电弧跟踪介绍

燕山大学职业技术学院XXXX机器人系统有限公司实习报告题目弧焊机器人简介、应用实例专业焊接技术及自动化班级 09级1班姓名 X X XQQ 号 358698916完成日期：2012年5月27日目次第一章引言 (1)第二章我国机器人[1]发展现状及发展方向 (1)第三章神钢机器人组成及功能特点 (2)3.1 神钢机器人的分类 (2)3.2 神钢机器人的组成 (4)3.3 神钢机器人的功能特点 (5)3.3.1 接触传感[3]功能 (5)1.1三方向传感[3]功能: (6)1.2圆弧传感[3]功能: (6)1.3间隙检测[3]功能： (7)3.3.2 电弧跟踪[3]功能 (7)3.3.3 数据库[3]功能 (8)3.3.4 坡口宽度[3]跟踪 (8)3.3.5双丝焊接功能 (8)3.3.6高熔敷效率[2] (9)第四章神钢机器人应用举例 (9)4.1水平角焊[3] (9)4.2船型焊[3] (11)参考文献 (13)摘要随着我国工业化的发展，我国焊接机器行业整体技术水平和综合实力已有显著提高，国家大型工程项目的相继启动，将促使行业向研发高技术含量、高附加值的大型焊接设备、焊接辅机具、专用成套焊接设备方向发展。

但相对于发达国家而言，我国的工业机器人技术及其工程应用的水平还有一定的距离，如：可靠性低于国外产品；机器人应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距；应用规模小，没有形成机器人产业。

针对以上情况，我们应如何引进、消化、吸收世界先进焊接技术，以及在焊接过程中对焊接缺陷问题的分析，已成为焊接工作者不得不面对的问题，这次实习报告主要针对日本神户制钢焊接机器人功能及应用进行介绍，并举例实习期间机器人焊接的工艺参数。

从X月X号开始在XXXX机器人系统有限公司实习的过程中，不仅对手工操作CO2气体保护焊有很大提高，同时掌握了焊接机器人基本知识，能独立进行操作。

并进行了水平角焊和船型焊的实际焊接，多次调整参数使自己的焊接知识、焊接分析能力有很大提高。

克鲁斯电弧跟踪原理
克鲁斯电弧跟踪（Kruetz arc tracking）是一种用于检测电气设备和电力系统中电弧故障的技术。

它的原理是基于电弧产生的高频成分和电流波形的变化。

当电气设备或电力系统中出现电弧故障时，电弧会产生高频成分，这些高频成分可以被克鲁斯电弧跟踪系统检测到。

具体来说，克鲁斯电弧跟踪系统通过监测电流波形的变化来识别电弧故障。

当电弧发生时，电流波形会出现不规则的变化，这些变化包括高频成分的出现和电流波形的不稳定。

克鲁斯电弧跟踪系统会通过对电流波形进行实时分析，识别出这些特征，从而确定电弧故障的发生。

除了电流波形的变化，克鲁斯电弧跟踪系统还可以通过其他方式来检测电弧故障，比如监测电压波形、电磁辐射和温度变化等。

这些信息的综合分析可以帮助系统准确地定位电弧故障的位置和类型。

总的来说，克鲁斯电弧跟踪的原理是通过监测电弧产生的高频成分和电流波形的变化来识别电弧故障。

它可以实时监测和定位电
气设备和电力系统中的电弧故障，有助于提高系统的安全性和可靠性。

CRP电弧跟踪器调试说明
1 软件升级：将压缩包内的文件解压后，文件夹内的文件放在U盘根目录中，插入控制器USB接口升级：
2 升级完重启后，验证是否升级成功，软件版本为：
3连接电弧跟踪器穿过焊机到系统
4 连接电弧跟踪器到系统，将通讯线头插入系统COM2端口，并固定；并连接电源（220V）
5 在系统界面配置端口：用户工艺→弧焊工艺→电弧跟踪→通讯设置
选择对应的COM口
6在：用户工艺→弧焊工艺→电弧跟踪→参数设置中设置补偿参数:
点击下一页
注：该页的内容可以不管，直接置为OFF
注：左右补偿灵敏度可以适当调节，有超调现象（如走S形时），可以将其调低。

