鎢極氬弧焊焊縫跟蹤偏差測(cè)量與控制算法研究.pdf

1、焊接是目前制造業(yè)領(lǐng)域中非常重要的材料加工技術(shù)，它的應(yīng)用范圍非常廣泛，例如在機(jī)械制造、石油化工、交通運(yùn)輸、原子能和建筑工程等多種工業(yè)制造領(lǐng)域，焊接都起到非常關(guān)鍵的作用。隨著近年來對(duì)于焊接質(zhì)量的要求越來越高，提升焊接自動(dòng)化水平也迫在眉睫。焊縫跟蹤技術(shù)屬于焊接自動(dòng)化研究的一個(gè)重要領(lǐng)域。精確的焊縫跟蹤對(duì)于確保焊接質(zhì)量具有關(guān)鍵作用，而焊縫偏差（電弧與焊縫中心的偏差）檢測(cè)又是保證精確焊縫跟蹤的前提?；谝曈X傳感的焊接熔池圖像處理與焊縫識(shí)別技術(shù)是目前

2、焊縫跟蹤領(lǐng)域重點(diǎn)研究的一個(gè)方面。
　　視覺傳感技術(shù)模擬動(dòng)物視覺功能，通過圖像采集模塊采集焊接熔池圖像，并儲(chǔ)存到工控機(jī)，再經(jīng)過濾波、圖像增強(qiáng)、邊緣檢測(cè)等圖像處理手段來獲取焊縫的特征信息，并且可以同時(shí)進(jìn)行焊縫跟蹤和焊接質(zhì)量的控制，是未來焊縫跟蹤領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。在實(shí)際的焊接過程中，由于飛濺、強(qiáng)弧光、誤差等各種干擾因素的影響，易導(dǎo)致采集到的熔池區(qū)域圖像清晰度不足，這將對(duì)傳統(tǒng)圖像處理運(yùn)算過程產(chǎn)生嚴(yán)重干擾，造成提取到的焊縫位置信息不準(zhǔn)確。

3、
　　本課題采用鎢極氬弧焊自動(dòng)控制試驗(yàn)裝置，包括步進(jìn)驅(qū)動(dòng)模塊、圖像采集模塊、繼電器控制模塊、焊接裝置和試驗(yàn)工作臺(tái)等。首先，采用分區(qū)重組方法處理熔池區(qū)域圖像，共得到8個(gè)新信號(hào)，分別提取這8個(gè)新信號(hào)的均值、均方根、方差、峭度、偏度、形態(tài)因子和絕對(duì)偏差這7個(gè)時(shí)頻特征，構(gòu)成一個(gè)56維的統(tǒng)計(jì)特征空間，再利用PCA算法（Principal Component Analysis）將特征空間維度降低至3維，為建立焊縫偏差測(cè)量模型提供依據(jù)。然后，研

4、究徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論和自適應(yīng)神經(jīng)模糊推理系統(tǒng)，選取經(jīng)過主成分分析后累計(jì)貢獻(xiàn)率大于95％的前3個(gè)主成分，作為徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和自適應(yīng)神經(jīng)模糊推理系統(tǒng)的3個(gè)輸入量，建立焊縫偏差測(cè)量模型。最后，根據(jù)試驗(yàn)裝置的原理特性與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析，建立焊縫自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。研究常規(guī)PID（Proportional Integral Derivative）控制理論與遺傳算法，將二者結(jié)合，利用遺傳算法對(duì)PID控制器的三個(gè)參數(shù)進(jìn)行快速尋優(yōu)，再進(jìn)行