机器人焊接电弧高速图像的采集与分析..docVIP

密 级 学 号 毕 业 设 计（论 文） 《机器人焊接电弧高速图像的 采集与分析》 院（系、部）： 继续教育学院 姓 名： 刘 娟 年 级： 2011级 专 业： 电气工程及其自动化 指导教师： 申爱明 教师职称： 讲师 2013 年 5 月31日·北京 目 录 第一章 前言 5 1.1 现代焊接技术简介 5 1.2 机器人焊接发展过程及其简介 6 1.2.1 机械手臂或操作系统 7 1.2.2 焊接部件 7 1.2.3 机器人控制系统 7 1.3 机器人焊接研究现状及未来趋势 8 1.4 焊接系统的组成和工作原理 10 1.5 焊接电弧现象 12 1.5.1 焊接电弧的基本概念 12 1.5.2 焊接电弧的引燃 13 1.5.3 焊条的加热和熔化 13 1.5.4 焊接电弧的基本特点 13 1.5.5 焊接电弧的组成 13 第二章 机器人焊接高速电弧图像采集与分析实验原理及相关技术 15 2.1 机器人焊机电弧高速图像采集与分析简介 15 2.2 高速图像采集系统原理 15 2.2.1 普通CMOS高速摄像系统介绍 15 2.2.2 摄像系统总体结构. 16 2.3 高速摄像机的介绍 17 2.4 高速摄像装置光路及其背光技术简介 19 2.4.1 高速摄像装置及其光路图 19 2.4.2 滤光片和可调减光镜的选择 19 2.4.3 背光光源的选择 21 2.5 合理选择放大率 23 2.6 正确选择摄像参数 23 2.7焊接电弧波形信号采集系统简介 24 第三章 焊接电弧高速图像采集与分析实例 25 3.1 不同滤光镜下的拍摄效果 25 3.2 焊接电弧高速图像采集与分析实例 25 3.2.1 低氢焊条发生电弧环绕套筒内边缘旋转的高速摄影 25 3.2.2 焊条电弧焊时下落的熔滴的高速摄影 26 3.2.3 电弧力引起大颗粒飞溅的高速摄影 27 3.2.4 焊条发生爆炸过渡过程的高速摄影 27 3.2.5 药芯焊丝CO2气体保护焊在小参数下熔滴排斥过渡时的高速摄影 28 第四章 心得与体会 29 4.1 结论总结 29 4.2 对进一步研究的展望 29 参考文献 31 致 谢 33 声 明 34 摘要 进行了焊接电弧高速图像和信号波形的同步采集和再现研究，给出了电弧图像和波形在线具体实现技术，并利用该技术成功进行了电弧光谱信息检测熔滴过渡过程、二氧化碳短路过渡过程和变极性MIG焊电弧行为的研究。 关键词：焊接电弧 高速摄像 同步 采集与播放 软件 ABSTRACT The research on synchronized sampling and reproduction of the waveforms and high-speed camera image of welding are is carried out and the technology of realizing the reproduction of waveforms and image of welding are given. By means of this method, the process tests of are spectrum sensed and controlled droplets transfer, carbon dioxide short circuit welding and AC pulsed-MIG welding are successfully studied. Keywords: Welding arc High-speed camera Synchronization Sampling and replay Software 第一章 前 言 1.1 现代焊接技术简介 焊接是材料加工与装备制造中的一个重要的生产环节，传统焊接通常被认为是一种技艺而不是技术性很强的制造方法,传统焊接大多依赖于手工焊接,焊接的质量和速度严重取决与操作人员的熟练程度,很多传统的焊接工艺相对的生产成本较高而且工艺较为繁杂。 焊接是一种传统的加工工艺向现代制造方向发展的重要标志之一是应用计算机、信息等技术把操作者的经验和焊接过程转化为特征与规律的定量认识。随着焊接产品制造的高品质、高效率和精量化要求的日益提高，同时在计算机、电子信息技术的推动下，对制造工艺的精度提出了更高的要求，传统焊接工艺已经不能满足生产力的发展要求，自动控