机械毕业设计779焊缝自动跟踪系统-焊接小车设计论文 - 副本
焊缝自动跟踪系统研究与设计
焊缝自动跟踪系统研究与设计
郑洁霁
【期刊名称】《电子制作》
【年(卷),期】2024(32)9
【摘要】在现代制造工业中,焊接是一项重要技术。
传统的人工焊接方式受操作工人技能水平、环境因素、设备参数等影响较大,不能保证焊接质量与速度。
本文研究设计了一种高性能的焊缝智能跟踪系统,通过相机得到焊缝的图像并对其进行图像处理从而得到焊缝的特征信息,控制电机调整焊枪的位置,实现自动识别和跟踪的功能。
实验证明,本系统工作可靠、精度较高,满足工程现场要求,为智能焊接生产打下了基础。
【总页数】4页(P81-83)
【作者】郑洁霁
【作者单位】嘉兴职业技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
【相关文献】
1.焊缝自动跟踪Fuzzy-PI多模控制系统研究
2.管道多层自动焊焊缝记忆跟踪系统研究
3.基于自学习的永久阴极板焊缝自动跟踪系统研究
4.具有自动标定功能的激光焊缝跟踪系统研究
5.基于激光视觉检测的焊缝自动跟踪系统研究
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
焊接机器人毕业论文
第1章绪论1.1课题研究的目的及意义焊接是制造业中最重要的工艺技术之一。
它在机械制造、核工业、航空航天、能源交通、石油化工及建筑和电子等行业中的应用越来越广泛。
随着科学技术的发展，焊接已从简单的构件连接方法和毛坯制造手段，发展成为制造业中一项基础工艺，一种生产尺寸精确的产品的生产手段。
传统的手工焊接已不能满足现代高技术产品制造的质量、数量要求。
因此，保证焊接产品质量的稳定性、提高生产率和改善劳动条件已成为现代焊接制造工艺发展亟待解决的问题。
电子技术、计算机技术、数控及机器人技术的发展为焊接过程自动化提供了十分有利的技术基础，并已渗透到焊接各领域中。
近20年来，在半自动焊、专机设备以及自动焊接技术方面已取得了许多研究和应用成果，表明焊接过程自动化已成为焊接技术新的生长点之一。
从21世纪先进制造技术的发展要求看，焊接自动化生产已是必然趋势。
焊接机器人的诞生是焊接自动化革命性的进步，它突破了焊接刚性自动化的传统方式，开拓了一种柔性自动化的生产方式，从而使中小批量的产品自动化焊接成为可[1]。
焊接机器人已经广泛应用于汽车、工程机械、摩托车等行业，极大地提高了焊接生产的自动化水平，使焊接生产效率和生产质量产生了质的飞跃。
同时改善了工人的劳动环境[2]。
但是，现在焊接领域中自动化程度最高的手臂式机器人在使用时有两个局限性：一个是它的活动范围较小，因为它像一个手臂，手臂长1.5~2米，也就是其活动半径，所以焊接的工件不能太长，最大范围也不能超过2米。
二是它必须用编程或示教进行工作，对不规则的焊缝，特别是在焊接过程中焊缝发生形变时，则很难适应。
然而，许多大型工件体积非常庞大，而且必须在工地和现场进行焊接。
例如：石化工业中的大型储油罐、球罐，造船业中的各种轮船，对这类产品的焊接，就很难实现自动化，许多建设工作仍然采用人工焊接[3]。
因此，给焊接机器人加装各种传感器，使它们具有焊接路径自主获取、焊缝跟踪以及焊接参数在线调整等能力，具有很高的实用价值。
机器人焊缝跟踪驱动系统设计论文
毕业设计（论文）任务书专业班级一、课题名称：机器人焊缝跟踪驱动系统设计二、主要技术指标：用于机器人焊接过程中的焊缝跟踪1)二维滑台滑动围:500 ×5002)最高移动速度：1mm/s3)最高移动速度：50mm/s4)开环定位精度：0.02mm三、主要工作容：1）课题研究与发展趋势2）二维滑台机械系统设计3）维滑台的控制系统硬件设计4）KPCI882控制卡的功能说明与图纸四、主要参考文献：[1] 建民. 机电一体化系统设计[M]. ：理工大学.1996[2] 林述温. 机电装备设计[M].：机械工业.2000[3] 徐锦康. 机械设计[M].：高等教育.2004[4] 叶伟昌. 机械工程与自动化简明设计手册[C].机械工业.2001[5] 成大先. 机械设计手册[C].化学工业.2002学生（签名）年月日指导教师（签名）年月日教研室主任（签名）年月日系主任（签名）年月日毕业设计（论文）开题报告摘要：计算机技术和微电子技术的快速发展，推动了传统产业的迅速发展，在机械工业自动化中出现了一些运动控制新技术推动着工业运动控制技术不断进步，出现了一种先进的运动控制技术，为开发和制造工业自动化设备提供了高效率的手段。
这也必将促使我国的机电一体化技术水平不断提高。
运动控制卡通常采用专业运动控制芯片或高速DSP作为运动控制核心，大多用于控制步进电机或伺服电机。
一般地，运动控制卡与PC机构成焊缝跟踪驱动系统设计：PC机负责人机交互界面的管理和控制系统的实时监控等方面的工作（例如键盘和鼠标的管理、系统状态的显示、运动轨迹规划、控制指令的发送、外部信号的监控等等）；控制卡完成运动控制的所有细节（包括脉冲和方向信号的输出、自动升降速的处理、原点和限位等信号的检测等等）。
运动控制卡都配有开放的函数库供用户在Windows系统平台下自行开发、构造所需的控制系统。
关键词:二维滑台 KPCI884运动卡控制步进电机Seam tracking robot-driven system designAbstract：Computer technology and the rapid development of microelectronic technology, promoted the rapid development of traditional industries in the industrial automation of machinery there have been some movement driven by new technologies to control industrial motion control technology continues to progress, there has been an advanced motion control technology, in order to development and manufacturing of industrial automation equipment to provide a highly efficient means. This will also facilitate the integration of China's Electrical and constantly improve theMotion control card used to control professional sports or high-speed DSP chip as the core motion control, most of them used to control stepper motor or servo motor. In general, the motion control card with the PC body into master-slave control structure: PC machine interface, human-computer interaction is responsible for management and control systems, such as real-time monitoring of the work (such as keyboard and mouse of the management, system status shows that trajectory planning, control commands sent, external signal monitoring, etc.); Control Motion Control Card to complete all the details (including pulse and direction output signals, automatic take-off and landing speed of processing, such as the origin and the limit of detection of signals, etc.). Motion control card is equipped with an open library for users in DOS or Windows system platform developed under the structure of the control system requirements.Key words: