基于變面積式渦流傳感器焊縫跟蹤系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著社會(huì)現(xiàn)代化的發(fā)展，焊接自動(dòng)化和智能化已經(jīng)成為現(xiàn)代化發(fā)展的必然要求，其中焊縫自動(dòng)跟蹤是關(guān)鍵問(wèn)題。而傳感器技術(shù)是實(shí)現(xiàn)焊縫跟蹤的核心問(wèn)題之一。本文對(duì)電感檢測(cè)和電容檢測(cè)原理進(jìn)行了研究，了解了電渦流傳感器的物理特性，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種能夠檢測(cè)面積變化的變面積式渦流傳感器，這種傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制精度高、無(wú)機(jī)械震動(dòng)、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。本文利用此傳感器對(duì)面積變化的檢測(cè)實(shí)現(xiàn)了平板對(duì)接和搭接焊縫的自動(dòng)跟蹤，并且克服了錯(cuò)邊的問(wèn)題。
　　首先

2、提出了一種基于電容電感復(fù)合橋式焊縫跟蹤傳感器方案，介紹了電容檢測(cè)和電感檢測(cè)原理，并對(duì)傳感器的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了分析，根據(jù)傳感器的數(shù)學(xué)模型建立了simulink模型，對(duì)傳感器的影響因素進(jìn)行了仿真分析，最后分別對(duì)電容檢測(cè)和電感檢測(cè)進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)驗(yàn)證采用此種方案實(shí)現(xiàn)焊縫自動(dòng)跟蹤難度很大，但在探索過(guò)程中加深了對(duì)電感檢測(cè)的了解，在此基礎(chǔ)上本文作者提出了另一種傳感器方案：基于渦流傳感器原理的變面積式渦流傳感器。
　　然后在渦流傳感器原理的基礎(chǔ)上

3、詳細(xì)分析了變面積式渦流傳感器，對(duì)傳感器的等效電路進(jìn)行了簡(jiǎn)化計(jì)算，得出了傳感器的數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用MATLAB的simulink進(jìn)行了仿真分析，知道了傳感器輸出信號(hào)與各個(gè)影響因素之間的關(guān)系，為后續(xù)的數(shù)據(jù)處理提供了理論基礎(chǔ)。
　　考慮到影響傳感器輸出信號(hào)的主要因素有面積和距離，結(jié)合前面的理論分析，本文提出了一種新型的數(shù)據(jù)處理方法——變量分離。通過(guò)對(duì)兩個(gè)傳感器輸出信號(hào)進(jìn)行變量分離，得到了一個(gè)因變量和一個(gè)自變量（面積）一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系式，而面積

4、的變化反應(yīng)焊炬位置的偏差，通過(guò)判斷偏差即可實(shí)現(xiàn)焊縫自動(dòng)跟蹤。本文先對(duì)變量分離算法進(jìn)行了設(shè)計(jì)，然后利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回代驗(yàn)證其正確性，最后對(duì)變量分離算法進(jìn)行了優(yōu)化，得到了一種適應(yīng)性強(qiáng)、變量分離效果好的變量分離算法。
　　最后根據(jù)本系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的硬件電路，在硬件的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了相應(yīng)的軟件，完成了整個(gè)基于變面積式渦流傳感器焊縫跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制作，并利用此系統(tǒng)進(jìn)行了平板對(duì)接和搭接的焊縫跟蹤試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了本文提出的焊縫自動(dòng)跟蹤方案