基于视觉传感的焊缝跟踪技术（二）

　　为了既保证稳定焊接， 又能快速纠偏， 设计了模糊PID 控制器 。 该控制器的思想是， 在不同的环境下， 调整PID 3 个参数的值， 使纠偏系统满足下列要求： 一是在偏差量较小时， 进行精细调节， 以防止超调和保持系统稳定为主要目标; 二是在偏差量较大时， 进行大步长纠偏， 使钨极尽快回到正常范围附近， 响应时间越短越好。

　　根据控制系统的稳定性和准确性原则， 为了提高控制器的稳定性和抗干扰性， 引入了误差预测， 即偏差量对时间的2 阶导数作为第3 输入量， 将该模糊PID 控制器改进为3 输入3 输出的控制器。

　　2 结果与分析

　　2. 1 平板直缝跟踪试验结果

　　本文设计了如图5 所示的双折线路径， 焊缝为2 块无坡口平板对接焊缝， 没有明显间隙， 示教轨迹与真实焊缝的偏差量控制在6 mm 范围内。 其中，双折线为实际示教路径， 中间的平直线为实际焊缝路径， 实际焊接路线为平直线周围波动的曲线。

　　试验结果表明， 跟踪控制效果非常明显， 尽管示教轨迹与焊缝中心有最大6 mm 的焊缝偏差， 但是通过焊缝自动跟踪系统的纠偏调节， 使枪尖投影点与焊缝中心的偏差能够控制在 0. 15 mm 范围内。

　　考虑到图像处理的误差， 实际跟踪误差在 0. 3 mm内。2. 2 法兰环缝跟踪试验

　　机器人进行了法兰的简易示教， 即1 圈只示教4 到5 个点， 随后进行跟踪试验， 同时对试验中所采集到焊缝偏差量数据进行了记录。 图6 为试验结果分析， 验证了法兰试验件焊接过程中焊缝跟踪控制技术的有效性。

　　试验结果数据显示其跟踪误差略大于平板焊接， 最大误差达到了 0. 2 mm. 考虑到图像处理误差， 真实误差在0. 35 mm 内。

　　3 结语

　　以弧焊机器人在脉冲T IG 焊接过程中应用的需求为研究背景， 以被动视觉作为传感方式， 研究了实时焊缝跟踪控制技术， 并且在生产中得到验证：