two-dimensional movement KPCI884 Slide stepper motor control cardNahtfurung robot-system design Zusammenfassung：Computer-Technologie und der rasanten Entwicklung der Mikroelektronik-Technologie, förderte die rasche Entwicklung der traditionellen Industrien in der industriellen Automation von Maschinen gab es einige Bewegung durch neue Technologien zur Kontrolle industrieller Motion Control-Technologie weiter voran, es wurde eine fortgeschrittene Motion-Control-Technologie, um Entwicklung und Fertigung von Industrie-Automatisierung, um ein hoch effizientes Mittel. Dadurch wird auch die Integration von China über die elektrische und die ständige Verbesserung der technischen Niveau.Motion-Control-Karte verwendet, um professionelle Sport-und High-Speed-DSP-Chip, wie die Kern-Motion Control, die meisten von ihnen zur Steuerung Schrittmotor oder Servomotor. Im Allgemeinen ist die Motion-Control-Karte mit dem PC Körper in Master-Slave-Struktur: PC-Maschine-Schnittstelle, Mensch-Computer-Interaktion ist zuständig für die Verwaltungs-und Kontrollsysteme, wie die Echtzeit-Überwachung der Arbeiten (z.B. Tastatur und Maus des Management-, System-Status zeigt, dass die Flugbahn Planungs-, Kontroll-Befehle gesendet werden, externes Signal, etc.); der Motion-Control-Karte, um alle Einzelheiten (einschließlich der Puls und Richtung Ausgang Signale, automatische Start-und Landegebühren Geschwindigkeit der Verarbeitung, wie die Herkunft und die Begrenzung der Erkennung von Signalen, etc.). Motion-Control-Karte ist mit einer offenen Bibliot hek für die Benutzer in der DOS-oder Windows-System-Plattform im Rahmen der Struktur der Steuerung Anforderungen.Schlüsselwörter: zwei-dimensionale Bewegung KPCI884 Folie Stepper Motor-Control-Karte目录引言11 课题研究与发展趋势21.1 课题背景31.2 课题相关研究与发展趋势42 二维滑台机械系统设计52.1设计要求62.2机械传动部分计算与选型72.3滚动导轨的选型与计算122.4步进电机的验算133 维滑台的控制系统硬件设计153.1步进电机的控制方案比较153.2控制系统电路图设计.164 KPCI882控制卡的功能说明.224.1 KPCI882软硬件功能简介224.2 连续脉冲驱动234.3 恒速驱动244.4 线性加减速驱动与参数设定示例254.5 脉冲宽度和速度的精度264.6直线插补274.7脉冲输出类型275 CAD图纸制作286 结束语29致30参考文献31机器人焊缝跟踪驱动系统设计引言计算机技术和微电子技术的快速发展，推动了传统产业的迅速发展，在机械工业自动化中出现了一些运动控制新技术推动着工业运动控制技术不断进步，出现了一种先进的运动控制技术，为开发和制造工业自动化设备提供了高效率的手段。
焊接技术论文(9篇) - 其他范文
焊接技术论文(9篇) -其他范文焊接技术论文11.焊接小车焊接小车是实现自动焊接过程的驱动机构，它安装在焊接轨道上，带着焊枪沿管壁作圆周运动，是实现管口自动焊接的重要环节之一。
焊接小车应具有外形美观、体积小、重量轻、操作方便等特点。
它的核心部分是行走机构、送丝机构和焊枪摆动调节机构。
行走机构由电机和齿轮传动机构组成，为使行走电机执行计算机控制单元发出的位置和速度指令，电机应带有测速反馈机构，以保证电机在管道环缝的各个位置准确对位，而且具有较好的速度跟踪功能。
送丝机构必须确保送丝速度准确稳定，具有较小的转动惯量，动态性能较好，同时应具有足够的驱动转矩。
而焊枪摆动调节机构应具有焊枪相对焊缝左右摆动、左右端停留、上下左右姿态可控、焊枪角度可以调节的功能。
焊接小车的上述各个部分，均由计算机实现可编程的自动控制，程序启动后，焊接小车各个部分按照程序的逻辑顺序协调动作。
在需要时也可由人工干预焊接过程，而此时程序可根据干预量自动调整焊接参数并执行。
2.焊接轨道轨道是装卡在管子上供焊接小车行走和定位的专用机构，其的结构直接影响到焊接小车行走的平稳度和位置度，也就影响到焊接质量。
轨道应满足下列条件：装拆方便、易于定位；结构合理、重量较轻；有一定的强度和硬度，耐磨、耐腐蚀。
轨道分为柔性轨道和刚性轨道两种。
所谓刚性轨道就是指轨道的本体刚度较大、不易变形，而柔性轨道则是相对刚性轨道而言。
两种类型的轨道各自有各自的特点。
刚性轨道定位准确、装卡后变形小，可以确保焊接小车行走平稳，焊接时焊枪径向调整较小，但重量较大、装拆不方便。
而柔性轨道装拆方便、重量较轻，精度没有刚性轨道高。
3.送丝方式送丝的平稳程度直接影响焊接质量。
送丝方式可以简单分为拉丝和推丝两种方式。
拉丝时焊枪离送丝机的安装位置较近，焊接过程中焊丝离开送丝机后受到的阻力较小，因此可以保证送丝过程平稳，但送丝机和焊丝盘均须安装在焊接小车之上，增加了焊接小车的重量，给人工装拆增加了困难，重量增加还容易造成焊接小车行走不平稳。
机械毕业设计778焊缝跟踪光电传感器控制系统的设计(终稿)
基于光电传感器的智能焊缝跟踪系统的设计摘要焊接自动化具有提高生产效率，优化产品质量和改善劳动条件等优点，能够大力促进制造业经济的发展，而焊缝跟踪技术是实现焊接自动化的必要技术，因此，发展焊缝跟踪技术具有重要意义。
本文设计的光电传感器式焊缝自动跟踪系统有三个主要部分组成，即光电传感器，控制系统和执行机构三个主要部分。
控制系统是基于MSC-51的单片机系统，跟踪执行机构系统由焊接小车和双十字滑架组成。
对于常态表面状态和打磨表面状态下的工件，系统针对性地采用两种不同的信号采集和处理方法：对于表面常态下的工件，采用了加权比较的信号处理方法；对于表面打磨的工件，采用了另一种信号处理方法——信号差值比较的方法。
因此，这两种方法的综合使用可以有效地提高传感器的准确性和适应性。
在分析前人实验经验的基础上，本系统的执行机构采用的是小车配合双十字滑架的模式。
系统经过理论分析，建立了相应的数学模型，并在此基础上设计了符合系统要求的模糊-PID控制系统。
模糊-PID控制系统采用开关切换控制的方式，在大误差范围内采用PID控制，在小误差范围内则转换成模糊控制，两者的转换由微机程序根据事先给定的误差范围自动选择切换。
仿真设计表明，该模型不仅简单可靠，而且跟踪精度高。
相关的焊接实验与仿真表明，光电传感器式焊缝自动跟踪系统总体上达到了设计要求，具有深入开发的潜力。