如果跟踪补偿缓慢时，可以将其调大。

7 编写电弧跟踪程序：
8 确认连接无误后，在通讯设置中打开后台记录，然后运行程序
9 文件操作→文件保存到U盘→一键备份系统然后导入到电脑中
10在路径：\\Robot\\file\\History中找到下面三个TXT文件：电流数据、缓冲区状况、计算后偏移量：
11 打开电流数据（以下的图片都是通讯正常的情况下）
打开缓冲区状况
打开计算后偏移量：（因为没有连接焊机所以为0）
12 如果没有数据或者数据不正常（即通讯不成功时，可以用串口调试助手进行通讯测试）：
拿掉485转232的转换头
将485转USB的线连接好再连接电脑USB接口，将电弧传感器电源通电
13 打开串口调试助手：
选择串口号，配置好波特率、数据位、停止位（分别为115200、8、1）然后选中HEX发送，在发送栏中输入aa 55；点击发送、HEX显示，返回数据如图所示，即通讯正常。

请检查其他接线有误错误
2017-4-12 CRP WYM。

电弧跟踪算法实验报告1. 引言电弧跟踪是一种重要的图像处理技术，应用于多个领域中，包括计算机视觉、机器人控制等。

电弧跟踪算法的目标是将一条电弧轨迹从图像中提取出来，并确定其位置和形状。

本实验旨在通过实现一个简单的电弧跟踪算法，来加深对该技术的理解。

2. 实验原理电弧跟踪算法的实现步骤如下：1. 预处理：对图像进行灰度化、二值化等操作，以便更好地提取电弧轨迹。

2. 预选区域：使用边缘检测算法（如Canny算法）得到图像的边缘，并确定可能包含电弧轨迹的区域。

3. 轨迹提取：根据预选区域中的像素点，找出可能属于电弧轨迹的像素点，并将其提取出来。

4. 轨迹追踪：对提取出来的像素点进行组合，形成一条完整的电弧轨迹。

3. 实验步骤3.1 数据准备在实验中，我们使用了一组包含电弧轨迹的测试图像。

这些图像包括不同大小、形状和背景的电弧轨迹，以验证算法的稳定性和适用性。

3.2 应用预处理首先，我们将测试图像转换为灰度图像，以便更好地处理。

然后，通过应用二值化等操作，将图像转换为黑白图像。

这样可以将轨迹与背景进行划分，方便后续的轨迹提取和跟踪。

3.3 边缘检测使用Canny算法对预处理后的图像进行边缘检测。

该算法通过计算图像中像素的梯度来提取出边缘。

3.4 预选区域确定根据边缘检测得到的结果，确定可能包含电弧轨迹的区域。

这些区域通常是具有较高边缘密度的区域，可以通过设置一个适当的阈值进行筛选。

3.5 轨迹提取在预选区域中，根据一定的条件（如像素值范围、连通性等）提取出可能属于电弧轨迹的像素点。

这些点将作为轨迹追踪的候选点。

3.6 轨迹追踪利用提取出来的轨迹候选点，通过一定的距离和连通性判据，将其组合成一条完整的电弧轨迹。

这里采用了简单的贪心算法，从候选点中选择最近的点进行连接，直到没有合适的候选点或轨迹闭合为止。

4. 实验结果经过实验，我们成功地实现了电弧跟踪算法，并在测试图像上进行了验证。

算法能够准确地提取出电弧轨迹，并以正确的形状进行追踪。

弧焊机器人电弧传感跟踪技术的应用摘要：在弧焊机器人发展过程中，传感系统起到了非常关键的作用，提高了机器人对工作环境的适应性，在中厚板焊接中，多数采用了电弧传感跟踪系统，通过电流或电压的变化，计算出电弧与焊缝之间的位置偏差，并及时进行调整，保证焊枪能够按照实际焊缝位置进行焊接，保证了焊接质量。

关键词：弧焊机器人；电弧传感；传感灵敏度自1959年世界上第一台工业机器人发明以来，工业机器人经历了50余载的发展，机器人的结构、驱动、坐标系、控制系统、跟踪等技术发展得越来越完善，工业机器人应用的领域，从最初的汽车行业发展到包括汽车、电子、化工、医疗、工业制造等在内的多个行业发挥着不可替代的作用。

