铝合金螺旋管焊接自动成型装置的研制(4)
(2)焊接过程质量控制正在南经典柠制理论向智能控制理论方向发展，目前应用比较广泛的智能控制方法主要有模糊控制、人神经网络和专家系统。三种控制方法各有优缺点．将_者结合起米实现优势互补．是未来焊接智能控制理论发展的趋势。
(3)虽然各阿样接工作者提小了辑种各样的熔池控制方法，但至令仍来开发出完善的实川化控制系统，要想真正实现焊接工程闭环控制还有要进一步研究。
1.3.1执行机构的选择
控制系统工作现场环境恶劣, 焊接时焊机的行走速度比较低, 要求行走电动机具有良好的低速性能,同时有利于改善铝合金抗裂性;了为实现各种焊接轨迹要求焊机根据需要或走或停,要求电动机的惯性小,转矩大,能快速频繁启动,位置分辨率要高。根据这些要求,选择直流伺服电动机作为行走机构驱动电动机。
为了保证焊接过程的稳定性, 要求焊枪的摆动有较高的平稳性, 焊枪摆幅大小可调; 厚壁焊接往往需要多层焊, 提升机构应使连续多层焊得以实现, 并且保证焊接过程送丝连续, 不会出现未焊透或过烧现象。鉴于此, 选择步进电动机作为摆动机构和提升机构的执行元件。步进电动机可以实现连续调速的运行状态, 且有较广的调速范围; 利用步进电动机可直接组成简单的开环控制系统, 无需模拟和反馈环节就可以实现较高的精度。
1.3.2 控制器的选择
作为全位置焊接自动控制系统的控制器, 它不仅能产生PWM 脉冲信号, 同时必须能够采集反馈信号, 进行闭环位置和速度控制, 进行人机对话等。另外, 考虑到控制器外围电路扩展越少就越利于系统稳定, 因此控制系统中采用带PWM 信号输出的单片机作为控制器。
1.3.3 自动系统的特点
( 1) 作为系统核心的控制器单片机, 因其具有波形发生器而特别适合控制电动机,其处理运算速度比传统的8位机快, 能够很好地实现焊接过程的实时控制, 并且具有较高的性价比。
( 2) 在满足系统功能要求的前提下, 尽量降低时钟频率, 控制系统中采用了抗干扰的积分型复位电路。
( 3) 使用单字节指令比多字节指令稳定, 在多字节指令和程序空白区地方加入一些单字节指令, 如NOP指令, 效果显著。
( 4) 采用软硬件结合的“看门狗”技术, 能有效地监视程序陷入死循环故障, 中断和关闭故障。“看门狗”技术就是程序监视技术, 系统的应用程序采用循环运行方式, 每一次循环的时间是固定的。不断监视程序循环运行时间, 若发现程序超过设定的循环运行时间, 就认为程序进入了死循环, 然后强迫程序回到2080H 入口, 在2080H 入口安排一段出错处理程序, 使系统纳入正轨。
1.4 铝合金的特性及应用前景
铝合金具有比重小、比强度高、比刚度高、易于加工、良好的物理和化学性能等优点，耐腐蚀性能好、无磁性、成形性好及低温性能好，采用铝合金代替钢板材料焊接,结构重量可减轻50 %以上，因此,铝及铝合金除广泛的应用于航空、航天和电工等领域。铝及铝合金在车辆、船舶、建筑、桥梁、化工机械、低温工程和宇航工业等各种结构方面的应用在不断扩大，但国产化的铝合金和铝合金焊接材料均还存在着一定的差距。
1.5 课题研究内容及发展现状
铝合金螺旋管焊接自动成型工艺基本理论和方法，法格数控系统的基本使用与操作，铝合金螺旋管焊接自动成型的焊接工艺特点和焊接难点。设计双面双弧数控系统编程软件和硬件系统设计。
研究内容主要集中于铝合金螺旋管焊接自动成型装置的控制系统、图像采集摄像系统、参数采集系统。铝合金螺旋管自动焊接焊接方法使卷制成螺旋管状的铝合金带材向一个方向作周向旋转，以双面TIG焊枪对铝合金带材内侧外侧的接缝进行焊接。在铝合金带材卷制螺旋管的同时进行焊接作业，极大地提高了生产效率，实现了螺旋管焊接过程与CCD视觉传感一体化，焊接过程全程使用CCD视觉传感器进行跟踪采集图像，可以及时发现焊接过程中出现的问题，并采取相应的补救措施，极大地提高了生产效率增加了产品的质量。