1、立设置补偿控制系统。在三向旋转头上安装两套十字滑台，两套十字滑台分别对型接头的两侧进行跟踪，十字滑台的两个轴即为轴轴，分别补偿焊缝偏差的偏差。补偿结构的机械结构如图所示。轴轴轴轴弧板十字滑台十字滑台三向旋转头图两侧跟踪补偿结构的机械结构图对补偿结构的控制系统，本平台采用跟踪补偿独立控制器，方面在对轴的控制上，与运动控制器分离，运动控制器负责三维路径的拟合，补偿控制器负责跟踪补偿控制，各自对相关电机进行控制另方面采用运动控制器的接口进行通信，使三维路径拟合和焊缝跟踪补偿结合起来，拟合路径的基础上增加补偿，提高精度，整个平台的跟踪补偿控制系统如图所示。华中科技大学硕士学位论文工控机运动。
2、输出的电机速度信号，实现高精度焊缝跟踪。焊缝跟踪系统同焊缝位置检测传感器配合使用，最大的跟踪速度可以达到米分钟，路径的跟随精度可达。跟踪补偿系统的控制流程图如图所示。华中科技大学硕士学位论文焊接开始判断焊缝位置是否偏离是焊缝跟踪控制接口接受监测信号否输出十字滑台运动纠正信号双光束焊接控制器对运动纠正信号做整定整定后的焊接控制信号驱动放大单元放大控制信号，驱动十字滑台焊接是否完成焊缝跟踪结束是否十字滑台焊接运动十字滑台焊接运动焊缝跟踪传感器实时位置监测焊缝跟踪传感器实时位置监测三维形焊缝激光束激光束否图跟踪补偿控制流程图焊缝跟踪系统和工控机通过网线通信，可以在工控机上根据用户需求，设。
3、点在测量坐标系中的偏差，焊接偏差可以采用两种方式来实现跟踪补偿，即分解式和独立式，两种控制方式的控制框图如图所示。偏差分解式补偿原理是将测量系统反馈回来的偏差，通过控制算法，将计算结果分解到原有的运动轴上，与轨迹规划的结果叠加，形成新的焊接轨迹。偏差分解式补偿原理的有点是不需要额外的补偿轴，将测量的偏差结果通过分解的方式纠正原有轨迹，简化了机械结构，整个系统相对简单，缺点是需要单独的偏差分解模块，偏差分解的算法控制要求高，实时性高，且与原焊接轨迹的叠加需要额外的接口，对控制系统要求高。独立式偏差补偿原理是建立独立的偏差补偿机构，通过偏差测量技术，设立独立偏差分解式补偿原理焊缝测量反。
4、控制器数字量模块进给轴伺服驱动单元双光束焊接机床本体位置检测装置进给电机十字滑台电机组跟踪补偿控制器输入输出装置焊缝位置检测传感器工控机多轴控制模块模拟量模块通信模块十字滑台电机组二焊缝位置检测传感器跟踪补偿轴驱动单元图跟踪补偿控制系统图两套焊缝位置检测传感器分别装在两路十字滑台上，两个激光焊头分别分布在两侧，激光束与筋板成定的角度。传感器的摄像机拍到条纹图像后，将图像信息发送给焊缝跟踪控制系统处理，经系统内部的图像处理算法，可输出两组每组十字滑台电机由两个电机控制，每个电机由路信号控制，共四路速度偏差模拟量信号，此信号送予运动控制器的模拟量模块，经用户设定参数后，修正多轴控制模块。
5、运动停止数据采集关闭程序本章小结华中科技大学硕士学位论文型接头的焊缝实时测量与跟踪闭环控制技术型接头的焊缝偏差测量技术三维型接头的激光焊接质量和效率直接影响航空航天领域的发展速度和激光焊接技术的应用推广。般无约束情况下，高强铝合金型接头结构采用激光焊接时容易出现变形气孔裂纹和焊缝成形等问题，复杂三维型接头还存在加工路径难以确定，路径拟合精度低，变形量大等问题。目前,实现形焊缝焊接的设备存在严重不足维形焊缝复杂多变，必须灵活加工，且精度要求高，现有设备难以加工型接头的双路焊接要求两侧的焊接点必须同时对准焊缝，这在原有的约束条件上增加更大的难度，仅仅靠三维路径规划技术也难于满足要求在实。
6、到焊缝慢慢偏离了焊接点。图不开启跟踪补偿焊接点偏离过程第二组为跟踪实验组，在模拟焊接过程中开启实时跟踪补偿，两侧的偏差检测传感器同时工作，然后在焊接头上方安装高速摄像机，摄像机拍摄的结果同步上传到检测显示器上去，通过录制显示器的跟踪过程，得到实时跟踪补偿效果如图所示，模拟焊接速度同样为。图装夹具与补偿系统的实验过程图华中科技大学硕士学位论文焊缝激光焦点图开始跟踪补偿效果由图中实验结果显示，两个显示器中的蓝色十字交叉线为实际焊接中的激光焦点，黑色的竖线为实际焊缝，通过跟踪补偿系统的工作，能够时钟保证焊缝处于激光焦点处，且黄艳,李家霁,于东等系统型曲线加减速算法的设计与实现制造技术与床。