1974年日本川崎公司研制开发了首台弧焊机器人，弧焊机器人对应用环境的适应性，还体现在通过传感系统的反馈对焊接轨迹、焊枪姿态、焊接参数进行实时调整方面。

常用的传感系统有电弧传感、激光传感、视觉传感等，在中厚板焊接方面，电弧传感具有不可替代的作用。

在机器人弧焊作业中，由于工装误差、焊接热变形、工件尺寸误差等实际焊接条件的变化，按照原有轨迹运动的焊枪不再能够保证对焊缝的准确对中，这样就导致焊接质量下降，甚至无法维持正常的焊接过程。

通过电弧传感方式，可实现焊缝的自动跟踪，增强弧焊机器人的环境适应能力。

1 电弧传感跟踪原理焊枪的导电嘴和焊缝之间相对运动时，会引起弧长的变化，由于焊接电源的调节作用，焊接电流或者电弧电压也会发生变化，通过实时采集电流或电压值，可以检测出焊缝的中心位置，并计算出电弧和焊缝之间的位置偏差。

如图1-1所示，在稳定的焊接状态下，电弧工作点A0，弧长l0，焊丝伸出长度L1，电流I0，当焊枪与工件表面距离H0发生阶跃变化增大到H1时，弧长突然被拉长到l1，此时焊丝伸出长度L1来不及变化，电弧随机在新的工作点A1处燃烧，电流突变为I1。

当电弧沿着焊缝的垂直方向扫描，焊接电流将随着扫描引起的焊枪高度的变化而变化，而送丝系统的送丝速度保持不变，则此时的焊丝熔化速度小于送丝速度，使得焊丝伸出长度渐渐变长，此时的电弧弧长逐渐变短，最后电弧稳定在一个新的工作点A2，弧长l2，焊丝伸出长度L2，电流I2，结果焊丝伸出长度和弧长都比原来增加。

功能讲堂精确焊接的保障——电弧跟踪功能厚板焊接过程中，工件加工误差、装配误差及焊接过程中的热变形等因素不可避免地会导致机器人示教轨迹和实际焊接轨迹存在一定的偏差。

如何对机器人的轨迹偏差进行补偿，完成精确的焊接过程是保证焊接质量的关键。

本篇介绍应用于弧焊过程的TAST Tracking功能，该功能通过维持焊丝和工件之间电流恒定进行上下方向和左右方向的补偿，从而实现机器人路径轨迹的调整。

▼TAST Tracking 电弧跟踪功能TAST Tracking（Through-Arc Seam Tracking）功能，也称为电弧传感或电弧跟踪功能，该功能可进行上下方向和左右方向的补偿，其中，左右方向的补偿只在正弦型摆动焊接时有效。

当使用摆焊功能对V型坡口工件焊接时（如图1所示），焊丝端部与工件之间的距离会随着摆动的进行而发生改变，则流过二者之间的电流也会随之发生变化。

如图2所示，焊丝到达坡口端部时的电流值要高于焊丝位于坡口中央位置，但当焊丝位于坡口中间位置时，摆焊左右两侧的电流波形则相同。

但是，当焊接路径偏离V型坡口中线时，电流波形在摆焊的左右两侧各不相同，如图3所示。

TAST Tracking功能可通过采样反馈的电流值获得电流波形，并从中计算出摆焊左右两侧各自波形下的面积，从而对机器人的轨迹进行修正。

图1 TAST Tracking功能图2 焊接路径位于坡口中央时的电流波形图图3 焊接路径位于坡口右侧时的电流波形图实际焊接过程中，由于装配和焊接过程的热变形，工件相对于焊丝端点不可避免地会发生上下方向的位置改变。

TAST Tracking功能通过在焊接路径的中间位置进行电流采样，作为电流基准值，并计算其它位置的值相对于此偏移的补偿量，对机器人的轨迹进行修正。

如图4所示，采样时分摆动焊接和无摆动焊接两种情况，图中1点为采样点，采样值作为基准值。

如果工件偏离焊丝，电流值逐渐减小，则对机器人路径进行补偿，使得焊丝靠近工件。

电弧传感器焊缝跟踪系统2、电弧传感焊缝跟踪技术的发展状况2、1 电弧传感器发展概述焊缝自动跟踪方面，传感器提供着系统赖以进行处理和控制所必须的有关焊缝的信息。

我们研究电弧传感器就是要从焊接电弧信号中提取出能够实时并准确反映焊炬与焊缝中心的偏移变化信号，并将此信号采集出来，作为气体保护焊焊缝自动跟踪系统的输入信号，即气体保护焊焊缝自动跟踪系统的传感信号。

