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超声传感水下焊缝跟踪技术研究

作　者: 刘朝阳
导　师: 张晨曙
学　校: 南昌航空大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 水下焊接超声波传感器焊缝跟踪相关系数
分类号: TG409
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 32次
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内容摘要

水下焊接焊缝跟踪的困难在于能否判别焊缝的位置，传统的CCD视觉传感器在现实应用中还存在很多问题。超声波传感器由于在面对弧光等水下干扰时有自己的独特优势，将其运用在水下焊接焊缝跟踪中具有很高的科研价值和现实意义。课题是在超声波传感器的基础上对水下焊接焊缝跟踪的技术研究。本文首先讲述了一个自行研究设计的水下焊接焊缝跟踪系统硬件平台。平台主要有信号采集系统、焊接子系统和运动控制子系统三大部分组成。其次依据水下超声波传感器的技术特点和跟踪时候的测距需要，通过不断试验研究设计了一套基于信号分析为基础的水下超声波测距系统。最后运用多种方法对测量数据进行分析实现水下高精度测距进而实现水下焊缝跟踪自动控制。在测距系统中通过硬件和软件有效结合的方法实现信号滤波继而实现精确测距。整个过程运用MATLAB对发射和回波信号有效运算确定了信号的渡越时间，实现了对水下物体距离的测量。研究结果表明：滤波处理后的信号把原信号中所含有的噪声及混响信号都进行了有效的抑制，大量实验表明运用小波分析测距方法得到的测量值和实际值间的误差可以达到1mm内。同时系统以VISUALC++6.0为开发工具进行了软件开发，在多任务操作系统的基础上设计了一套界面功能较全的应用软件。在水下超声传感实验平台上做的大量实验验证。证明了超声波传感器水下焊接测距系统能在运动和静止状态下实现精确超声测距，这些为水下焊接过程中准确进行焊缝跟踪提供了理论依据。通过对V型坡口的检测实验证明了焊缝跟踪自动化控制是可以实现的。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-8
第1章绪论  8-19
  1.1 研究背景、目的和意义  8-9
  1.2 焊缝跟踪技术在国内的发展状况  9-11
  1.3 国内外研究现状  11-17
  1.4 课题研究的主要内容  17-19
第2章系统硬件组成及实现  19-31
  2.1 系统硬件组成  19-20
  2.2 焊接子系统  20-22
    2.2.1 焊机  20-21
    2.2.2 送丝机和焊丝  21-22
  2.3 信号发射接收及采集装置  22-24
  2.4 传动执行装置  24-25
  2.5 超声传感控制箱及控制方法  25-30
  2.6 本章小结  30-31
第3章超声传感水下测距及信号分析研究  31-47
  3.1 超声传感水下测距研究的意义  31-32
  3.2 互相关超声测距原理  32-34
    3.2.1 自相关函数与互相关函数  32-33
    3.2.2 水下互相关超声测距原理  33-34
  3.3 测距系统机构组成  34-35
  3.4 数字滤波及互相关运算  35-39
    3.4.1 数据采集  35-37
    3.4.2 数据的互相关运算  37-39
  3.5 双阈值法测距  39-40
  3.6 小波分析  40-44
    3.6.1 基于小波变换的超声波测距原理  40-41
    3.6.2 信号滤波  41-42
    3.6.3 小波基的构造  42-43
    3.6.4 测距实验及结果分析  43-44
  3.7 实验验证  44-46
    3.7.1 实验环境的选择  44
    3.7.2 实验数据分析对比结果  44-46
  3.8 本章小结  46-47
第4章超声传感焊缝偏差判断实验及控制方法  47-55
  4.1 实验设备  47-48
  4.2 数据采集实验  48-50
  4.3 实验数据分析  50
  4.4 控制方法  50-54
    4.4.1 控制原理  50-51
    4.4.2 控制方法确定  51-54
  4.5 本章小结  54-55
第5章成果与展望  55-56
参考文献  56-59
攻读硕士学位期间发表的论文  59-60
致谢  60-61

超声传感水下焊缝跟踪技术研究

内容摘要

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