关键词：光电传感器；焊缝跟踪；单片机；模糊-PID控制AbstractWelding Automation has the advantages of increasing production efficiency,optimizing product`s quality and improving working conditions,etc.So it canvigorously promote the economic development of the manufacturing.Thedevelopment of the seam tracking technology which is a necessary for the weldingautomation technology has a great significance.In this paper,Seam Tracking System Based on Photoelectric Sensor has threemain components,namely,Photoelectric Sensor,a sub-system of control and theexecutive machine.The whole control system is consists of MSC-51 microcomputerhardware and the corresponding control software.The executive machine has twoparts,one of parts is called welded car,the other is the double-cross slider machine.the system has two different signal acquisition-processing methods for thedifferent surfaces of workpiece:For the normal surface of the workpiece,it uses themethod of comparing the signal;for the polished surface of the workpiece,it useanother different kind method of signal processing—subtraction-divided method.Therefore,it can effectively improve the accuracy and adaptability of thephotoelectric sensor by these ways.Based on the experience,the executive machine is made up by welded car anddouble-cross slider machine.By the theoretical analysis of the system,we establishthe corresponding mathematical model,and design the Fuzzy-PID control systemwhich can meet the requirements of the system.Fuzzy-PID control system uses aprogram switch to convert.when the warp detected is big,the Proportional control isapplied;when the warp detected is small,Fuzzy technology is applied.Theconversion of program switch is decided by the warp range.By the simulation,itshows that these methods are not only simple and reliable,but also more accurate forthe seam tracking.After the welding experiment and simulation,it shows that seam tracking systembased on photoelectric sensor can meet the requirements of designing generally,it candevelop more better in the future.Key Words: Photoelectric Sensor；Seam Tracking；Microcomputer；Fuzzy-PID Control目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章绪论.............................................................................. (1)1.1选题依据及课题意义........................................................... . (2)1.2国内外设计现状.................................................................... .. (2)1.2.1焊缝自动跟踪技术概述............................................... ................. .. (3)1.2.2焊缝跟踪传感器的发展状况 (3)1.2.3焊缝自动跟踪中控制理论发展概况........................... .. (6)1.2.4焊缝跟踪伺服系统和执行机构................................. . (10)1.3本文设计的主要内容.......................................................... ................. (10)第二章光电传感器的设计..................................................... . (12)2.1光电传感器的组成和原理................................................. ................. .. (12)2.1.1光电传感器的元件组成............................................ ................. . (12)2.1.2光电传感器的电路设计............................................. ................. (13)2.1.3传感器元件的选择和工作特性................................. ................. . (14)2.1.4光电传感器的工作原理............................................. ................. (15)2.2影响光电传感器工作的因素.............................................. . (16)2.2.1传感器高度实验......................................................... . (16)2.2.2工件表面状况影响实验............................................. ................. (17)2.2.3人工辅助线影响实验................................................. ................. .. (18)2.2.4弧光影响实验............................................................ ................. .. (18)2.2.5白线偏移实验及数据处理........................................ ................. . (19)2.3工件表面打磨状态下传感器信号采集实验..................... ................. (22)第三章硬件选择及系统整体组成......................................... . (25)3.1焊接小车和执行机构......................................................... ................. . (25)3.1.1焊接小车..................................................................... ................. . (25)3.1.2执行机构.................................................................... ................. (25)3.1.3十字滑架步进电机驱动控制电路............................. .. (27)3.2 MSC-51单片机系统......................................................... ................. (29)3.2.1单片机的P口分配..................................................... ................. .. (29)3.2.2单片机存储空间分配................................................. ................. .. (29)第四章焊缝跟踪控制系统 (31)4.1数学模型的建立.................................................................. ................. . (31)4.1.1控制原理..................................................................... ................. .. (31)4.1.2数学模型..................................................................... ................. .. (32)4.2控制器的设计...................................................................... ................. . (34)4.2.1 Fuzzy-PID复合控制器............................................ ................. . (34)4.2.2 PID控制部分............................................................ ................. (37)4.2.3模糊控制器的设计.................................................... ................. .. (37)4.3仿真与分析......................................................................... ................. .. (45)第五章结论和分析.................................................................................. .. (50)5.1光电传感器式焊缝自动跟踪系统的设计结论................ ................. . (50)5.2进一步设计的建议............................................................. ................. (50)参考文献.................................................................................. ................. . (51)附录：中文翻译和外文资料 (52)致谢........................................................................................... ................. .. (59)第一章绪论1.1选题依据及课题意义焊接技术作为一门综合性应用技术，具有多学科交叉融合的特点。
焊机焊缝跟踪装置机构及控制设计
焊机焊缝跟踪装置结构及控制系统设计摘要:长直轨道焊接在工业焊接技术中的十分常见，但是焊接小车在焊接系统中是不可缺少的设备，其启动性能如何和运行速度是不是平稳直接影响到焊接质量。
本文设计的是一台应用于实际焊接场所的基于单片机控制的焊接小车，此设备主要应用于长直轨道的焊接场所中。
该焊接系统采用了单片机和外部硬件电路相结合的控制方式，当中单片机是该系统的控制核心，系统首先通过控制电路输出模拟信号，然后经模数转换器将其转换为数字信号，数字信号接到单片机相应的接口，通过编程对整个系统进行控制，电机前安排了驱动电路，作用于驱动步进电机，电机经过减速器把转矩输送到小车的轮轴上。
在焊接自动化系统中，焊接小车速度的控制直接影响着焊件的焊接质量，本系统对焊接速度的控制十分精确，十分精确地解决了这个问题。
本文提出的采用单片机控制步进电机的方案，可依据设计需要，通过控制电路的三个相应开关实现对焊接小车的转速、正反转、停止及启动等工作状态进行控制，具有实时性以及交互性的特点，从而提高了焊接生产效率。
关键词：焊接小车，单片机控制系统，步进电动机Abstract:Long straight track in the welding industry in welding technology are very common,and welding car in the welding system is essential equipment, how to start performance, speed dire ct impact on whether a smooth welding quality.This paper is designed for a welding places based on the actual control of the microcontrol ler welding car, the device used in the track's long straight welding in place. The welding system u ses a single chip and external hardware circuit combination of control, of which SCM is the core of the control system, the system first of all by controlling the circuit output analog signals, then the ADC will convert them to digital signal , The digital signal from the corresponding MCU interface, through the programming of the whole system of control, pre-arranged a motor drive circuit, used t o drive stepper motor, motor reducer, as the torque transmitted to the car's axle On.Welding Automation System, welding car speed control direct impact on the welding of the welding quality of the welding speed of the system of control is very accurate, very good soluti on to this problem. The proposed use of SCM stepper motor control programmes, as required, from the three corresponding control circuit switching to achieve the speed of the car welding, positive a nd stop and start the work, such as state control, with real-time and Interactive features, improvedwelding productivity.Key words:Welding car，SCM Control System，Stepper motor第一章绪论一、焊缝跟踪装置研究的现实意义依照国家统计局发布的《2012年国民经济和社会发展统计公报》，我国2012年粗钢产量为7.2 亿吨，按照我国焊接用钢量为30%的比率计算,焊接结构的钢材量接近2.7 亿吨。
