焊缝跟踪系统-信号采集-开题报告-精品Word文档下载推荐.doc

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设计（论文）题目焊缝自动跟踪系统设计

—信号采集

指导教师：

教授

2010年3月30日

毕业设计（论文）开题报告

1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写

2000字左右的文献综述：

文献综述

焊接是制造业中传统，重要的加工工艺方法之一，广泛地应用于机械制造，航空航天，能源交通，石油化工，建筑以及电子等行业。

随着科学技术的发展，焊接已从简单的构建连接或毛坯制造，发展成为制造业中的精加工方法之一，随着制造业的高速发展，传统的手工焊接已不能满足现代化高科技产品制造的质量、数量要求，现代焊接加工正在向着机械化，自动化的方向发展[1[1]胡绳荪.，焊接自动化技术及其应用[M]，北京：

机械工业出版社，2007。

]。

电子技术，计算机技术以及机器人技术的发展，为焊接自动化提供了十分有利的基础。

然而实现焊接自动化的关键在于研究一套高效率的焊缝自动跟踪系统。

焊缝自动跟踪系统由三部分组成：

传感器、控制器、执行机构。

焊缝跟踪系统中传感器是最重要的组成部分，应用于焊缝自动跟踪系统中的传感器主要包括：

电子式、光电式、电弧式和电磁感应式[2[2]王龙飞，CO-2气体保护焊焊缝自动跟踪系统研制[J]，焊接2008，（4）4~12。

焊缝跟踪系统因为传感器的不同分为电弧传感、接触传感、超声波传感、视觉传感，其中电弧传感直接利用电弧本身参数的变化作为跟踪信号，不需外加传感器，其实时性、灵活性最好，尤其适合焊接过程中低成本自动化的要求，但是电流变化和电弧长度之间的精确模型较难建立，焊缝信号检测比较困难[3[3]潘际銮，现代弧焊控制[M]，北京：

机械工业出版社，2000。

接触式传感是依靠在坡口中滚动或滑动的触指将焊枪与焊缝之间的位置偏差反映到检测器内，并利用检测器内装的微动开关判断偏差的极性，其结构简单、操作方便，不受电弧烟尘和飞溅的影响，但是对不同形式的坡口需不同探头，磨损大，易变形，点固点障碍难以克服[4[4]BobIrving,SensorsandControlsContinuetoClosetheLoopInArcWelding,WeldingJournal[J]，1999，（4），31～36。

超声波传感器是利用发射出的超声波在金属内传播时，在界面产生发射原理制成的，是一种比较先进的焊缝跟踪传感器，应用在跟踪系统中，跟踪的实时性好，但是由于传感器要贴近工件，不可避免地会受到焊接方法和工件尺寸等的严格限制。

另外需要考虑外界振动、传播时间等因素，对金属表面状况要求高，其应用范围也就受到限制[5，6[5]C．Umeagukwn,B．Maqueira,J．Jarzynski,Applicationofultrasonicsensorstoroboticseamtracking,IEEETrans,RoboticsAutomat[J]，1999，（3），337～344。

[6]胡绳荪，张绍彬，侯文考，焊缝跟踪中的非接触式中的超声波传感器的研究[J]，仪表技术与传感器，1996，

（2），5～6。

随着计算机光电技术的发展，焊缝跟踪引入了光电传感技术，与其他传感器相比，光电传感具有提供信息量丰富，灵敏度和测量精度高，抗电磁场干扰能力强，与工件无接触的优点，适合于各种坡口形状，而计算机技术和信号处理技术的不断发展，又使得其实时性容易满足，因而是一种很有前途的传感方法[7[7]潘际銮，陈武柱等，焊缝棱边双向激光自动跟踪系统[N]，焊接学报，1984，

（2）。

对焊接过程的实时焊缝跟踪的研究已不是一个新课题了,发达国家对弧焊过程的焊缝跟踪已进行了多年的研究和探索,取得了可观的成绩。

同样在过去的50年里，我国在焊缝自动跟踪方面也有了新的突破，技术水平不断提高，并取得了许多应用成果。

我国已发展了各种类型的传感器技术，控制坐标已从单坐标和双坐标发展到了多坐标。

50～60年代多采用接触跟踪，西安交通大学和三桥机车车辆厂是中国从事接触跟踪和电磁跟踪研究较早的单位。

60～70年代后期发展了电磁跟踪、光电跟踪、电弧跟踪、激光跟踪等非接触跟踪技术。

华中理工大学与湖北造船厂合作研制的全位置电磁跟踪气体保护焊机，跟踪精度达±

1mm。

华南理工大学与广州造船厂共同研制的电磁立式焊缝自动跟踪焊机，用在万吨轮的焊接上。

天水电气传动研究所和上海造船工艺研究所合作研制的光电跟踪装置，用于螺旋管焊接和船舶的焊接生产中。

哈尔滨焊接研究所与辽阳钢厂合作研制的激光跟踪装置用于螺旋管焊接自动生产线等。

80年代后期，微机跟踪和电视跟踪技术得到迅速发展，从而为传统焊接自动化向现代焊接自动化发展奠定了基础[8[8]王彬，中国焊接生产机械化自动化技术发展回顾[J]，焊接技术，2000，（3），38～41。

从70年代末开始，清华大学潘际銮院士对电弧传感焊缝跟踪做了大量研究。

80年代末，潘院士在电弧传感器结构及控制方面又进行了新的研究，研制出一种空心马达式高速旋转扫描电弧传感器，并成功地对一种无道轨的自动小车进行跟踪控制，获得了专利[7[7]潘际銮，陈武柱等，焊缝棱边双向激光自动跟踪系统[N]，焊接学报，1984，

