Автоколебательные системы управления положением сварочной головки в автоматизированном процессе электродуговой сварки

• Автор: Ивутин, Алексей Николаевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 161 с. : ил.

Содержание
Введение.
1. Современное состояние теории и практики управления пространственным положением сварочной головки и постановка задачи исследования
1.1 Современные устройства для автоматического управления пространственным положением сварочной головки.
1.2 Системы управления положением сварочной головки по электрическим параметрам дуги.

1.3 Цели и задачи исследования.

2. Исследование автоколебательной системы управления положением сварочной головки.

2.1 Обоснование применения автоколебательной системы управления

положением сварочной головки и выбора метода проектирования

2.2 Математическая модель процесса сварки

2.3 Фазовый годограф релейной системы

2.4 Построение одноконтурной автоколебательной системы управления
положением сварочной головки методом фазового годографа.
2.5 Исследование автоколебательной системы управления положением
сварочной головки методом линеаризации
3. Проектирование двухконтурной автоколебательной системы управления положением сварочной головки
3.1 Проблемы управления положением сварочной головки по
нескольким контурам.
3.2 Двухконтурная автоколебательная система управления положением
сварочной головки..
3.3 Методика синтеза автоколебательных систем управления
положением сварочной головки
3.4 Сравнительный анализ автоколебательной системы управления
положением сварочной головки и системы с внешней модуляцией
Выводы.
4. Моделирование автоколебательной системы управления сварочной головкой с учетом реальных условий эксплуатации
4.1 Классификация и анализ возмущающих воздействий при сварке.
4.2 Автоколебательная система управления сварочной головкой при
сварке криволинейных стыков
4.3 Исследование автоколебательной системы управления сварочной
головкой при воздействии внешних возмущений.
5. Реализация системы автоматического управления процессом сварки i цифровой технике
5.1 Формулировка требований к цифровой системе управления
5.2 Математическое обеспечение автоматической системы управления
процессом сварки
5.3 Техническая реализация автоматической системы управления.
5.4 Экспериментальное исследование цифровой автоколебательной
системы управления сварочной головкой в реальных условиях
Основные результаты и выводы по работе
Список литературы


Сущность применения промышленного робота для сварки состоит в том, что субъективный элемент (человек) исключается, и искусство квалифицированного сварщика заменяется последовательностью так или иначе программируемых элементарных операций, позволяющих с достаточной точностью совершить требуемый процесс сварки. Наиболее распространенными на сегодняшний день являются роботы первого поколения, среди которых выделяются своими возможностями обучаемые роботы. Такие роботы способны выполнять заданную рабочую программу, возможно с минимальной коррекцией в зависимости от внешних условий [3]. Тем самым они полностью устраняют человека из сварочного производства в его промышленной стадии, чего невозможно добиться, например, при удаленном управлении, когда человек включен в контур обратной связи цепи «робот-изделие». Управление обучаемым роботом может вестись на специальном языке, с помощью фиксированных настроек (как, например, у промышленного робота «Версатран» [)), а также с помощью обучения прогоном — одним из развиваемых сейчас направлений автоматизации сварочного производства (особенно в азиатско-тихоокеанском регионе) []. При обучении прогоном сварщик обучает робот, направляя механизм наиболее быстрым способом, т. Колебания электрода записываются в память робот, и, после процесса обучения, он самостоятельно может осуществлять сваривание деталей. При этом возможно постоянное запоминание позиций и движений электрода, либо инициированная оператором запись критических позиций и конфигураций. Данный способ автоматизации сварочного процесса известен достаточно давно и был описан в [] как «программирование обучением» и классифицирован на два вида: механизированное и ручное обучение. Механизированное обучение широко используется в современных индуариальных роботах, где для управления перемещением робота используется специальный пульт. При ручном способе обучения оператору приходится самостоятельно перемещать механизмы робота в процессе обучения (рис. Рис. Ручной способ обучение робота К системам такого типа относятся, например, Unimate PUMA 0/0, Robovision II. Главные отличия роботов данной группы связаны с используемыми сенсорами и способностью систем к адаптации к изменяющимся внешним условиям. Обладая неоспоримым преимуществом — относительной простотой реализации и обслуживания, дешевизной, промышленные роботы первого поколения имеют и существенные недостатки. Главным из них является невозможность самостоятельного отслеживания сварного стыка и мини. Решением этих задач занимаются роботы второго и третьего поколения, обладающие координацией движения с восприятием или искусственным интеллектом [, ]. Для отслеживания процесса сварки такие автоматы используют различные способы: копиры, сенсоры, термодатчики, луч лазера. Большой практический интерес при дуговой сварке представляют способы построения автоматических систем поперечной коррекции электрода по стыку с бесконтактными электромагнитными, фотоэлектрическими и телевизионными датчиками, работающим непосредственно по линии стыка []. Электромагнитные датчики получают информацию о смещении стыка в результате изменения параметров магнитного поля, созданного в зоне стыка самим датчиком. Наиболее чувствительны такие датчики к превышению кромок. Превышение кромок вызывает смещение нуля датчика при отсутствии кривизны стыка Компенсация смещения нуля от перекоса кромок — наиболее сложная задача при разработке бесконтактных электромагнитных датчиков стыка []. На практике получили применение индуктивные и индукционные электромагнитные датчики стыка, а также датчики краевого эффекта электромагнитного поля в зоне стыка. Работа индуктивных датчиков основана на зависимости индуктивного сопротивления индикаторной катушки от ее расположения относительно стыка. Применение индуктивных датчиков требует точности сборки свариваемых кромок. При сборке недопустимы большие превышения кромок, а при работе следящей системы — изменения высоты датчика до детали, которая, как правило, поддерживается благодаря контактности датчика со свариваемой деталью.