基于Matlab的焊缝跟踪系统的设计

杜成超，郭华锋，许 成

（1.徐州工程学院 机电工程学院，江苏 徐州 221008；2.河海大学 计算机与信息学院，江苏 常州 213022）

在现代制造业生产中，焊接是重要的工艺方法之一。保证焊接产品质量的稳定性和提高劳动生产率已成为生产发展亟待解决的问题[1]。不规则焊缝的板件焊接在现实生产中占了很大的比例，目前在板件焊接中往往采用焊接机器人或焊接小车自动焊接。焊接机器人焊接时，焊接路径往往在控制系统中预设好，但由于工人操作失误，焊缝往往和预设路径有偏差，造成了焊接质量不稳定；焊接小车焊接时，受现场地面状况的影响，电弧电压不稳定，使得焊接质量不稳定。

针对现有的板件对接设备的不足，提出了一种基于Matlab软件的焊缝跟踪系统。设计了一种焊枪位置调节装置，建立各环节数学模型，在不同的比例系数下，计算系统对阶跃信号响应结果，确定了满足系统使用要求的比例系数和采样频率；确定了系统处理图像的过程，并且编写了相应的程序，研究了确定焊枪与焊缝中心偏差距离的算法，并开发了一套基于Matlab的焊缝跟踪控制软件，最后进行了测试。

1 工作原理

系统的工作原理如图1所示，步进电机带动丝杠1，实现在焊缝主方向的运动，丝杠1带动丝杠2以及夹持装置在焊缝的主方向上前进，CCD摄像头采集焊缝结构光图像，利用上位机对图像进行处理，获得焊枪与焊缝中心的偏差距离，并将偏差距离通过串口发送到DA转化……