【摘 要】
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管道运输是目前我国重要的油气运输方式,而自保护药芯焊丝焊接作为我国管道建设的主要焊接方式之一,发挥着重要的作用。为了进一步提高自保护药芯焊丝在管道全位置自动焊接过
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管道运输是目前我国重要的油气运输方式,而自保护药芯焊丝焊接作为我国管道建设的主要焊接方式之一,发挥着重要的作用。为了进一步提高自保护药芯焊丝在管道全位置自动焊接过程中的自动化水平,本文研制了基于自保护药芯焊丝的管道全位置自动焊机焊缝跟踪系统。根据对电弧传感器理论的研究,结合自保护药芯焊丝自身的熔滴过渡特点和焊接参数事变性等因素,确定整个焊缝跟踪系统的整体方案。本文的焊缝跟踪系统包括信号传感器、信号预处理、控制系统、机械系统等部分。在焊缝偏差识别方面,焊枪的左右偏差采用电流信号区域积分差值判断方法；高度偏差采用电压信号的全域积分差值判断方法。由于要求整个焊缝跟踪系统具有很强的实时性,且数据处理量较大,本文中数据处理和控制策略的运算由DSP完成,最终的控制输出采用PLC控制机械系统,之间的数据传输采用232通信。高性能数字信号处理器(DSP)作为整个控制系统的信号处理和控制策略核心部件,以TMS320F2812DSP芯片为处理器设计了焊缝跟踪系统的硬件系统,包括整个DSP系统的最小系统和外围电路设计,并采用C语言编程完成平台实现。运用PLC控制步进电机完成对焊枪的纠偏,其纠偏量来自DSP系统的控制输出。采用NI公司的LabVIEW软件和DSP通信完成对焊接过程中的数据实时显示和分析。由于焊接过程中具有很强的非线性和时变性,所以在本文中信号处理采用中值滤波、均值滤波和小波滤波组合滤波方式,完成对输入信号的信号预处理。控制方法运用模糊神经网络控制,然后利用遗传算法进行参数优化,完成控制参数的确定。运用MATLAB软件的Simulink寸滤波算法和控制算法进行仿真,验证其性能和正确性。最后通过焊接试验验证焊缝跟踪系统是否有效。
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