專利名稱：基于電弧擺動的氣體保護焊電弧跟蹤方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于電弧擺動的氣體保護焊電弧跟蹤方法，用于解決焊槍軌跡規(guī)劃與實際焊道的路徑偏差問題。
背景技術(shù)：
焊縫跟蹤作為焊接自動化裝備的一項重要技術(shù)，主要解決因定位精度、焊件加工精度、焊件尺寸重復(fù)精度以及焊接過程中的熱應(yīng)力引起的焊槍運動軌跡偏差問題。一般的機械式跟蹤精度比較低，而且受焊件表面粗糙度的影響，跟蹤探針磨損嚴(yán)重。精度比較高的激光視覺跟蹤容易受焊接過程中煙塵的影響，并且圖像采集器易受焊接弧光干擾。除此之夕卜，這兩種跟蹤方式均需在焊槍末端附加跟蹤裝置，降低了焊槍的靈活性。電弧跟蹤的機構(gòu)簡單，操作方便，然而普通電弧跟蹤需配備濾波器對采樣信號進行物理濾波，延長了信號響應(yīng)時間。理想的焊接電流曲線是平滑的，但是實際焊接中會出現(xiàn)飛濺、短路等影響電弧穩(wěn)定的現(xiàn)象，這時的焊接電流會出現(xiàn)瞬間的跳變(一般只有I 2個采樣值)。而這個瞬間值不能反映出焊接電流曲線的整體變化規(guī)律，是錯誤的，同時，它會影響該區(qū)間的濾波結(jié)果，如果這個結(jié)果在處于波峰或波谷位置(特征點)，就會影響到偏差的判斷。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明是為了解決焊槍示教軌跡與焊道之間的偏差問題而設(shè)計的，其目的在于提供一種高效、穩(wěn)定、可靠的焊縫跟蹤方式，以提高自動化焊接設(shè)備的加工柔性。基于電弧擺動的氣體保護焊電弧跟蹤方法，其特征在于包括以下步驟:步驟I)焊接開始后，焊槍開始沿垂直于焊縫方向做周期性擺動；步驟2)安置在焊接回路的電流傳感器對焊接電流進行實時采樣；步驟3)采樣數(shù)據(jù)在PC機內(nèi)進行濾波處理；步驟4)濾波數(shù)據(jù)在PC機內(nèi)進行偏差判斷，并轉(zhuǎn)化為偏差數(shù)據(jù)；步驟5)將偏差數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為運動指令，通過糾偏裝置進行焊縫軌跡的實時補償。所述步驟3)中濾波處理具體為:首先進行修正滑動中值濾波，然后進行周期均值濾波。所述修正滑動中值濾波包括以下步驟:I)根據(jù)每個采樣值的前2個數(shù)得到一直線函數(shù)，然后計算出下一個采樣值的推算值；2)對每個采樣值設(shè)定闕值限制；如果實際值超過闕值，則取推算值；如果實際值未超過闕值，則取實際值；其中，闕值是根據(jù)焊接電流和電弧擺幅設(shè)定的。
所述步驟4)中的偏差判斷包括以下步驟:1)以整數(shù)周期和整數(shù)加1/2周期的焊接電流值與焊接電流平均值分別做差值:A1=整數(shù)周期的焊接電流值-焊接電流平均值；A2 =整數(shù)加1/2周期的焊接電流值-焊接電流平均值；2)如果Al大于A2，電弧偏離焊道左側(cè)，則焊槍偏左；如果Al小于A2，電弧偏離焊道右側(cè)，則焊槍偏右；如果Al等于A2，焊槍未偏離焊道。所述步驟4)中的偏差數(shù)據(jù)包括焊槍偏離焊道的距離和焊槍的Z向偏差；
其中，焊槍偏離焊道的距離
權(quán)利要求
