電弧傳感器焊縫跟蹤系統

　　圖3 PID控制器仿真結果圖

　　3、電弧傳感焊縫跟蹤技術

　　3.1 焊縫跟蹤的實現

　　以旋轉電弧傳感器為例，旋轉電弧傳感器將一周的焊炬運動離散為64個點，經過霍爾傳感器的采集之后送給A/D轉換器件以提取各點的電流值。對這些電流值的分析得到當前焊槍下的焊道的信息，當焊縫的左右偏差和高低變化的數值計算出來后，通過固高公司生產的四軸運動控制器來控制小車車體和十字滑塊的協調運動，運動器的核心是ADSP2181數字信號處理器，實現高性能的控制計算，包括實時軌跡規劃，位置，速度或加速度控制，主機命令處理和本身I/O管理，實現焊縫的精確跟蹤。

　　3.2 控制設計

　　3.2.1控制方法

　　整個控制系統采用模糊控制、PI控制、bang-bang控制相結合的方法：設置兩個不同的閾值，在誤差超過大閾值時用bang-bang控制;小于大閾值而大于小閾值時用FUZZY，在誤差接近0時用PI方法，加入積分以消除最終誤差。

　　a 模糊控制

　　當大于大閾值值而大于小閾值的時候，采用模糊控制，取偏差e和偏差的變化ec作為作為模糊控制的輸入量，經模糊推理后得到輸出的控制量。根據模糊控制規則表，制定出合適的論域，然后我們就可以用重心法解模糊求出控制量U。

　　b PI控制

　　當系統偏差很小時采用PI控制，取偏差e作為輸入量，則根據PI控制算法得到控制量U的計算公式如下：

　　U(k)=U(k-1)+Kp*(e(k)-e(k-1))+Ki*e(k)　(3)

　　c bang-bang控制

　　當系統的偏差很大時采用bang-bang控制，取偏差e和偏差的變化ec作為輸入量，根據bang-bang控制的算法，我們可以得到控制量U。

　　3.2.2控制器結構

　　圖4 控制器結構圖

　　設計了FUZZY、FUZZY-P及FUZZY-PI等多種控制方法在水平直線V字焊縫上進行多次實驗。旋轉電弧能夠進行彎曲焊縫的跟蹤。

　　4、電弧傳感器技術的應用狀況

　　電弧傳感器已經成為近些年來焊接自動跟蹤發展的熱點,同時隨著計算機技術及模糊數學等相關學科的發展，旋轉電弧傳感器已經步入實用的階段，如清華大學研制的旋轉電弧傳感器應用于東風汽車公司的汽車貯氣筒環縫的自動焊中。南昌大學將高速旋轉電弧傳感器安裝在焊接機器人上實現了焊縫的自動跟蹤。而國外電弧傳感器的應用較為成熟和廣泛，如德國CLOOS的ROMAT 76SW型機器人和日本松下的Pana—Robo型機器人就安裝了擺動式電弧傳感器,韓國的HANGIL Autowelding公司生產的旋轉電弧傳感器可用于弧焊機器人和自動焊中。以上說明電弧傳感器是有著廣泛的應用前景的。

　　5、結束語

　　隨著電子技術、智能技術、網絡技術、機器人技術等的進一步發展，焊縫跟蹤技術將要沿著網絡化、智能化的方向發展。電弧傳感器術將在焊縫跟蹤技術中得到更加廣泛的應用。