机械制造及自动化专业毕业论文--自动引导小车(AGV)的结构设计
1 绪论1.1 AGV自动引导小车简介AGV(Automatic Guided Vehicle),即自动引导车，是一种物料搬运设备，是能在某位置自动进行货物的装载，自动行走到另一位置，自动完成货物的卸载的全自动运输装置。
AGV是以电池为动力源的一种自动操纵的工业车辆。
装卸搬运是物流的功能要素之一，在物流系统中发生的频率很高，占据物流费用的重要部分。
因此，运输工具得到了很大的发展，其中AGV的使用场合最广泛，发展十分迅速。
1.2 自动引导小车的分类自动引导小车分为有轨和无轨两种。
所谓有轨是指有地面或空间的机械式导向轨道。
地面有轨小车结构牢固，承载力大，造价低廉，技术成熟，可靠性好，定位精度高。
地面有轨小车多采用直线或环线双向运行，广泛应用于中小规模的箱体类工件FMS中。
高架有轨小车（空间导轨）相对于地面有轨小车，车间利用率高，结构紧凑，速度高，有利于把人和输送装置的活动范围分开，安全性好，但承载力小。
高架有轨小车较多地用于回转体工件或刀具的输送，以及有人工介入的工件安装和产品装配的输送系统中。
有轨小车由于需要机械式导轨，其系统的变更性、扩展性和灵活性不够理想。
无轨小车是一种利用微机控制的，能按照一定的程序自动沿规定的引导路径行驶，并具有停车选择装置、安全保护装置以及各种移载装置的输送小车。
无轨小车按照引导方式和控制方法的分为有径引导方式和无径引导自主导向方式。
有径引导是指在地面上铺设导线、磁带或反光带制定小车的路径，小车通过电磁信号或光信号检测出自己的所在位置，通过自动修正而保证沿指定路径行驶。
无径引导自主导向方式中，地图导向方式是在无轨小车的计算机中预存距离表（地图），通过与测距法所得的方位信息比较，小车自动算出从某一参考点出发到目的点的行驶方向。
这种引导方式非常灵活，但精度低。
1.3 国内外研究现状及发展趋势AGV是伴随着柔性加工系统、柔性装配系统、计算机集成制造系统、自动化立体仓库而产生并发展起来的。
一种紧凑式柔性化焊缝视觉跟踪系统
一种紧凑式柔性化焊缝视觉跟踪系统摘要本文介绍了一种紧凑式柔性化焊缝视觉跟踪系统。
该系统采用了先进的视觉技术和算法，可以实现对各种形状的焊缝进行跟踪和检测。
该系统具有结构紧凑、性能稳定、操作简单等优点，在工业生产中具有广泛的应用前景。
关键词柔性化焊缝、视觉跟踪、紧凑式、算法、工业应用正文简介随着制造行业的发展，自动化加工设备得到了广泛应用。
其中，焊接设备在制造行业中占据了重要的位置。
传统的焊接设备采用固定式焊接方法，即在一定位置上焊接相同形状的焊接件。
这种方法的缺点是无法适应各种形状的焊接工件，所以需要一种新的方法来解决这个问题。
本文提出了一种紧凑式柔性化焊缝视觉跟踪系统。
该系统采用了先进的视觉技术和算法，可以实现对各种形状的焊缝进行跟踪和检测。
该系统的组成部分包括电机、视觉算法、图像处理等模块。
其中，电机实现焊枪的移动，视觉算法和图像处理模块实现焊缝的跟踪和检测。
系统的设计该系统的设计采用了紧凑式结构，可以方便地安装在焊接设备上。
系统由两部分组成：机械部分和电子部分。
机械部分包括电机、焊枪、控制器等组件。
电子部分包括视觉算法、图像处理器、控制器等组件。
该系统采用的视觉算法包括特征提取算法、匹配算法、跟踪算法等。
系统的工作原理该系统的工作原理如下：在开始焊接前，首先将焊枪固定在焊接设备上，打开系统电源。
当焊接开始时，电机开始工作，对焊缝进行跟踪和检测。
该系统可以自动控制焊枪的移动，保证焊接过程的连续性和均匀性。
当焊接完成后，系统会自动关闭电机和电源。
系统性能测试为了测试该系统的性能，我们进行了一系列的实验。
实验结果表明，该系统具有高效、稳定、精准等优点。
该系统能够适应各种形状的焊接工件，并保证焊接效果良好。
该系统的应用前景广阔，可广泛应用于制造业中。
结论本文介绍了一种紧凑式柔性化焊缝视觉跟踪系统。
该系统具有高效、稳定、精准等优点，在工业生产中具有广泛的应用前景。
未来，我们将继续研究和开发该系统，不断提高其性能和应用范围。
焊接机器人实时焊缝跟踪控制系统研究
焊接机器人实时焊缝跟踪控制系统研究焊接机器人实时焊缝跟踪控制系统研究摘要：焊接机器人实时焊缝跟踪控制系统是现代焊接技术的重要组成部分，具有提高焊接精度和效率的关键作用。
本文通过对焊接机器人实时焊缝跟踪控制系统的研究，探讨了焊接机器人在焊接过程中如何实时跟踪焊缝，并通过相应的控制方法来保证焊接质量。
1. 引言焊接机器人是目前工业领域中广泛应用的自动化设备，具有高效、精确、灵活等特点，因此被广泛应用于各类焊接任务。
然而，在焊接过程中，焊缝的位置、形状等因素会对焊接质量产生重要影响，因此实时焊缝跟踪控制系统的研究对于提高焊接质量具有重要意义。
2. 焊接机器人实时焊缝跟踪方法2.1 传统方法传统的焊接机器人实时焊缝跟踪方法主要基于传感器的数据反馈，通过采集焊缝的位置和形状等信息，从而实现机器人的实时跟踪控制。
这种方法相对简单，但受到环境光线、表面反射等因素的干扰，容易造成跟踪偏差。
2.2 视觉方法视觉方法通过摄像设备采集焊缝的图像信息，并利用图像处理和计算机视觉算法来提取焊缝的特征信息，从而实现机器人对焊缝的实时跟踪。
这种方法具有较高的精度和稳定性，但对于焊缝的特征提取要求较高，且计算量较大。
2.3 深度学习方法深度学习方法是近年来焊接机器人实时焊缝跟踪控制系统研究的热点之一。
深度学习模型通过训练大量数据集，可以自动提取焊缝的特征信息，并具有较高的识别精度和鲁棒性。
但深度学习方法需要大量的数据和计算资源，并且对于焊接过程中光线、烟雾等影响因素的鲁棒性较差。
3. 焊接机器人实时焊缝跟踪控制系统的优化为了优化焊接机器人实时焊缝跟踪控制系统，提高焊接质量，本文对传统方法、视觉方法和深度学习方法进行了研究和比较，并提出了以下优化方案：3.1 传感器的优化选择适合焊接过程的传感器，并对传感器的数据进行滤波和校准，提高传感器的精度和稳定性，减少干扰。
3.2 图像处理算法的优化优化图像处理算法，提高对焊缝的特征提取能力，并提高算法的运行效率，增强系统的实时性。
基于视觉传感的焊缝自动跟踪系统研究
将本文提出的实时焊缝跟踪技术分别在平板对接直缝试件、法兰 环缝试件上进行试验，跟踪精度分别可以控制在±0.15mm 和±0. 2 mm 之内。考虑到图像处理的精度问题，其实际误差在±0.3mm 和 ±0.35mm 之内。
关键词：焊缝跟踪，视觉传感，图像处理算法，焊接机器人，模糊 PID
-2-
上海交通大学硕士学位论文
上海交通大学 硕士学位论文 基于视觉传感的焊缝自动跟踪系统研究 姓名：盛仲曦 申请学位级别：硕士 专业：材料加工工程 指导教师：林涛
20090101
上海交通大学硕士学位论文
基于视觉传感的焊缝自动跟踪系统研究
摘要
目前服役的焊接机器人 90％都是以“示教－再现”模式进行工作 的，少数以轨迹规划方式工作。焊接过程中，焊枪与焊缝中心都会存 在一定误差，并且，焊接过程又是一个复杂、非线性、干扰因素较多 的过程，焊接工件热变形、咬边、错边，以及焊缝间隙的变化等是不 可预知的，这些因素都会直接影响到焊接质量。在“示教－再现”或 轨迹规划应用的基础上，实时焊缝纠偏可以进一步提高焊接精度，尤 其适用于辅助工程上焊接易变形、装配复杂等自动焊难以控制的工件 生产。
自动焊缝跟踪系统的设计与实现
自动焊缝跟踪系统的设计与实现摘要:本文介绍了一种基于旋转电弧传感器的焊接机器人系统。
系统采用惯量小，成本低，灵活性大的新型十字滑块系统作为机械传动机构；旋转电弧传感器的位置精度高，焊缝偏差小，使用各类焊缝类型；配合步进电机完成整个系统位移单元的传动，并进行位置伺服。
环境预检测系统完成工作环境的检测，确保系统的安全运行，DSP主控系统完成整个系统的管理和控制，并设计了包括软件保护，机械限位保护，报警保护，电源管理保护在内的各种保护措施。
为了方便系统的维护和升级，预留了标准的串口和以太网接口，可以方便对系统进行扩展升级。
