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52 ．焊接质量控制与管理． 焊接技术 第42卷第4期2013年4月 文章编号：1002—025X(2013)04—0052-04 改进的积分差值法在焊枪工作角检测中的应用 曾智英1，张 华2，叶艳辉2，吴 恙2 (1．南昌大学信息工程学院电子系，江西南昌330031；2．南昌大学江西省机器人与焊接自动化重点实验室，江西南昌 330031) 摘要：焊枪工作角的检测是改善焊接质量和实现焊缝跟踪的重要因素。文中首先建立了焊枪工作角和偏差变化与旋转电弧弧长变化的 数学模型，并进行Matlab仿真；其次，介绍了焊枪工作角检测理论，通过采用对区间加权的焊枪电流积分差值法，从旋转电弧信号中 获取反映焊枪姿态信息的特征值。最后，在理论推导和仿真的基础上，得到了焊枪工作角检测与焊缝偏差无关的结论。 关键词：旋转电弧传感器；焊枪工作角检测；积分差值；焊枪姿态 中图分类号：TG444 文献标志码：B 高了快速响应特性，使其在自动控制领域占有重要 O序言 的地位。 对于V形坡口工件，在焊接过程中，焊丝始终 目前的大多数研究工作主要集中在焊缝偏差和 沿着坡口中心线运动是获得良好焊接质量的关键。 倾角即行走角检测方面，关于焊枪工作角检测的研 焊枪的姿态信息主要包括焊缝偏差、焊枪行走角和 究很少。文中采用对区间加权的焊枪电流积分差值 焊枪工作角，焊缝偏差检测是实现焊缝跟踪的必要 法来检测焊枪工作角，建立了水平焊缝偏差、焊枪 条件．而对焊枪行走角和工作角的检测是进行焊枪 工作角与弧长变化对应的数学模型，并利用Matlab 姿态控制的必要条件。旋转电弧传感器具有实时性 进行仿真，从理论上论证了利用改进的积分差值法 强、可达性好、抗弧光辐射、耐高温及抗强磁场的 对焊枪工作角进行检测过程的正确性。 能力强等特点。旋转电弧传感器的高速旋转特性提 1 电弧长度数学模型及仿真 收稿日期：2012—08—03 由文献[1]，[2]可知，行走角即焊丝轴线与 基金项目：江西省对外科技合作项目(2010EHA02100) 焊缝法平面所夹的角：工作角即焊丝轴线在焊缝法 网络与焊机监控中的项目较少．设计中尚有改进之 [41石家骏，钟俊，易平，等．基于Zigbee的无线抄表系统网关 处，下一步将对WIA—PA网络的安全性进行深入研 究。 与设计[J]．自动化与仪表，2009(7)：17-21． 参考文献： 表技术与传感器，2011(4)：60—62． [1]王 春，廖映华，刘高君，等·基于zigbee和CAN总线的多焊机 [7]汪勇，殷志祥，丁 啸，等．基于WIA和GPRs的无线网络 群控系统设计[J]·焊接技术，2012,41(1)：34—36‘ 煤矿安全监测系统设计[J]．煤碳工程，2叭O(11)：8一10． 『2]朱俊杰，杨成本，蔡艳，等．基于ZigBee技术的焊接电源群组 化监测系统设计[J]．电焊机，2011，41(1)：25—27． [3]张建勋，巩水利，李晓延，等．轻金属焊接学术前沿及其研究领 作者筒介：刘刚(198l一)．男，河南新乡人，硕士，助教，主要 域[J]．焊接，2008，12(23)：258—261． 从事自控设备的研究与设计．就职于河南机电高等专科学校自控系． 万方数据 平面上的投影与工件表面法线所夹的角，两者取值范 围均为[一90。，90。]，焊枪前倾时取“+”，后倾时取 “一”。如图1所示，焊枪轴线z2轴在’，。o省。面上的投 影与t