目前，国际、国内焊接界对电弧传感器的研究非常活跃，用于焊缝跟踪的电弧传感器主要有以下几种类型:(1)并列双丝电弧传感器。

利用两个彼此独立的并列电弧对工件施焊，当焊枪的中心线未对准坡口中心时，其作用焊丝具有不同的干伸长度，对于平外特性电源将造成两个电流不相等，因此根据两个电流差值即可判别焊炬横向位置并实现跟踪。

(2)旋转扫描电弧传感器。

在带有焊丝导向的喷嘴旋转时，旋转速度与焊接电流之间存在一定的关系。

高速旋转电弧传感器可用于厚板间隙及角接焊缝的跟踪，在结构上比摆动式电弧传感器复杂，还需要在焊接工艺、信息处理等方面进行深入的研究。

(3)焊炬摆动式电弧传感器。

当电弧在坡口中摆动时，焊丝端部与母材之间距离随焊炬对中位置而变化，它会引起焊接电流与电压的变化。

由于受机械方面限制，摆动式电弧传感器的摆动频率一般较低，限制了在高速和薄板搭接接头焊接中的应用。

在弧焊其他参数相同的条件下，摆动频率越高，摆动式电弧传感器的灵敏度越高。

2、2 电弧传感器的工作原理电弧传感器的基本原理是：利用焊炬与工件之间距离变化引起的焊接参数变化来探测焊炬高度和左右偏差，在等速送丝调节系统中，送丝速度恒定，焊接电源一般采用平或缓降的外特性，在这种情况下，焊接电流将随着电弧长度的变化而变化。

电弧传感器的工作原理如图1所示。

L为电源外特性曲线，在稳定焊接状态时，电弧工作点为A0，弧长L0 ，电流I0 ，当焊炬与工件表面距离发生阶跃变化增大时、弧长突然被拉长为L1、此时干伸长还来不及变化，电弧在新的工作点A1、燃烧，电流突变为I1，电流瞬时变化为△I1反之亦然。

应用DSP技术实现焊接电弧弧长跟踪及控制赵辉;张洪国;董瑞佳;朱振伟【摘要】系统以TMS320F28335芯片为核心,通过其内部AD功能,检测焊接过程中的电压及电流值,经过特定跟踪算法处理后输出PWM信号控制跟踪电机动作,通过SCI功能与PLC和示教器实现数据交换,最终实现高速(指焊接速度)或高频(指脉冲频率)下的弧长跟踪及有效控制.研发的跟踪器针对不同焊接类型,无需添加指定扩展模块,即可实现多种焊接类型的弧长跟踪及控制.通过实际焊接证明,弧长跟踪及控制效果良好,达到预期的焊接效果.【期刊名称】《电焊机》【年(卷),期】2018(048)008【总页数】6页(P61-66)【关键词】TMS320F28335;弧长跟踪;高速;高频【作者】赵辉;张洪国;董瑞佳;朱振伟【作者单位】唐山工业职业技术学院,河北唐山063299;唐山工业职业技术学院,河北唐山063299;唐山工业职业技术学院,河北唐山063299;唐山三友远达纤维有限公司,河北唐山063299【正文语种】中文【中图分类】TG430 前言随着焊接工程的发展，对焊接精度和速度的要求越来越高。

