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基于磁控电弧传感器的搭接焊缝跟踪方法研究

作　者: 向小明
导　师: 洪波
学　校: 湘潭大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 磁控电弧传感器 小波滤波 搭接坡口 焊缝跟踪
分类号: TG409
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


焊接作为工程机械中不可缺少的加工方法，在国民经济生产中发挥了至关重要的作用，随着人口的增长，对物质的需求也不断膨胀，人类生活中的衣食住行等方面虽然跟焊接技术没有直接联系，但是其生产，运输，销售等各个环节都会使用到焊接技术，可以说焊接已融入当今人类的生活，但是大多数焊接技术还停留在传统的手工焊上，已经无法满足当今社会的高速发展需求，现阶段急需科技含量高，附加值高的自动化智能化焊接技术。因此本论文根据当前焊接领域的发展情况，针对磁控电弧传感器工作原理，设计一种新型的横向交变磁控电弧传感器，并在此基础上把磁控电弧技术应用于搭接坡口的焊缝跟踪研究上，为实现焊接的自动化和智能化做出积极贡献。本论文研究的主要内容如下：1、对搭接焊磁控电弧传感器的各电路进行了相关设计与制作实现，包括励磁电源、定位脉冲、信号的获取与滤波部分。2、对新型搭接焊磁控电弧磁场发生装置的结构进行了设计，分别采用AutoCAD对其进行了二维设计、Pro/Engineer进行了三维构造,为其制作成型提供了理论基础。3、建立了横向交变磁场下摆动幅度数学模型，并从理论和实验方面对焊缝熔宽和电弧摆幅关系进行了相关研究，分析了各因素对电弧摆弧的影响。4、对磁控电弧搭接焊传感信号的提取、滤波处理以及焊缝偏差识别方法进行深入研究，在信号处理上选定小波阈值降噪滤波处理方法，在焊缝偏差识别上针对搭接坡口特点和磁控电弧摆动规律，提出了一种基于中点均分面积积分单边比较法和焊枪控制法相结合的焊缝偏差控制方法。5、介绍了磁控电弧传感器焊缝跟踪系统的组成和实现方式，并分别进行了单边直线、左斜、右斜和双转折搭接焊缝的跟踪实验，实验取得良好效果，验证了磁控电弧传感器焊缝跟踪方法在搭接焊缝上的可行性。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-15
  1.1 研究的背景和意义  9
  1.2 搭接焊研究综述  9-11
  1.3 焊缝跟踪传感器概述  11-14
    1.3.1 附加式传感器  12
    1.3.2 电弧传感器  12-14
  1.4 本论文研究的内容  14-15
第2章 搭接焊磁控电弧传感器的电路设计与实现  15-23
  2.1 概述  15
  2.2 横向交变磁场概述  15-16
  2.3 横向交变磁场的产生  16
  2.4 励磁电源的设计  16-21
    2.4.1 波形发生器及功放电路的设计  16-20
    2.4.2 定位信号的设计  20-21
  2.5 信号的获取  21-22
  2.6 本章小结  22-23
第3章 搭接焊磁控电弧传感器设计与摆幅影响因素的研究  23-41
  3.1 概述  23
  3.2 原磁场发生装置  23-25
  3.3 新磁头设计的特点  25
  3.4 励磁装置的设计  25-33
    3.4.1 励磁铁芯的设计  25-27
    3.4.2 励磁线圈的设计  27-28
    3.4.3 线圈匝数计算  28-29
    3.4.4 励磁角度与磁极宽度的选择  29-31
    3.4.5 磁头冷却设计  31
    3.4.6 磁头的绝缘和密封设计  31-32
    3.4.7 焊枪体的设计  32-33
  3.5 新磁场发生装置  33-34
  3.6 横向交变磁场下电弧摆动幅度的研究  34-40
    3.6.1 摆动幅度模型的建立  34-35
    3.6.2 各影响因素对电弧摆动幅度的影响  35-40
  3.7 本章小结  40-41
第4章 磁控电弧搭接焊信号滤波和偏差处理的研究  41-51
  4.1 概述  41
  4.2 磁控电弧搭接焊的信号处理  41-50
    4.2.1 磁控电弧搭接的信号分析  41
    4.2.2 磁控电弧搭接焊的信号滤波研究  41-47
    4.2.3 搭接焊焊缝偏差信号处理  47-50
  4.3 本章小结  50-51
第5章 移动焊接机器人系统构成与搭接焊缝跟踪实验  51-59
  5.1 概述  51
  5.2 移动焊接机器人系统构成  51-55
    5.2.1 移动机器人机构  51-53
    5.2.2 控制系统  53-54
    5.2.3 焊接系统  54-55
  5.3 焊缝跟踪实验  55-58
    5.3.1 实验目的  55
    5.3.2 实验条件  55
    5.3.3 实验结果  55-58
  5.4 本章小结  58-59
第6章 结论与展望  59-60
参考文献  60-63
致谢  63-64
附录  64

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 焊接、金属切割及金属粘接 > 焊接一般性问题 > 焊接自动化技术
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