关键词：焊缝跟踪；旋转电弧传感器；位置伺服；十字滑块目录1项目背景 (1)2设计要求和需求分析 (1)3系统总指标分析 (2)3.1 系统静态指标 (2)3.2系统动态指标 (2)3.3运动精度指标 (2)3.4智能性指标分析 (2)3.5可扩展性指标分析 (2)3.6应用指标 (2)3.7环境要求 (3)3.8装配指标分析 (3)4 模块设计指标和方案分析 (3)4.1总体设计方案 (3)4.2主控系统指标分析和方案比较 (4)4.3机械结构指标分析和方案比较 (4)4.4 反馈系统模块指标分析和方案比较 (6)4.5运动控制模块指标分析和方案比较 (7)4.6机械保护模块的指标分析和方案比较 (7)4.7环境检测保护模块指标分析和方案比较 (8)4.8接口扩展模块指标分析和方案比较 (8)4.9 电源管理模块指标分析和方案比较 (8)4.10 焊接指标分析与方案论证 (9)5硬件系统方案的实现 (9)5.1总控制核心系统的实现 (9)5.2机械传动结构方案的实现 (10)5.3反馈系统模块的实现 (14)5.3.1 电弧传感器的分类及选型 (14)5.3.2 旋转电弧传感器结构与工作原理 (17)5.3.3 跟踪与纠偏原理 (18)5.4运动控制模块的方案实现 (20)5.4.1步进电机的选取 (20)5.4.2步进电机驱动器的选取 (22)5.4.3直线步进电机的选取 (23)5.4.4直线步进电机驱动器的选取 (24)5.5 机械保护模块方案实现 (25)5.6环境检测系统的实现 (25)5.7接口扩展模块的方案实现 (27)5.8 电源管理模块方案的实现 (28)5.9报警模块的方案实现 (29)6软件控制平台的实现 (29)6.1传感器的控制算法和模型 (29)6.1.1 传感器与系统的初始化 (29)6.1.2 传感器的算法分析 (30)6.1.3 电弧长度模型与平面拟合算法分析 (31)6.2电机驱动的算法 (33)7 成本估计 (34)8 项目总结与改进 (34)8.1 项目总结 (34)8.2.1 旋转扫描电弧传感器的问题与改进 (35)8.2.2 系统与无线传感网络的通信 (35)8.2.3 系统的可移植性改进 (35)9 心得体会 (35)参考文献： (38)附件分工明细 (39)1项目背景焊接是一门材料连接技术，通过某种物理化学过程使分离的材料产生原子或者分子间的作用力而连接在一起，随着焊接技术的不断发展，它在生产中的应用日趋广泛，到目前为止已经成为一种重要的加工手段。
焊缝自动跟踪系统-焊接小车设计(机械CAD图纸)
目录摘要 (1)Abstract (2)概述 (3)第1章机械传动装置总体设计 (4)1.1 拟订传动方案 (4)1.2 丝杠螺母的选择 (4)1.3 电动机选择 (6)第2章机械减速器设计 (9)2.2 轴的设计 (11)2.3 键的选择与校核 (14)2.5 箱体结构尺寸选择 (16)第3章焊接专用夹具的设计（略） (18)第4章直流调速系统设计 (19)4.1 直流电动机调速原理 (19)4.2 直流调速系统结构框图设计 (20)4.3直流调速系统各组成电路设计 (20)4.4 晶闸管直流调速系统原理电路图 (24)第5章PLC程序设计设计 (27)5.1 电气控制系统概述 (27)5.2 可编程控制器的特点 (27)第6章设计小结 (33)第7章参考资料 (34)摘要在设计中焊接机是最为典型且应用最广泛的机动式焊接机械装备，他主要包括电气控制部分和机械部分，本设计重点介绍了自动焊机的机械部分和自动控制。
机械部分是驱动焊体的移动部分，包括电动机，联轴器，轴承和减速器等。
自动控制部分主要是PLC自动控制。
AbstractThe seam welding ,design is the most modern and versatice machine motive welding mechanical untis .It is composed of electronic cotroling and mechaniacal units ，introduced the structure of its mechanism and the automatic controlling . the structure of its mechanism is which the welding piece was drivened in cluding motor copling piece was drivened . bearing rotation ----wheel .degradation ---conveyor and so on . the automatic controlling main is PLC automatic controlling概述自动控制气体保护焊接是一种高效焊接方法，由于它具有气体保护，所以用它能进行高质量焊接，又由于采用了PLC自动控制，因而焊缝均匀。
焊缝跟踪系统
焊缝跟踪系统简介焊缝跟踪系统是一种自动化设备，用于跟踪焊缝的位置，控制焊接机器人或激光焊接机的运动，保证焊接质量，提高焊接效率。
该系统常用于汽车工业、航空航天工业等领域。
功能焊缝跟踪系统可以自动识别焊缝位置和形状，实现焊接轨迹的自动规划和控制，避免人为因素对焊接质量的影响。
常见的焊缝跟踪系统有激光焊接跟踪系统和焊接机器人跟踪系统。
激光焊接跟踪系统激光焊接跟踪系统是利用两个激光发射器形成的光线在焊缝上形成一条光线。
通过摄像机识别光线，并计算出光线与焊缝的距离和角度，并将这些数据输入到焊接控制系统中，从而控制激光焊接机在焊接过程中自动调整焊缝位置。
焊接机器人跟踪系统焊接机器人跟踪系统是基于视觉传感器实现的。
该系统通过视觉传感器获取焊接工件信息，如焊缝位置、高度和宽度等，从而我们可以预先设置焊接机器人的轨迹和焊接参数，达到自动焊接的目的。
该系统在焊接不规则形状的焊缝时具有很大的灵活性和自适应性。
其他特点除了基本的焊缝跟踪和控制功能外，还有许多其他特点和增强功能。
自适应焊缝跟踪系统可以根据不同的焊接工件形状和位置进行自适应调节，提高焊接质量和效率。
精度高焊缝跟踪系统采用高精度传感器，可以实现焊缝位置的精确测量和控制，提高焊接的稳定性和一致性。
交互性现代的焊缝跟踪系统配备了用户友好的交互界面，可以通过触摸屏等方式轻松地进行设备配置和操作。
应用领域焊缝跟踪系统可以应用于以下领域：•汽车制造业：焊接汽车车身和底盘。
•航空航天工业：焊接飞机结构和部件。
•电子制造业：焊接电子元器件。
•其他：如船舶制造、建筑结构等。
发展趋势随着焊接技术的进步和产业的发展，焊缝跟踪系统也在不断地发展和进化。
目前，焊缝跟踪系统正向更高的自动化、智能化和高精度发展。
未来，该技术将应用于更多的领域，并为生产效率与品质提供新的保障。
焊缝自动跟踪系统的设计
焊缝自动跟踪系统的设计0804104班曲竹闽张宁一、设计内容有一块铁板上有一条裂缝，要求设计一套装置，能够自动沿缝运动，以便将裂缝焊好。
设计过程中应充分考虑焊接时产生的光和热对系统运行的影响，设计的装置能够沿缝从头到尾运动一边就认为可以把焊缝焊好。
设置的装置能适应的铁板尺寸由设计者确定，但原则上应适应任意裂缝。
系统工作前可人工辅助，但一旦工作应自动完成任务。
二、摘要本论文将设计一套可以自动跟踪焊缝的焊接系统，详细讨论焊接过程中常用的机械结构、传感器、执行机构、控制方法等问题，并详细叙述系统中各部件的选择和整套系统的工作过程和工作原理。
关键字：自动跟踪传感器执行机构控制系统三、正文（一）系统功能概述本套系统只设置了一个开关，即启动系统开关。
在焊接之前，需要人为将需要焊接的有裂缝的铁板放置在焊接平台上，并用固定装置加以固定。
之后开启启动系统开关，系统会自动初始化，并将焊接小车（焊枪和传感器等装置固定在一起形成的装置）运动到（0，0）点。
之后系统开始扫描，扫描过程中系统会驱动焊接小车扫描铁板，扫描结束后，系统会自动驱动焊接小车回到（0，0）点。
焊接小车返回零点后，系统会自动开始焊接。
焊接过程中系统会驱动小车沿焊缝运动，直至焊接小车运动到铁板边沿。
焊接技术后，系统自动回到初始化状态，等待下一次指令。
使用者可等待铁板冷却后松开夹紧装置，将铁板取下。
（二）系统设计方案在焊接系统设计的过程中，我们考虑到焊接时会产生大量的热和强光，会对系统造成十分强烈的干扰，所以在自动跟踪系统的传感器方面，我们选择了非接触式传感器，以避免由于焊接过程中产生的光和热影响传感器的正常工作。
然而，由于焊接环境不确定，使用何种焊接工艺亦不确定，所以我们根据所查资料，设计了2套自动跟踪焊缝的焊接系统，以便使用者根据不同的情况加以选择。
2套焊接系统的主体结构均相同，只是在传感器的选择方面一种使用了超声波传感器，而另一种使用了CCD光学传感器。
自动焊接小车设计方案.doc
垂直气垫焊自动小车设计方案学院：机械工程学院班级：09级焊接2班研究小组成员：马钰良、A0952213于吉臣、A0952214许振春、A0952215目录1、自动焊接技术简介1.1、自动焊接技术的发展现状1.2、自动焊接的种类1.3、我国自动化焊接的发展水平1.4、世界自动化焊接的发展水平2、小车自动焊接的原理2.1、电气立焊的特点2.2、电气立焊的原理2.3、CS-10 (垂直气垫焊自动小车)特点：3、小车行走机构简介3.1、小车行走轨道的作用3.2、小车行走轨道主要部件分解3.3、小车行走轨道的设计内容1、自动焊接技术简介1.1、自动焊接技术的发展现状：由于焊接技术是基于多学科交叉融合的产物，随着现代科学技术成果的不断涌现，必将推动焊接技术更新发展。