（2）。

，9[9]潘际銮，弧焊过程控制,南昌大学学报（工科版）[N]，1998，

（1）,1～13。

，10[10]潘际銮，电弧传感理论模型及信息处理,焊接学报[N]，1996，（4）。

此外．哈尔滨工业大学研制成功了单片机控制高精度激光跟踪系统，西北工业大学研制成功微处理机控制熔化极脉冲窄间隙焊缝自动跟踪系统等，都获得了较好的自动控制效果。

计算机图像法控制技术也在80年代研究成功，如水电部电力建设研究所研制成功DL-64固态图像传感器进行焊缝跟踪的装置。

虽然在过去的50年里我国在焊缝技术方面取得很大的进步，但是由于种种原因，我国的焊缝跟踪技术大都还停留在实验室中，在生产中应用的绝大部分还是针对特定焊接对象、工艺和焊接状况的焊缝跟踪系统，能够形成商业化的产品非常少见，而这正是我国在焊缝跟踪领域与发达国家的最大差距所在[11[11]尹懿，光电传感器式焊缝自动跟踪系统的研究[N]，焊接学报，2004，（5），12~17。

参考文献

[1]胡绳荪.，焊接自动化技术及其应用[M]．北京：

机械工业出版社，2007

[2]王龙飞，CO２气体保护焊焊缝自动跟踪系统研制[J]．焊接2008，（4）4~12

[3]潘际銮，现代弧焊控制[M]．北京：

机械工业出版社，2000

[4]BobIrving,SensorsandControlsContinuetoClosetheLoopInArcWelding,WeldingJournal[J]．1999，（4），31～36

[5]C．Umeagukwn,B．Maqueira,J．Jarzynski,Applicationofultrasonicsensorstoroboticseamtracking,IEEETrans,RoboticsAutomat[J]．1999，（3），337～344

[6]胡绳荪，张绍彬，侯文考，焊缝跟踪中的非接触式中的超声波传感器的研究[J]．仪表技术与传感器，1996，

（2），5～6

[7]潘际銮，陈武柱等，焊缝棱边双向激光自动跟踪系统[N]．焊接学报，1984，

（2）

[8]王彬，中国焊接生产机械化自动化技术发展回顾[J]．焊接技术，2000，（3），38～41

[9]潘际銮，弧焊过程控制,南昌大学学报（工科版）[N]．1998，

（1）,1～13

[10]潘际銮，电弧传感理论模型及信息处理,焊接学报[N]．1996，（4）

[11]尹懿，光电传感器式焊缝自动跟踪系统的研究[N]．焊接学报，2004，（5），12~17

２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：

本文采用光电传感器，这类传感器以人工辅助线〔塑料胶带，白漆线等〕、坡口面或坡口棱边作为跟踪基准。

这种传感器的工作原理是以人工辅助线为跟踪基准，焊前在焊接线一侧用白漆画一条宽1～4mm的平行线，以灯泡作为光源，它经透镜照射在白线上。

形成一个长方形光斑，反射光经凸、凹透镜在光电元件屏上成像，其中白线的像最亮，当传感器对中白线时，阴影部分处于元件屏两光电管之间两管受光面积相等，输出信号也相等；

如传感器不对中，白线偏离光斑中心，则两管输出信号不等，据此可获得跟踪信号。

获取的信号经过放大器放大传送给控制系统，控制系统整理后传输给执行机构。

从而实现焊缝小车对焊缝轨迹的跟踪完成焊接工作，这样就是达到了本课题设计目的。

指导教师意见：

1．对“文献综述”的评语：

此开题报告是该生在阅读了大量相关文献以及参考资料的基础上做出的，表明该生已经对本课题有一定的了解。

表明该生已经对焊缝自动跟踪系统中信号的采集与处理有一定深度上的认识。

2．对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：

本课题主要进行焊缝跟踪系统信号采集装置的设计，并将采集到得的信号加以处理转换为控制信号，从而实现焊缝自动跟踪。

该课题研究颇具有实际意义，同时有一定的深度和广度，工作量适中，能达到预期效果。

指导教师：

2010年3月30日

所在系审查意见：

负责人：

硕士论文是硕士研究生所撰写的学术论文，具有一定的理论深度和更高的学术水平，更加强调作者思想观点的独创性，以及研究成果应具备更强的实用价值和更高的科学价值。

硕士论文是硕士研究生所撰写的学术论文。

优秀的硕士论文能够反映出作者对所学习专业的理论知识掌握的程度和水平，能够帮助作者构建起良好的完整的知识体系，还能够反映作者独立的科研能力和学术理论的应用水平，对研究的课题的思考和独立见解。

较之学士论文，硕士论文应当具有一定的理论深度和更高的学术水平，更加强调作者思想观点的独创性，以及研究成果应具备更强的实用价值和更高的科学价值。

因而撰写硕士论文将对作者提出更高的要求——数据资料翔实充分、论证分析详尽缜密、推理演算思路清晰、论文结构规范清晰、专业词汇运用准确。

电路与系统学科研究电路与系统的理论、分析、测试、设计和物理实现。

它是信息与通信工程和电子科学与技术这两个学科之间的桥梁，又是信号与信息处理、通信、控制、计算机乃至电力、电子等诸方面研究和开发的理论与技术基础。

因为电路与系统学科的有力支持，才使得利用现代电子科学技术和最新元器件实现复杂、高性能的各种信息和通信网络与系统成为现实。

信息与通讯产业的高速发展以及微电子器件集成规模的迅速增大，使得电子电路与系统走向数字化、集成化、多维化。

电路与系统学科理论逐步由经典向现代