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

1、分類號：密級：UDC：學號：405906111039南昌大學碩士研究生學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)學模型理論數(shù)學模型研究研究ResearchonTheeticalMathematicalModelofWeldingSystemBasedonHighSpeedRotatingArcSens羅香彬培養(yǎng)單位(院、系)：機電工程學院指導教師姓名、職稱：毛志偉副教授申請學位的學科門類：工學學科專業(yè)名稱：機械設計及

2、理論論文答辯日期：2014年5月25日答辯委員會主席：評閱人：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)緊湊簡單；不受弧光、弧熱、磁場、飛濺等因素的干擾；焊接點是與檢測點統(tǒng)一的，消除了傳感器先行的問題；完全實時的電弧傳感器；更加良好的動態(tài)品質(zhì)以及更加優(yōu)越的控制精度等優(yōu)勢加速發(fā)展，并在V型焊縫和角焊縫焊接生產(chǎn)中廣泛應用。目前仍未有準確的高速旋轉(zhuǎn)電弧傳感理論數(shù)學模型，建立其準確理論數(shù)學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，對其進一步推廣應用有著重要意義。為了減小機器人對旋轉(zhuǎn)電弧傳感信號影響，以高精度雙軸機器人為旋轉(zhuǎn)電弧傳感器運動控制平臺，并設計了一款振動小，結(jié)構(gòu)緊湊的新型旋轉(zhuǎn)電弧傳感器，以實現(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)，為下一步研究做準備工作。針對旋轉(zhuǎn)電弧傳感焊接系統(tǒng)理論數(shù)學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、曲面擬合技術對熔池形狀進行三維重建，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，為焊縫偏差識別提供理論基礎。為了

5、驗證結(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軟件對新型旋轉(zhuǎn)電弧傳感器進行了仿真分析，結(jié)果表明旋轉(zhuǎn)電弧傳感器結(jié)構(gòu)有效且可靠?；诟呔入p軸機器人旋轉(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)控制雙軸機器人移動平臺，進行焊接跟蹤仿真。這種仿真策略為焊接自動化水平的提升貢獻新思路，同時驗證了本文建立的旋轉(zhuǎn)電弧傳感器數(shù)學模型可