基于DSP+FPGA的电弧跟踪控制系统硬件设计

来源 :河南科技大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:hongqinshuling
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在焊接的实际操作过程中,经常会遇到工件加工尺寸误差以及夹具装夹精度较低等问题,加上工件焊接中存在热变形等影响因素,往往导致产生焊炬偏离焊道的情况,严重影响焊接质量。在自动化焊接过程中,常采用电弧跟踪的方法进行焊炬位置的纠正。因此,开展有关在电弧识别基础上的焊接跟踪方法方面的研究,在现代化焊接制造领域意义十分重大。本文设计的电弧跟踪控制系统,主要应用于MIG/MAG焊接过程中V型坡口焊缝的自动焊接控制。系统采用PLC作为上位机主控制器,通过工业触摸屏实现人机交互功能。采用DSP+FPGA的硬件结构,实现电弧的跟踪控制功能,其中:DSP负责数据的采集和处理,信息交互、跟踪、决策和判断等功能;FPGA负责控制电机,并对焊枪的位置信息进行实时监测。在电弧识别跟踪部分,利用AD模块,直接采集焊接过程中焊炬的电弧数据,并通过巴特沃斯滤波器进行数据处理,对焊接电弧的特性进行识别,再通过与焊缝位置的对比计算,得到焊缝水平和垂直方向的位置偏差,并控制电机对焊炬位置进行实时调整,最终实现焊接跟踪的功能。最后,进行了焊接实验分析,结果表明:采用DSP+FPGA的硬件结构,能够实现高速AD采样功能及大量数据的实时滤波分析处理功能;巴特沃斯滤波算法可以有效的消除电弧采集数据的干扰,获得明显的电弧波形。现场实际焊接验证结果表明:在MIG/MAG焊接应用中,对工件存在的水平及垂直方向的焊缝位置偏差,本系统能有效的进行跟踪,跟踪精度均能达到2mm以内;焊接成形效果较好,满足了预期设计需求,可以在很大程度上提高焊接生产效率和工艺质量。
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