數(shù)字化微束等離子弧焊機控制系統(tǒng)的集成化研究.pdf

1、隨著各類數(shù)字化元器件的快速發(fā)展，國內的微束等離子弧焊機已經(jīng)達到一定的數(shù)字化程度，但目前國內微束等離子弧焊機的研究主要集中于焊機的數(shù)字化程度，沒有實現(xiàn)對微束等離子弧焊控制系統(tǒng)的集成，不銹鋼超薄板自身材料的特點決定了對其焊接過程的控制精度要求很高。因此，不銹鋼超薄板的焊接時除了調整焊接電流、焊接速度等焊接參數(shù)外，還需要采用視覺傳感技術來實時檢測超薄板變形、邊緣毛刺和對接接頭中心線的偏差，同時還對電弧弧長進行適當調整。針對以上多任務的焊接過程

2、，它需要采用多個設備來共同實現(xiàn)，而多設備共同完成多個任務就存在多設備的集成和多任務的協(xié)同問題。因此，對于數(shù)字化微束等離子弧焊機控制系統(tǒng)的集成化研究具有很現(xiàn)實的意義，實現(xiàn)超薄板焊接多個設備控制系統(tǒng)的集成和多任務的協(xié)同控制，有利于提高其焊接過程的可靠性和穩(wěn)定性，同時也可以促進工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，提高焊接的質量和生產(chǎn)效率。
　　本文對數(shù)字化微束等離子弧焊機控制系統(tǒng)的集成化進行了研究，其研究內容主要包括控制系統(tǒng)的集成結構、集成通信和多任務的協(xié)

3、同控制三個方面。
　　針對焊接過程中的焊接電流、焊接速度、電弧弧長的調節(jié)，以及超薄板變形、毛刺和對接接頭中心線的檢測等多個焊接任務，提出了基于焊接多任務的控制系統(tǒng)集成概念。首先研究了數(shù)字化微束等離子弧焊控制系統(tǒng)的總體硬件集成結構，分析了不銹鋼超薄板焊接過程中的多個設備共同實現(xiàn)不同焊接任務的過程。然后以每個焊接任務為主題，分別研究了基于各個焊接任務的控制系統(tǒng)的集成結構，并分析了每個任務實現(xiàn)過程。最后，針對系統(tǒng)運行時的電路干擾問題，分

4、析討論了控制系統(tǒng)集成結構的硬件抗干擾措施，為不銹鋼超薄板焊接過程的正常進行提供了穩(wěn)定的硬件電路工作環(huán)境。
　　基于不銹鋼超薄板厚度薄、剛性小導致超薄板工件在焊接過程中容易發(fā)生變形這一特點，提出了一種非接觸式的超薄板變形檢測方法，即視覺傳感檢測方法。根據(jù)不銹鋼超薄板的變形位置在平行光照下表現(xiàn)出灰度值不同的特點，借助垂直照射的輔助光源，對不銹鋼超薄板的變形進行采集和處理，成功識別出不銹鋼超薄板的變形量信息?；诔“遄冃螏淼臒彷斎胱?/p>

5、化，研究了保證焊接熱輸入不變的協(xié)同控制機理，得出在超薄板發(fā)生變形時保證熱輸入不變的電流增量的計算表達式，從而有效的消除了變形帶來的焊接缺陷的產(chǎn)生。
　　針對不銹鋼超薄板在裁剪加工過程中不可避免的產(chǎn)生毛刺現(xiàn)象，采用視覺傳感系統(tǒng)對毛刺信息進行采集和處理，得出了毛刺的形態(tài)信息。由于不銹鋼超薄板厚度很薄，且對接接頭間隙僅為30-120um，而毛刺的大小遠大于工件的厚度和對接街頭間隙，因此毛刺的存在大大影響了焊接的質量。基于視覺傳感系統(tǒng)所采