基于变面积式涡流传感器焊缝跟踪系统的研究

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1、学校代码10530学号201107071550分类号TG409密级公开硕士学位论文基于变面积式涡流传感器焊缝跟踪系统的研究学位申请人朱亚飞指导教师洪波教授学院名称机械工程学院学科专业材料科学与工程研究方向焊接材料及装备二〇一四年五月万方数据ResearchonSeamTrackingSystemBasedontheVariable-area-styledElectricEddyCurrentSensorCandidateZhuYafeiSupervisorProf.HongBoCollegeSchoolofMechanicalEngineeringProg

2、ramMaterialProcessingEngineeringSpecializationWeldingMaterialAndEquipmentDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateMay2014万方数据湘潭大学学位论文原创性声明本系统郑重声明：所呈交的论文是本系统在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本系统完全意识到本声

3、明的法律后果由本系统承担。作者签名：日期：2014年5月31日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本系统授权湘潭大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：2014年5月31日导师签名：日期：2014年5月31日万方数据摘要摘要随着社会现代化的发展，焊接自动化和智能化已经成为现代化发展的必然要求，其中焊缝自动跟踪是关键问题。

4、而传感器技术是实现焊缝跟踪的核心问题之一。本文对电感检测和电容检测原理进行了研究，了解了电涡流传感器的物理特性，在此基础上设计了一种能够检测面积变化的变面积式涡流传感器，这种传感器具有结构简单、控制精度高、无机械震动、使用寿命长等优点。本文利用此传感器对面积变化的检测实现了平板对接和搭接焊缝的自动跟踪，并且克服了错边的问题。首先提出了一种基于电容电感复合桥式焊缝跟踪传感器方案，介绍了电容检测和电感检测原理，并对传感器的数学模型进行了分析，根据传感器的数学模型建立了simulink模型，对传感器的影响因素进行了仿真分析，最后分别对电容检测和电感检测进行了试验

5、，试验验证采用此种方案实现焊缝自动跟踪难度很大，但在探索过程中加深了对电感检测的了解，在此基础上本文作者提出了另一种传感器方案：基于涡流传感器原理的变面积式涡流传感器。然后在涡流传感器原理的基础上详细分析了变面积式涡流传感器，对传感器的等效电路进行了简化计算，得出了传感器的数学模型，运用MATLAB的simulink进行了仿真分析，知道了传感器输出信号与各个影响因素之间的关系，为后续的数据处理提供了理论基础。考虑到影响传感器输出信号的主要因素有面积和距离，结合前面的理论分析，本文提出了一种新型的数据处理方法——变量分离。通过对两个传感器输出信号进行变量分离

6、，得到了一个因变量和一个自变量（面积）一一对应的关系式，而面积的变化反应焊炬位置的偏差，通过判断偏差即可实现焊缝自动跟踪。本文先对变量分离算法进行了设计，然后利用实验数据进行回代验证其正确性，最后对变量分离算法进行了优化，得到了一种适应性强、变量分离效果好的变量分离算法。最后根据本系统要求设计了系统的硬件电路，在硬件的基础上设计了相应的软件，完成了整个基于变面积式涡流传感器焊缝跟踪系统的设计和制作，并利用此系统进行了平板对接和搭接的焊缝跟踪试验，试验结果验证了本文提出的焊缝自动跟踪方案的可行性。关键词：变面积式涡流传感器；焊缝跟踪；变量分离；平板对接；搭接

7、；I万方数据AbstractAbstractWiththedevelopmentofourmodernsociety,theautomationandintellectualizationofwieldingbecomesnecessary.Theautomatictrackingofweldedjointisakeyproblemwhilethesensortechnologyiscrucialtorealizethetracking.Thisarticlefocusesontheresearchintotheprinciplesbehindinduct

8、anceandcapacitancedetection,givin