比色测温技术在弧焊机器人过程辨识中的应用.pdf

比色测温技术在弧焊机器人过程辨识中的应用范咏梅1,李亮玉2 (; ) 摘要:研究了弧焊机器人GMAW(Gas Metal ArcWelding,熔化极气体弧焊)动态过程。采用比色测温仪对温度场特定点温度进行采集。采用面积法对送丝速度和测温点温度之间的模型进行了辨识,仿真结果表明,该模型准确地反映了输入输I叶{的关系,仿真数据与实验数据的均方差仅为3%。关键词:比色测温;面积法;系统辨识 Application ofColormetric Thermometry inProcess Identification ofAreWelding Robot FAN ,LI Abstract:The dynamic prograss of arc—welding robot GMAW stationary location temperature measured by colourimetric temperature measurement model between weld feed speed and temperature identified by the way of area simulation result shows thatthe control model reflectstherelation between input and output and that the error between simulation dateand testdate only Key words:colourimetric temperature measarement;area method;system identification 1 引言焊接的过程是一个弧焊电源产热和工件吸热以及散热的热过程,弧焊热过程决定了焊缝的宏观质量和微观质量,因此在焊接质量控制的研究中,能够对反映热过程的焊接温度场实时监测就显得极为重要fJl。传统GMAW自动焊接通常采用恒定规范,导致在焊接过程中发生干扰时,热平衡被破坏,焊接效果变差。本文采用比色测温技术,极大降低了焊接过程中的弧光干扰,成功对焊接温度场特定位置的温度进行了提取。并且对GMAW中送丝速度与焊接温度之间的关系模型进行了辨识,确立了它们之间的特征动态模型,进而为实现弧焊机器人 GMAW过程控制提供了理论依据。目前采用的辨识方法主要有经典辨识方法和现代辨识方法。其中,经典的辨识方法又包括阶跃响应法、脉冲响应法、频率响应法、相关分析法和谱分析法等。现代的辨识方法有最小二乘法、状态估计和极大似然法等。根据GMAW焊接的实际条件考虑,采用阶跃响应法对模型辨识比较方便,而利用阶跃响应曲线来确定系统动态模型的具体方法也很多,常用的有近似法、半对数法、两点法、面积法和曲线拟合法等。为此本文选用面积法对系统进行了辨识,得到了比较准确的送丝速度与温度之间的控制模型。 2 系统构成开发的机器人GMAW焊温度检测和控制系统如图1所示,机器人GMAW焊温度检测和控制系统主要由四部分构成,S(Central Con