7、所示。视觉传感器是基于结构光的三角测量原理的传感器，拍摄到的是测量坐标系下的二维平面图像，而实际中的焊缝是机床坐标系下的三维位置信息。利用三角测量原理，可以把三维的空间坐标转换到平面的二维坐标中去，焊缝的测量坐标系与工件坐标系的关系如下图所示图测量坐标系与工件坐标系的关系传感器中的线结构光激光器打出的机构光，打在型接头的两侧，形成条空间折线，其中为三维焊缝上焊接点，机床坐标系下的位置坐标为同时相机将此结构光拍下，在视觉传感器在成像平面上形成的二维图像,根据三角测量原理，测量坐标系中焊接点图像坐标。为这样，把空间折线转化到图像上的平面折线，该转换过程遵循以下数学原理。将焊缝点位信息由。
8、电流环传递函数简化为Ⅰ型系统,然后计算速度环开环传递函数则速度环闭环传递函数为根据速度环闭环传递函数，代入到中求取系统响应的性能指标，得系统对单位阶跃响应的性能指标的数据为，上升时间最大超调量调整时间。根据数据得系统响应的快速性好，在实际应用中也能满足使用要求。焊件验证跟踪补偿验证跟踪补偿的实验装置包括焊接件装夹具跟踪补偿系统，装夹具与补偿系统的实验过程如图所示。华中科技大学硕士学位论文实验分为两部分，第部分为对照组，通过不开启跟踪补偿系统，可得在模拟焊接中焊缝慢慢偏离焊接点偏离过程如图所示。图中的两条蓝色十字线焦点为焊接点，黑色宽线为实际焊缝，模拟焊接速度为，可以看。
9、际生产中,由于工件的加工安装误差,以及工件的热变形等,往往使示教路径偏离焊缝,导致工件焊接跑偏加工报废。针对以上三点提出的现有技术水平的不足，本文采用双侧焊接的双路跟踪补偿控制技术，能够实时测量焊接过程中产生的焊接偏差，并控制跟踪轴补偿该偏差。图视觉传感器的结构图三维型接头的焊接偏差测量技术是基于结构光的视觉传感器实现的。，该传感器由个工业用相机和个能够发射结构光的激光器组成，激光器与工业华中科技大学硕士学位论文用相机成个角度安装，该角度保证工件上的结构光在视觉范围之内，相机拍摄下方的结构光条纹，通过光学滤光片其他杂光例如电弧光，进入相机的仅有结构光频率段的光。视觉传感器的结构如图。
10、馈伺服驱动运动机构伺服驱动运动机构偏差分解初始焊接轨迹规划运动控制器偏差轨迹输出焊缝变形扰动偏差独立式补偿原理初始焊接轨迹规划运动控制器伺服驱动伺服驱动伺服驱动伺服驱动调节机构调节机构补偿控制器接口电路焊接轨迹输出测量反馈环节焊缝变形扰动图两种偏差补偿方式的控制原理框图华中科技大学硕士学位论文的补偿控制器，由补偿控制器完成对偏差的跟踪补偿，而三维焊接轨迹的执行依然在原有的控制器和机械结构上。分解式偏差补偿原理的优点是针对焊接偏差，独立设置的跟踪补偿系统能够在高实时性高控制精度下完成补偿，能满足高精度，大型系统的控制要求。鉴于以上原理说明，本系统采用分解式补偿原理，针对测量出的偏差独。
11、三维机床坐标系转化至二维图像坐标系的数学转换模型如下式为华中科技大学硕士学位论文其中为平移矢量，为摄像机焦距，为与传感器安装角度相关的旋转矩阵式中为传感器安装位置在轴向的转角。以上两式中均经过安装位置的精确测量，相机内部的标定得到，将标定完成的参数代入上式，得到三维型接头的焊缝在图像测量坐标系下的位置，实际视觉测量图像如图所示。焊接点焊缝视觉测量区装夹区装夹区图视觉传感器测量图像华中科技大学硕士学位论文基于机器视觉的型接头双路跟踪补偿控制技术通过基于机构光的视觉传感器测量，得到焊接。
12、定焊缝跟踪系统的参数，例如跟踪速度路径平滑设定示教设定等，并能够实时动态显示焊缝跟踪的效果。实时跟踪补偿技术闭环控制性能分析视觉传感器拍摄的测量图像，经过跟踪控制器的分析，做位置环计算，将位置环的输出，即速度环的输入发送到运动控制器，运动控制器做速度环控制，其控制功能框图如图所示。华中科技大学硕士学位论文速度给定速度调节器电流调节器图中为反馈电动势，在本系统中由于其常数，忽略其动态影像，为速度环的反馈，为输出转矩，为负载转矩动态变化，是电机内部的参数，由选型后参数得到，为机械传动装置参数。速度环和电流环均采用控制器，其传递函数为则首先可以得到电流环的开换传递函数将。
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三维T型接头的六联动激光焊接及跟踪补偿技术毕业设计论文