电弧传感器技术在焊缝跟踪中的研究与应用

2、电弧传感焊缝跟踪技术

　　2.1焊缝跟踪的实现

　　以旋转电弧传感器为例，旋转电弧传感器将一周的焊炬运动离散为64个点，经过霍尔传感器的采集之后送给Ａ／Ｄ转换器件以提取各点的电流值。对这些电流值的分析得到当前焊枪下的焊道的信息，当焊缝的左右偏差和高低变化的数值计算出来后，通过固高公司生产的四轴运动控制器来控制小车车体和十字滑块的协调运动，运动器的核心是ADSP2181数字信号处理器，实现高性能的控制计算，包括实时轨迹规划，位置，速度或加速度控制，主机命令处理和本身I／O管理，实现焊缝的精确跟踪。

　　2.2 控制设计

　　2.2.1控制方法

　　整个控制系统采用模糊控制、PI控制、bang-bang控制相结合的方法：设置两个不同的阈值，在误差超过大阈值时用bang-bang控制；小于大阈值而大于小阈值时用FUZZY，在误差接近0时用PI方法，加入积分以消除最终误差。

　　a 模糊控制

　　当大于大阈值值而大于小阈值的时候，采用模糊控制，取偏差e和偏差的变化ec作为作为模糊控制的输入量，经模糊推理后得到输出的控制量。根据模糊控制规则表，制定出合适的论域，然后我们就可以用重心法解模糊求出控制量U。

　　b PI控制[９]

　　当系统偏差很小时采用PI控制，取偏差e作为输入量，则根据PI控制算法得到控制量U的计算公式如下：

　　U（k）=U（k-1）+Kp＊（e（k）-e（k-1））+Ki＊e（k）　　　　　（3）

　　c bang-bang控制

　　当系统的偏差很大时采用bang-bang控制，取偏差e和偏差的变化ec作为输入量，根据bang-bang控制的算法，我们可以得到控制量U。

　　2.2.2控制器结构

　　图4 控制器结构图

　　文献[10]设计了FUZZY、FUZZY-P及FUZZY-PI等多种控制方法在水平直线V字焊缝上进行多次实验。旋转电弧能够进行弯曲焊缝的跟踪。