除了物理、化学、材料、力学、冶金、机械、电子学等学科的新发展将会推动焊接新材料、新工艺的不断出现外，计算机、控制理论、人工智能等信息科学领域的新进展将进一步将焊接工艺实现的手段推进到自动化、机器人化和智能化的新阶段，进而实现用机器来代替人焊接。
1.2、自动焊接的种类：自动焊分为明弧和埋弧两种各种明弧自动焊，大约能提高生产效率两倍左右，而埋弧自动焊可以提高生产效率5-10倍，埋弧自动焊简称为埋弧焊、自动焊。
埋弧焊是利用焊剂层下的电弧，来加热并熔化焊丝、周围的焊剂和母材，而进行焊接的一种工艺方法，又叫做焊剂层下电弧焊。
即电弧在焊剂层下面燃烧，自动焊机头将焊丝自动送入电弧区，以保证选定的电弧长度，电弧靠焊机的控制，均匀地向前移动，进行焊接作业。
1.3、我国自动化焊接的发展水平：我国的焊接装备制造业与通用焊接设备相比起步较晚。
上世纪50～60年代，我国重点工业企业的大型焊接装备大部分从原苏联引进。
部分由使用厂自行设计制造，到了90年代，我国陆续组建一批专门生产焊接装备的制造厂，如上海、成都相继成立了成套焊接设备厂，“六五期间”，原机械工业部拨专款将长春第二机床厂改建成我国第一家具有批量生产能力，制造专用焊机和焊接装备的长春焊机制造厂。
跟踪焊接小车及其控制系统[实用新型专利]
![跟踪焊接小车及其控制系统[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/95f69c10fab069dc51220187.png)
专利名称：跟踪焊接小车及其控制系统专利类型：实用新型专利
发明人：张海宁,宋仕超,张睿
申请号：CN201720182694.4
申请日：20170228
公开号：CN206653058U
公开日：
20171121
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型提供了一种跟踪焊接小车及其控制系统，该控制系统包括：焊缝追踪器，通过焊接小车上的第一安装窗口安装于焊接小车的外侧，与焊接小车的车身垂直设置，用于追踪待焊接焊缝，并生成追踪信号，其中，追踪信号用于确定焊接小车的行驶轨迹；主控制器，安装在焊接小车的内部，并与焊缝追踪器电连接，用于接收追踪信号，并根据追踪信号生成控制信号，其中，控制信号用于控制焊接小车按照行驶轨迹行驶；驱动装置，与主控制器电连接，并与焊接小车的运动车轮对应设置，用于接收控制信号，以根据控制信号控制焊接小车运动车轮的运动方向，解决了传统的焊接小车由于灵活性较差导致的焊接效果不理想的技术问题。
申请人：嘉兴锐视智能科技有限公司
地址：314000 浙江省嘉兴市城南路1369号科技大楼310室
国籍：CN
代理机构：北京超凡志成知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：郭俊霞
更多信息请下载全文后查看。
焊缝自动跟踪系统在汽车生产线中应用
车辆工程技术52车辆技术0 前言 焊接作为汽车生产中四大工艺之一，其质量和精度的好坏，决定整辆汽车的性能。
而人工弧焊焊接劳动强度大、工作环境恶劣、效率低下，机器人弧焊焊接热变形所引起的焊缝位置不可控等问题，焊接加工质量往往难以保证。
焊接过程中工件尺寸、装配条件变化以及不确定性因素干扰的存在，使得目前在实际生产中使用的示教在线型焊接机器人一般无法满足焊接生产质量及多样性的要求。
近年来，随着机器人视觉技术发展，使得在使用机器人焊接时，对机器人进行实时引导成为了可能。
焊缝自动跟踪系统可以在焊枪偏离工件焊缝中心时，对焊枪进行实时修正，实现焊接的智能化。
本文主要基于项目应用，对焊缝跟踪系统原理进行深入研究，并对其应用进行阐述。
1 焊缝自动跟踪系统介绍 焊缝自动跟踪系统包括主要由激光传感器和控制主机组成。
激光传感器用于焊缝信息的主动采集，控制主机负责焊缝信息的实时处理，并与机器人或焊接专机保持实时通讯。
同时可以通过远程桌面实现远程监控。
图1 焊缝自动跟踪系统组成2 焊缝自动跟踪系统原理 焊缝自动跟踪系统实现是基于激光三角测量原理，由光源发射出一条激光线照射在待测物体表面，摄像机拍摄反射的光线，最后成像。
当物体表面的位置发生变化时，其成像也随之发生相应的位移。
其成像模型如图2所示。
图2 三角原理成像模型图3 相机成像的四个坐标系 在对采集的图像进行分析时，得到的位置坐标为图像坐标系下的坐标，不能用于机器人系统的纠偏控制，需要将图像坐标转换为以机器人基坐标系为参考坐标系下的坐标，因此在使用该系统前，需要对该系统进行标定，通过标定能够实现从像素点到三维坐标的转换。
为了描述相机成像的过程，需要建立四个参考坐标系，如图3所示。
①图像坐标系到成像平面坐标系，根据图3所示，（x,y）表示以物理单位度量的成像平面坐标系的坐标。
在x-y 坐标系中，原点定义在摄像机光轴和图像平面的交点处，称为图像的主点（principal point），该点一般位于图像中心处，但由于摄像机制作的原因，可能会有些偏离，在坐标系下的坐标为（u 0,v 0），每个象素在x 轴和y 轴方向上的物理尺寸为dx、dy两个坐标转换关系如下： 其中，s'表示因摄像机成像平面坐标轴相互不正交引出的倾斜因子（skew factor）。
基于模板匹配的焊缝自动跟踪系统
基于模板匹配的焊缝自动跟踪系统党向盈;黄小林;厉丹【摘要】焊缝跟踪是焊缝质量控制的前提.针对复杂环境背景下,焊缝跟踪的精度会受到弧光、飞溅以及烟尘等若干因素的影响,提出对预处理后的焊缝图像,采用MCD距离相关匹配方法,构建相关数学模型,然后利用自适应遗传算法,求取该函数模型全局最优解,搜索出实时图像与目标模板图像之间的最佳匹配位置;最后构建跟踪运动模型,准确跟踪焊缝.实验证明,在焊缝跟踪精度和自动调整方面,本系统的方法取得了预期效果.【期刊名称】《电焊机》【年(卷),期】2015(045)010【总页数】5页(P94-97,107)【关键词】遗传算法;焊缝跟踪;MCD(平均绝对差分算法);焊缝图像【作者】党向盈;黄小林;厉丹【作者单位】徐州工程学院徐州市机器视觉应用工程技术研究中心,江苏徐州221000;徐州工程学院徐州市机器视觉应用工程技术研究中心,江苏徐州221000;徐州工程学院徐州市机器视觉应用工程技术研究中心,江苏徐州221000【正文语种】中文【中图分类】TG409随着智能化和自动化的发展，自动焊接技术在焊接领域得到越来越广泛的应用，为了进一步提高焊接质量，要求智能设备能够又快又精确的进行焊缝自动跟踪，同时在焊接过程中，为了实现对焊接过程实时控制，快速有效的图像技术是视觉技术在控制焊接过程中应用的关键技术。
国内外很多学者针对焊缝跟踪技术做了较多的研究，王秀媛等[1]提出了无需外加光源，采用图像技术对焊缝边缘进行识别，包括采用图像分割方法对焊缝图像分区，以及基于焊缝图像的实际性质加以分析，得出的基于CCD扫描的焊缝边缘识别法；刘继忠等[2]将基于粒子群算法应用于焊缝跟踪的研究；除此之外，文献[3-5]分别提出高精度激光-MIG复合焊焊缝跟踪系统和基于激光和结构光视觉的焊缝跟踪技术。
这些技术在焊缝跟踪的精度方便都有所改善，但是在实际应用中都存在一些局限性，比如在焊缝跟踪中大部分只是考虑精度，很少关心焊缝跟踪的速度和稳定性问题。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
目录摘要 (2)Abstract (3)概述 (4)第1章机械传动装置总体设计 (5)1.1 拟订传动方案 (5)1.2 丝杠螺母的选择 (5)1.3电动机选择 (7)第2章机械减速器设计 (10)2.2 轴的设计 (12)2.3 键的选择与校核 (15)2.5箱体结构尺寸选择 (17)第3章焊接专用夹具的设计（略） (19)第4章直流调速系统设计 (20)4.1直流电动机调速原理 (20)4.2 直流调速系统结构框图设计 (21)4.3直流调速系统各组成电路设计 (21)4.4 晶闸管直流调速系统原理电路图 (25)第5章 PLC程序设计设计 (28)5.1电气控制系统概述 (28)5.2 可编程控制器的特点 (28)第6章设计小结 (34)第7章参考资料 (35)摘要在设计中焊接机是最为典型且应用最广泛的机动式焊接机械装备，他主要包括电气控制部分和机械部分，本设计重点介绍了自动焊机的机械部分和自动控制。
机械部分是驱动焊体的移动部分，包括电动机，联轴器，轴承和减速器等。
自动控制部分主要是PLC自动控制。