1.基于電弧擺動的氣體保護焊電弧跟蹤方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟I)焊接開始后，焊槍開始沿垂直于焊縫方向做周期性擺動； 步驟2)安置在焊接回路的電流傳感器對焊接電流進行實時采樣； 步驟3)采樣數(shù)據(jù)在PC機內(nèi)進行濾波處理； 步驟4)濾波數(shù)據(jù)在PC機內(nèi)進行偏差判斷，并轉(zhuǎn)化為偏差數(shù)據(jù)； 步驟5)將偏差數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為運動指令，通過糾偏裝置進行焊縫軌跡的實時補償。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電弧擺動的氣體保護焊電弧跟蹤方法，其特征在于: 所述步驟3)中濾波處理具體為:首先進行修正滑動中值濾波，然后進行周期均值濾波。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于電弧擺動的氣體保護焊電弧跟蹤方法，其特征在于: 所述修正滑動中值濾波包括以下步驟: 1)根據(jù)每個采樣值的前2個數(shù)得到一直線函數(shù)，然后計算出下一個采樣值的推算值； 2)對每個采樣值設(shè)定闕值限制； 如果實際值超過闕值，則取推算值； 如果實際值未超過闕值，則取實際值； 其中，闕值是根據(jù)焊接電流和電弧擺幅設(shè)定的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電弧擺動的氣體保護焊電弧跟蹤方法，其特征在于: 所述步驟4)中的偏差判斷包括以下步驟: 1)以整數(shù)周期和整數(shù)加1/2周期的焊接電流值與焊接電流平均值分別做差值:A1=整數(shù)周期的焊接電流值-焊接電流平均值； A2 =整數(shù)加1/2周期的焊接電流值-焊接電流平均值； 2)如果Al大于A2，電弧偏離焊道左側(cè)，則焊槍偏左； 如果Al小于A2，電弧偏離焊道右側(cè)，則焊槍偏右； 如果Al等于A2，焊槍未偏離焊道。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電弧擺動的氣體保護焊電弧跟蹤方法，其特征在于: 所述步驟4)中的偏差數(shù)據(jù)包括焊槍偏離焊道的距離和焊槍的Z向偏差； 1-1 ^ , W 其中，焊槍偏離焊道的距離ΔΓ -4~，W為電弧擺幅，單位為mm，In 1H ~lave 1為整數(shù)周期的焊接電流值，In+,/2為整數(shù)加1/2周期的焊接電流值，Iave為焊接電流平均值，^ (A, W，V) 為偏差系數(shù)；焊槍的Z向偏差=為焊接電流平均值，1(1為焊接電流預(yù)設(shè)值，σ (Α, 1OW)為偏差系數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于電弧擺動的氣體保護焊電弧跟蹤方法，其特征在于: 所述糾偏裝置為十字滑臺、直線運動單元或工業(yè)機器人。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于電弧擺動的氣體保護焊電弧跟蹤方法，包括以下步驟焊接開始后，焊槍開始沿垂直于焊縫方向做周期性擺動；電流傳感器對焊接電流進行實時采樣；對采樣數(shù)據(jù)進行濾波處理；濾波數(shù)據(jù)進行偏差判斷，并轉(zhuǎn)化為偏差數(shù)據(jù)；將偏差數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為運動指令，通過糾偏裝置進行焊縫軌跡的實時補償。本發(fā)明對采樣信號采用軟件濾波處理，響應(yīng)速度快，跟蹤精度高，并且雙重濾波方式降低了電弧不穩(wěn)定造成的信號突變，偏差補償量由已知焊接參數(shù)進行計算，不需要數(shù)據(jù)庫或?qū)＜蚁到y(tǒng)支持，降低焊接裝備對焊件加工精度的要求，是實現(xiàn)柔性自動化焊接的有效手段。
文檔編號B23K9/127GK103182589SQ201110451749
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者王琛元, 柳連柱, 吳強, 鄒媛媛, 趙明揚 申請人:中國科學(xué)院沈陽自動化研究所