基于光学导航传感器的送丝速度检测系统

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焊接送丝速度是焊接过程中最重要的参数之一。从国内外焊接送丝测速设备的发展状况来看,所有的焊接送丝测速设备均不是对焊丝进给速度进行直接的测量,因此存在一些不能消除的误差。通过分析我国现代焊接测速设备的利弊,并借鉴国内国际上其他领域应用较为成熟的经验和方法,本课题自主开发研制了一套采用非接触式测量传感器的焊丝进给速度测量系统。  本研究采用了未曾应用在焊接领域的光学导航传感器。根据光学导航传感器的硬件要求特点设计了一种可以实时检测焊丝进给速度的装置。传统送丝速度检测装置都不是对焊丝速度进行直接测量,因此对于送丝轮打滑或焊丝在送丝软管中发生弯曲等原因造成的送丝速度测量误差很难得到补偿,传动装置老化对送丝速度的影响也很难得到估量。本课题中传感器在检测过程中不需要与送丝传动装置或者焊丝进行接触,而是对焊丝直接进行测量,测量便捷迅速,具有很好的灵敏度,从而提高了焊丝进给速度测量的水平。在硬件方面,系统采用了STM32F103VBT6作为嵌入式系统的MCU。光学导航传感器采用当下较为先进的ADNS-9500。系统硬件设置了SD卡,可以对焊丝进给速度或距离进行存储,方便离线分析。系统设置了一块0.96英寸的OLED显示屏对焊丝进给速度、送丝时传感器采用的分辨率以及采样频率等信息进行实时的反馈。此外系统还设置了CAN总线接口作为预留接口,可以将速度信息进行实时传输,并可通过其他设备进行显示或调控。在软件方面,ADNS-9500与MCU采用SPI数据形式进行通信,MCU通过将ADNS-9500单轴运动数据通过一定算法进行处理,可以得到焊丝进给速度的数据或位移数据。传感器设计了精小的机械部件,保证了传感器镜头与焊丝保持在一定的焦距范围内,又不影响送丝机原有结构。对实验数据进行了分析,通过送丝距离测试标定了传感器的精度,之后对传感器进行了误差分析。最后通过滤波处理得到较为真实的送丝速度结果。实验证明该系统可较好的反映焊丝实时进给速度。
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