AbstractThe seam welding ,design is the most modern and versatice machine motive welding mechanical untis .It is composed of electronic cotro ling and mechaniacal units ，introduced the structure of its mechanism and the automatic controlling . the structure of its mechanism is which the welding piece was drivened in cluding motor copling piece was drivened . bearing rotation ----wheel .degradation ---conveyor and so on . the automatic controlling main is PLC automatic controlling概述自动控制气体保护焊接是一种高效焊接方法，由于它具有气体保护，所以用它能进行高质量焊接，又由于采用了PLC自动控制，因而焊缝均匀。
该方法自问世以来!就一直受到人们的重视(1969年美国 DEC公司研制出第一台 PLC用于GM公司生产线上并获得成功。
进入 20 世纪 80年代!随着计算机技术和微电子技术的迅猛发展!极大地推动了PLC的发展。
目前PLC已广泛应用于冶金、矿产、机械、轻工等领域!为工业自动化提供了有力的工具!加速了机电一体化的实现。
在自动控制焊机中选择PLC作为控制核心的原因有：a、可靠性高b、控制功能强c、编程方便d、适用于恶劣的工业环境!抗干扰能力强e、具有各种接口!与外部设备连接非常方便f、维修方便等。
正因为如此，用PLC控制的气体保护自动焊机在我国被广泛的应用。
第1章机械传动装置总体设计1.1 拟订传动方案根据设备技术要求及各种传动机构的性能制定传动方案如图(1)传动系统设计方案（1）传动方案分析：该设备用于管类零件的直缝焊接，焊接的速度比较低，焊接的质量取决与焊接的速度快慢与稳定性。
减速器采用单级圆柱直齿圆柱齿轮，大齿轮输出轴作为减速器的低速轴，可以使输出轴的转速稳定。
整个系统传动不太大，电机须频繁启动，对系统的调速性能要求高，为了实现较好的无级调速，选择直流电动机，利用直流电路调速系统实现无级调速。
减速器采用单级圆柱直齿圆柱齿轮减速器可以得到一定的传动比，利用二者联合调速可以得到较好的调速性能。
1.2 丝杠螺母的选择1、丝杠螺母传动的特点及应用（1）用较小的扭矩转动丝杠（或螺母）可使螺母（或丝杠）获得较大的牵引力。
（2）可达到较高的降速传动比，使降速机构大为简化，传动链得以缩短。
（3）能达到较高的传动精度，用于进给机构还可用作测量元件，通过刻度盘读出直线位移的尺寸，最小读数值可达0.001mm。
（4）传动平稳，无噪声。
（5）在一定条件下能自锁，即丝杠螺母不能进行逆传动，此特点特别适用于作部件升降传动，可防止部件因自重而自动降落。
鉴于以上优点，有参考文献②丝杠螺母的传动方式及其应用见表5.7-1的丝杠螺母传动简图（2）：图（2）丝杠螺母传动简图2、丝杠螺母副的选择由参考文献②表5.7-6初选丝杠螺母副丝杠螺母副的基本参数如表（1）：表（1）丝杠螺母副丝杠螺母副的基本参数丝杠的传动效率：由参考文献②查得η=0.7丝杠螺母强度的校核计算：由参考文献②式5.7-19的ζ=P A[]2σ≤ 其中P —为丝杠所要的最大轴向力N 。
A —丝杠内经的截面积2mm 由上表知214d A π==221.8910mm ⨯1d —丝杠的内径mm η—丝杠的传动效率[]σ—许用拉应力由于螺纹所引起的应力集中系数不能精确确定,因此取[]σ=33.5sσ，s σ为材料的屈服点(2N mm ).ζ=P A2=2=3.962N mm <[]σ1.3 电动机选择1、 确定驱动负载所需的外力和转矩焊枪的移动速度v由设计要求可知焊枪移动速度范围v=0.5m/min —1.5m/min 丝杠的转速n丝杠的螺距为4mm ，由参考文献②式 当v=0.5m/min 时v 为1000v n S ==10000.54⨯=125r/min 当v=1.5m/min 时v 为1000v n S ==1000 1.54⨯=375r/min 所以丝杠的转动速度范围为125r/min —375r/min2、电动机类型和结构形式选择因本设备运转速度低，调速范围广，周期性运行，切运转要平稳可靠，为了得到较好的调速性能，选用Z2系列直流电动机，利用调速电路实现系统的无级调速。
安装形式选择卧式。
3、电动机容量确定⑴ 本设备负载小，属于惯性旋转机构，固按旋转运动计算驱动功率。
⑵ 计算移动部件摩擦阻力矩移动部件的摩擦力矩为主要的功率消耗所以其它的摩擦可以忽不计，由于移动部件的重力定为500N 所以移动部件所受的摩擦力为由参考文献②表5.7-3知摩擦系数f=0.1 f F =500f=500⨯0.1=50N摩擦阻力矩由参考文献⑥式5-32得 2f f F L M iπη=其中L —丝杠螺距 i —齿轮减速比为4 η—传动效率定为0.72f f F L M iπη==50420.74π⨯⨯⨯=11.4Nm当丝杠作旋转运动时,克服摩擦阻力矩所需的功率P 丝=0.1047f M n/η=0.1047×11.4×375/0.7=639.5W 由参考文献⑦表2-4机械传动的效率得： a 、闭式圆柱齿轮的机械传动效率为1η=0.97 b 、一对滚动轴承的机械传动效率为2η=0.99 则机械传动链的总效率η为：η=1η2η2η=0.97⨯0.99⨯0.99=0.95 驱动功率为：P =P η丝=639.50.95=673.2W 为了扩大设备加工范围,设备的驱动转矩应有足够的余量.另因为传动比较大,调速范围宽,固应选择较高的电机,由参考文献①表13-65，选择系列化FANUC 型直流电动机5M 型.该电动机技术指标如表（2）:表（2）电动机技术指标 ⑶ 计算传动比由参考文献③知，可选择电力拖动系统为调速范围为中等调速系统即350D ≤≤D=maxminn n =4 min n =max 4n =20004=500r/mini=n min ／n 丝＝500/125=4当丝杠转速为375r/min 时电机的转速为375 4=1500r/min所以要求电动机的调速范围为500r/min —1500r/min 所以能满足要求。
i=i 晶×i 齿,为了得到较大调速范围，用晶闸管直流调系统实现无级调速，调速范围i 晶＝4;机械减速利用齿轮单级减速器实现，传动比i 齿＝4. ⑷ 计算传动装置的运动和动力参数 计算各轴转速：按最高转速计算Ⅰ轴 n1=n =1500r/minⅡ轴 n2=n1/i 齿 =1500/4=375r/min 丝杠 n3=n2=375r/min 计算各轴输入功率：Ⅰ轴 P1=p ×η联×η晶=800×0.99×0.9=712.8W Ⅱ轴 P2=p1×η齿×η承=712.8×0.97×0.99=684.5W 丝杠 P3=p2×η承=684.5×0.99=677.7W 计算各轴的输入转矩：Ⅰ轴 T1=T ×i 晶×η联=5.9×4×0.99=23.4NmⅡ轴 T2=T1×i 齿×η齿×η承=23.4×4×0.98×0.99=90.7Nm 丝杠 T3=T2×η承=90.7×0.99=89.76Nm 将运动和动力参数计算结果进行整理并列于表(3)。
表（3）运动和动力参数计算结果第2章 机械减速器设计2.1 齿轮的设计与计算一、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1、按图所方案，选定直齿圆柱齿轮示的传动传动。
移动部件为一般机构，速度不高，故齿轮选定8级精度。
2、齿轮选用便于制造且价格便宜的材料，由参考文献表3-2选取小齿轮材料为45号钢（调质），HBS 1=240,大齿轮材料为45号钢（常化）HBS 2=200.3、选取小齿轮数Z 1=20,大齿轮数Z 2=iZ 1=4×20=80。
因齿面硬度小于350HBS 的闭式传动，所以按齿面接触疲劳强度设计，然后校核齿根弯曲疲劳强度。
二、按齿面接触疲劳强度设计由参考文献⑧式（3-24）得设计公式为:[]21()E t HZd mm σ≥ 1、确定公式内各参数的数值 （1）试选载荷系数K t =1.3（2）计算小齿轮传递的转矩,按高速轴的最低转速计算T 1=95.5×105p/n 1=50.712895.510500⨯⨯=13614.5Nmm=13.6Nm （3）由表3-9选取齿宽系数 θd=0.8（4）由表3-7查得弹性影响系数Z E=189.8（5）由参考文献⑧表3-59查得接触疲劳强度极限ζH l i m 1=590Mp a ;由表3-59查得接触疲劳强度极限ζH l i m 2=470Mp a（6）由式3-29计算应力循环次数N 1=601h n jL =60×500×1×16×300×15=21.6×1082N =1/N u =21.6×108/4=5.4×108（7）由图3—57查的寿命系数121HN HN K K ==（8）计算接触疲劳许用应力。