焊接过程自动化是提高焊接质量及焊接生产效率的关键[1]。

精确的电弧跟踪技术为焊接自动化过程中焊接质量的保证提供了强有力的支持[2]。

目前国内外厂商生产的跟踪器主要是针对单一种类焊接类型。

如JETLINE的产品可跟踪直流TIG焊，若其跟踪交流TIG，则需增加交流跟踪模块，若跟踪器自控跟踪电机，则需要增加同品牌其他控制器，进而实现联动控制。

一台弧长跟踪器无法适合大部分焊接类型，需要另外购置固定功能模块，成本大大提高。

本研究采用TMS320F28335为核心控制芯片，配套电弧电压电流采集模块、手持操作盒模块、PLC模块开发了一套弧长跟踪控制系统。

TMS320F28335芯片具有高速浮点运算能力的低功耗、低成本、易开发的特点，是适合大量数据处理的理想DSP处理器。

收稿日期:2000-07-12作者简介:何祖清(1969)),男,湖北随州人,工程师,硕士,主要从事高速旋转电弧传感器在垂直位置焊缝跟踪中的应用研究。

基于单片机80C196的旋转电弧跟踪控制系统何祖清,周方明,冯曰海(华东船舶工业学院材料环境工程系,江苏镇江212003)摘要:介绍了自行开发的旋转电弧焊缝自动跟踪系统,采用性能更高的80C196KB 单片机实时控制。

提出动态采样区域法进行离散采样、数字滤波,实现焊缝双向跟踪,使系统抗干扰能力强。

所开发的系统可直接应用于生产上。

关键词:电弧传感;跟踪;单片机中图分类号:TG439.9 文献标识码:A 文章编号:1001-2303(2000)10-0014-05Control system of the rotating welding arc sensor based on single -chip microcontroller 80C 196HE Zu -qing,ZHOU Fang -ming,FENG Yue -hai (Dept 1of Materials and Environment Eng.,East C hina Shipbuilding Institute,Zhenjiang 212003,China)Abstract:Control system of the rotating welding arc sensor was developed by the authors.It was timing controlled by the prior single -chip m-i crocontroller 80C196KB.Discrete sampling with dynamic sampling range was put forward i n this paper.In the sampli ng range digital filter was done.The dual directional seam tracking was achieved by this con trol system and ant-i disturbance was strengthened.The developed system may be used directly in the production.Key words:arc sensor;seam tracking;single -chip microcontroller1 前言在研究开发高速旋转电弧传感器焊缝跟踪系统中,采用单片机进行各种信号的采集、计算处理以及对系统各种执行机构进行自动控制。

OTC机械手电弧跟踪传感技术在实际生产中的应用摘要：工业机器人诞生于20世纪60年代，在20世纪90年代得到迅速发展，是最先产业化的机器人技术。

焊接机器人对不同的生产要求具有很强的适应性和柔性，它可以稳定和提高焊接质量，提高劳动生产率，可二十四小时连续生产。

焊接自动化传感技术在生产中发挥着举足轻重的作用，本文将对OTC焊接机械手电弧传感跟踪技术在时速300km/h、250km/h动车组、城轨车项目小件生产中的应用做简单介绍。

关键词：电弧跟踪传感坡口形式机械手一、电弧式焊缝跟踪传感技术首先让我们了解一下电弧传感焊缝跟踪的基本原理：在焊接过程中，当焊炬与工件之间的相对位置发生变化时，会引起电弧电压、电流的变化，这些变化都可以作为特征信号被提取出来实现高低和上下两个方向的跟踪控制，这就是电弧传感的工作原理。

然后再让我们了解一下摆动式电弧传感器，现在我们公司现场应用的OTC焊接机器人所用就是摆动式电弧传感，工作原理如下图所示：恒速送丝配合恒压特性的焊接电源，在电弧自身调节的作用下，弧长的变化引起焊接电流的变化，可以检测出电弧与焊缝中心的偏离程度。

在对V型坡口对接接头进行摆动焊接时，在摆动的两端和中央，由于电弧长度发生变化，所以焊接电流也发生变化。

电弧传感器检测到焊接电流的变化情况后，将偏差信息提供给控制系统对机器人末端轨迹进行补偿。

二、电弧传感跟踪在生产实践中的应用1.电弧传感器已经广泛应用焊接机器人系统，运用电弧传感技术能独立实时校正焊接路径，以适应焊接位置的变化，目前，在中厚板材中，多层多道焊接时已有多种坡口形式应用电弧跟踪技术，v型坡口、半v角焊坡口角焊缝、u型坡口、半u型坡口角焊缝、Y型坡口、角焊缝等坡口形式都能够在焊接过程中实时监控，自动更正。

2.影响OTC焊接机器人电弧传感的主要因素有：工件的组对精度状况，工装夹具状况，地线接地状况，焊枪姿态（角度），传感器灵敏度（摆宽的调节），摆动频率，焊接速度，焊接使用的电流电压等。