理論數(shù)學(xué)模型研究研究ResearchonTheeticalMathematicalModelofWeldingSystemBasedonHighSpeedRotatingArcSens羅香彬培養(yǎng)單位(院、系)：機(jī)電工程學(xué)院指導(dǎo)教師姓名、職稱：毛志偉副教授申請(qǐng)學(xué)位的學(xué)科門類：工學(xué)學(xué)科專業(yè)名稱：機(jī)械設(shè)計(jì)及

2、理論論文答辯日期：2014年5月25日答辯委員會(huì)主席：評(píng)閱人：2014年月日摘要I摘要隨著電弧傳感器研究的深入，旋轉(zhuǎn)電弧傳感器由于結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)單；不受弧光、弧熱、磁場(chǎng)、飛濺等因素的干擾；焊接點(diǎn)是與檢測(cè)點(diǎn)統(tǒng)一的，消除了傳感器先行的問題；完全實(shí)時(shí)的電弧傳感器；更加良好的動(dòng)態(tài)品質(zhì)以及更加優(yōu)越的控制精度等優(yōu)勢(shì)加速發(fā)展，并在V型焊縫和角焊縫焊接生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。目前仍未有準(zhǔn)確的高速旋轉(zhuǎn)電弧傳感理論數(shù)學(xué)模型，建立其準(zhǔn)確理論數(shù)學(xué)模型有利于提高旋轉(zhuǎn)電弧傳感

3、偏差提取精度，提高旋轉(zhuǎn)電弧傳感跟蹤速度，對(duì)其進(jìn)一步推廣應(yīng)用有著重要意義。為了減小機(jī)器人對(duì)旋轉(zhuǎn)電弧傳感信號(hào)影響，以高精度雙軸機(jī)器人為旋轉(zhuǎn)電弧傳感器運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)，并設(shè)計(jì)了一款振動(dòng)小，結(jié)構(gòu)緊湊的新型旋轉(zhuǎn)電弧傳感器，以實(shí)現(xiàn)在狹小空間連續(xù)性工作和保證焊接過程穩(wěn)定，構(gòu)建了旋轉(zhuǎn)電弧傳感焊接系統(tǒng)，為下一步研究做準(zhǔn)備工作。針對(duì)旋轉(zhuǎn)電弧傳感焊接系統(tǒng)理論數(shù)學(xué)模型精度受電弧形態(tài)、焊接電源外特性、熔池形態(tài)、熔滴過渡類型影響較大且現(xiàn)有模型考慮不足使得模型精度均不高

4、的問題，為了改善旋轉(zhuǎn)電弧傳感器數(shù)學(xué)模型，本文先分析旋轉(zhuǎn)電弧熔滴過渡過程中熔滴受力以及熔滴過渡軌跡并解釋其對(duì)系統(tǒng)模型的影響，再分析旋轉(zhuǎn)電弧焊接熔池形狀并解釋其對(duì)系統(tǒng)模型的影響，利用雙線激光視覺傳感器采用圖像處理技術(shù)、曲面擬合技術(shù)對(duì)熔池形狀進(jìn)行三維重建，獲得熔池上表面形狀。然后根據(jù)焊接系統(tǒng)等效電路模型、焊絲動(dòng)態(tài)熔化模型和焊絲端部模型得到焊接電流、焊絲干伸長和弧長變化關(guān)系建立了更精確的旋轉(zhuǎn)電弧傳感焊接系統(tǒng)模型，為焊縫偏差識(shí)別提供理論基礎(chǔ)。為了

5、驗(yàn)證結(jié)構(gòu)的合理性和保證傳感器使用的可靠性，利用PROE和MSC.ADAMS軟件對(duì)新型旋轉(zhuǎn)電弧傳感器進(jìn)行了仿真分析，結(jié)果表明旋轉(zhuǎn)電弧傳感器結(jié)構(gòu)有效且可靠。基于高精度雙軸機(jī)器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感焊接系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)電弧焊理論模型及PID控制策略，建立其系統(tǒng)虛擬樣機(jī)聯(lián)合控制仿真模型，采用特征平面法獲取焊縫偏差，整定PID參數(shù)控制雙軸機(jī)器人移動(dòng)平臺(tái)，進(jìn)行焊接跟蹤仿真。這種仿真策略為焊接自動(dòng)化水平的提升貢獻(xiàn)新思路，同時(shí)驗(yàn)證了本文建立的旋轉(zhuǎn)電弧傳感器數(shù)學(xué)模型可