焊缝跟踪技术应用广泛,从薄板到中厚板、从V形坡口到窄间隙坡口、从直焊缝到相贯线焊缝,都离不开焊缝跟踪传感器的使用。在焊接重要产品时,例如航天飞行器、大型压力容器、船舶舰艇等,要求焊缝成形与质量达到较高水准,而目前国内的电弧传感器尚未能够满足焊缝跟踪精度的要求,尤其是面对复杂焊缝时跟踪精度往往不理想。如何提高电弧传感跟踪器的精度已经成为制约其在复杂焊缝跟踪中应用的“卡脖子”技术。本文针对基于P-GMAW的摆动电弧传感焊缝跟踪精度展开研究。首先设计了P-GMAW电弧传感焊缝跟踪试验系统,并搭建了试验平台,支持多种焊接条件下的试验,具有将试验数据采集的功能。基于MATLAB软件编写了试验数据分析程序,能够方便快捷提取到电弧的不同特征信号,为研究不同因素如何影响跟踪精度做好准备。其次,按功能划分,将焊缝跟踪控制系统主要分为:电弧传感模块、机器人控制系统、执行模块,对这三部分中影响跟踪精度的因素进行分析和试验。得到以下几点规律:V形坡口焊时,相同条件下,坡口角度越小对跟踪精度的提高越有利;相同条件下,焊丝直径越细对跟踪精度的提高越有利;在一定范围内,纠偏系数K应当随着焊枪偏离焊缝中心距离的增加而增加。然后,在原有特征信号提取方式的基础上进行改进,得到“n个峰值均值法”的提取方式,与原有方式进行对比后,发现焊缝跟踪的灵敏度明显提高。并对该提取方式得到的特征信号进行异常数据检测,采用将基于统计的格拉布斯准则与基于聚类的模糊C均值算法结合的方式,得到一种新的异常数据检测方法,经过MATLAB软件分析处理后,得出该方法能明显地检测出特征参数中存在的异常数据,采用该方式有利于跟踪精度的提高。最后,为了探究焊接过程中的断弧现象,对易发生断弧的窄间隙坡口焊进行研究。发现断弧前电弧均有一个特殊的形态变化——电弧建立在焊丝端部与熔池之间,断弧过程中电弧会沿着侧壁反向拉伸呈抛物线状,直到被拉断;除此之外,断弧前焊接电压也有特殊的变化规律——断弧发生前数个脉冲周期内的基值电压异常波动甚至上升。对这些特有的现象进行深入分析,发现与窄间隙特有的坡口形式、焊枪偏差密不可分。为了减少断弧的发生可基于断弧前数个脉冲周期的基值电压反常行为进行预测,并做出调整,从而提高焊缝跟踪精度。