數(shù)字化微束等離子弧焊機(jī)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(nèi)的微束等離子弧焊機(jī)已經(jīng)達(dá)到一定的數(shù)字化程度，但目前國內(nèi)微束等離子弧焊機(jī)的研究主要集中于焊機(jī)的數(shù)字化程度，沒有實(shí)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(diǎn)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(diào)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(shù)來實(shí)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(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。針對以上多任務(wù)的焊接過程

2、，它需要采用多個設(shè)備來共同實(shí)現(xiàn)，而多設(shè)備共同完成多個任務(wù)就存在多設(shè)備的集成和多任務(wù)的協(xié)同問題。因此，對于數(shù)字化微束等離子弧焊機(jī)控制系統(tǒng)的集成化研究具有很現(xiàn)實(shí)的意義，實(shí)現(xiàn)超薄板焊接多個設(shè)備控制系統(tǒng)的集成和多任務(wù)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(jìn)工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，提高焊接的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。
　　本文對數(shù)字化微束等離子弧焊機(jī)控制系統(tǒng)的集成化進(jìn)行了研究，其研究內(nèi)容主要包括控制系統(tǒng)的集成結(jié)構(gòu)、集成通信和多任務(wù)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(diào)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(wù)，提出了基于焊接多任務(wù)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(jié)構(gòu)，分析了不銹鋼超薄板焊接過程中的多個設(shè)備共同實(shí)現(xiàn)不同焊接任務(wù)的過程。然后以每個焊接任務(wù)為主題，分別研究了基于各個焊接任務(wù)的控制系統(tǒng)的集成結(jié)構(gòu)，并分析了每個任務(wù)實(shí)現(xiàn)過程。最后，針對系統(tǒng)運(yùn)行時的電路干擾問題，分

4、析討論了控制系統(tǒng)集成結(jié)構(gòu)的硬件抗干擾措施，為不銹鋼超薄板焊接過程的正常進(jìn)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(dǎo)致超薄板工件在焊接過程中容易發(fā)生變形這一特點(diǎn)，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(diǎn)，借助垂直照射的輔助光源，對不銹鋼超薄板的變形進(jìn)行采集和處理，成功識別出不銹鋼超薄板的變形量信息。基于超薄板變形帶來的熱輸入變

5、化，研究了保證焊接熱輸入不變的協(xié)同控制機(jī)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(dá)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(jìn)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(yuǎn)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(zhì)量?；谝曈X傳感系統(tǒng)所采