基于边缘效应式电容传感器焊缝跟踪技术的研究

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1、学校代码10530学号201107071545分类号TG409密级公开硕士学位论文基于边缘效应式电容传感器焊缝跟踪技术的研究学位申请人汤希指导教师洪波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设备2014年5月31日万方数据AResearchofWeldTrackingTechnologyBasedontheEdgeEffectoftheCapacitiveSensorCandidateTangxiSupervisorProf.HongBoCollegeSchoolofMechanicalEngineeringProgramMaterialProcess

2、ingEngineeringSpecializationWeldingMaterialandEquipmentDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateMay,2014万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明的法律后果由本系统承担。作者签名：日期：2014

3、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目前我国大部分焊接作业仍然处于传统的手工焊、半自动焊阶段，存在着焊接环境差、浪费劳动力、焊接质量低等缺点，特别是对于大型结构件进行批量生产时，焊接自动化水平低的缺点

4、就显得尤为明显。所以对于焊接过程中自动化和智能化的发展研究将具有深远的意义；而实现焊接过程中的自动化和智能化，其中最关键的技术就是传感器技术，它是整个焊接系统的眼睛。本文开始主要从研究背景和研究意义两个方面对本文的选题进行了简要的介绍；然后详细描述了电容式传感器的研究现状和应用领域，从中发现将电容式传感器技术应用于焊缝跟踪领域的核心技术尚未成熟，依然存在很多缺陷。所以本文提出一种新型的电容式焊缝跟踪传感器用于焊缝跟踪领域。具体的研究内容如下：（1）介绍了边缘效应式电容焊缝跟踪传感器的基本原理、焊缝跟踪特点等，并且还详细阐述了电容式传感器焊缝跟踪系统的构成，主要针对电容传感

5、器的探头结构、信号的采集与处理电路、单片机控制系统以及十字滑架系统等方面进行了介绍；（2）设计了一种不同于一般平行极板电容传感器并适用于实时焊缝跟踪的边缘效应式电容传感器探头结构；并利用UnigraphicsNX软件绘制了该传感器的三维图；同时还使用Ansys有限元分析软件，建立了传感器的三维模型，并对传感器的具体结构参数进行了优化，分析传感器的输出特性，确定适合于焊缝跟踪的电容式传感器最优结构参数；（3）提出了一种新型的线性度拟合方法，确定最佳一致逼近法拟合出来的直线线性度误差最小，并且能够满足传感器的输出特性，使传感器输出信号线性度良好。进一步验证了电极互绕式同平面电

6、容焊缝跟踪传感器应用于焊缝跟踪的可行性，为焊缝跟踪领域提供了新的可靠技术；（4）对采集来的边缘效应式电容焊缝跟踪传感信号进行特征分析，在采用非线性小波变换阈值法的基础上提出“折中阈值去噪法”，并将它用于实际焊缝跟踪的降噪过程中；（5）通过实验发现采用最优通用阈值去噪后信号波形产生附加振荡的问题，提出分层阈值的概念；利用粒子群优化算法对小波阈值去噪中每一个分解尺度采取不同的阈值；并通过实验进行论证；（6）通过分析不同的焊缝偏差提取方法，提出一种新的焊缝偏差提取法：混合区间比较法；并对该方法用于新型边缘效应式电容焊缝跟踪传感I万方数据湘潭大学硕士学位论文器偏差提取上进行了理论

7、分析和研究。关键词：边缘效应；同平面电极；线性度；折中阈值滤波；粒子群算法；II万方数据AbstractAbstractAtpresentourcountrymostoftheweldingoperationisstillinthestageofthetraditionalmanualwelding,semiautomaticwelding,thereisaweldingenvironmentispoor,wastedlabor,lowweldingqualityshortcomings,especiallyforlarges