AC1820A在弧焊機器人焊縫跟蹤中的應用

   時間:2014-03-11 13:15:36
AC1820A在弧焊機器人焊縫跟蹤中的應用簡介
    摘要:本文簡要介紹了旋轉電弧感測弧焊機器人焊縫跟蹤控制系統的工作原理,並詳細說明了AC1820A數據採集卡在該系統中的應用。關鍵詞:AC1820A,數據……
AC1820A在弧焊機器人焊縫跟蹤中的應用正文
  

摘要:本文簡要介紹了旋轉電弧感測弧焊機器人焊縫跟蹤控制系統的工作原理,並詳細說明了AC1820A數據採集卡在該系統中的應用。
關鍵詞:AC1820A,數據採集,旋轉電弧,焊縫跟蹤
  
   智能化焊接過程式控制制系統是提高勞動生產率、提高焊接質量、改善勞動條件的重要手段,而弧焊機器人在焊接過程自動化中又發揮著重要的作用,將弧焊機器人應用於工業生產中具有廣泛而現實的意義。在旋轉電弧感測弧焊機器人焊縫糾偏系統中,對焊接過程電流信號數據採集是非常重要的環節,AC1820A是北京雙諾測控技術公司一款基於PC ISA匯流排的12位1000KH的A/D板,適合中高速信號、波形採集及記錄等應用場合。因此適合用於旋轉電弧感測的焊縫跟蹤控制系統。
  
1 系統工作原理及實現方案
  
   電弧感測是從電弧與電壓變化中獲得焊炬與焊縫之間橫向、高低信息的方法。其基本原理是:對於熔化極電弧焊,根據電弧的自調節原理,當焊炬與工件表面相對距離,即導電嘴端部與工件表面電弧極間距離(以下簡稱為焊炬高度)發生變化時,干伸長和弧柱長度都會發生變化,而電弧電流及電壓會相應變化,以保持原來的熔化率。因此,電弧電流或電壓的變化就反映了焊炬高度的變化,通過電弧掃描坡口,從電弧參數變化中獲得焊炬高度的變化,並根據焊炬與焊縫的幾何關係導出焊炬與焊縫的相對關係,從而獲得焊縫坡口信息。  
   電弧感測器電流隨其旋轉位置變化,因此,為了進行焊縫偏差分析,電弧感測信號除了焊接電流信號之外,還必須包括反映焊距旋轉起點位置的轉速信號以及反映焊距旋轉瞬時位置的位置信號,為此,在旋轉電弧感測機構里加入了光碼盤測速、測位系統。光碼盤形狀如圖2所示,光碼盤外圈為64個分度齒,內圈為#個分度齒,這樣,可產生兩個脈衝信號,外圈產生的脈衝信號反映旋轉的瞬時位置,內圈產生的脈衝信號反映旋轉速度並且可以作為旋轉的起點位置。

   當檢測到轉速信號為高電平時,開始A/D採集,這樣能保證每次採集的起始位置相同;位置信號作為A/D採集的觸發信號,每個上升沿到來,進行A/D採集一次,這樣能保證每個採集數據對應一個旋轉位置。為實現均勻間隔地採樣,還必須利用轉速信號進行轉速閉環控制。
  
2 AC1820A簡介
  
2.1性能與工作方式
  
   AC1820A解析度為12位, 採樣速度為1000KHZ(多通道),16路單端輸入,模擬輸入支持0~5V、0~10V、±5V三種量程。輸入通道自動掃描,可以程式控制從任意通道開始到任意通道結素,輸入採用DB25 插座(P1 口)。帶有8入8出開關量DIO,TTL電平,輸入電流小於0.5mA,輸出電流大於5mA,採用20PIN扁平電纜插座(P2口)。
  
   AD啟動有軟體啟動和外部觸發(TTL電平上升邊沿有效)兩種方式。板上時鐘4MHZ基準,16 位解析度。AD 轉換控制可以採用板上16位定時器(4MHZ基準)或外部時鐘輸入。中斷可以選擇IRQ10、11、12、15,開關選擇。AD數據讀入採用16位ISA匯流排,16位操作。
  
2.2 I/O解碼地址與使用
  
   AC1820A佔用16個IO解碼地址,對應四條地址線AO-A3,基址由A4~A9設置,預設地址為300H,地址的偏移分配如下(OFFSET):

3 AC1820A的軟硬體設計
  
   要正確使用AC1820A,必須同時保證硬體電路的正確連接和軟體編程的正確無誤。
  
3.1硬體設計
  
   電弧感測器送出的位置信號以及轉速信號經過限幅、整形、離等信號調理電路後分別接入AC1820A數據採集卡P1口的12腳和2腳,這樣位置信號作為A/D採集的觸發信號,而速
度信號接入模擬通道1以保證採集的起始位置相同。焊接電流信號經過霍爾感測器轉換為0~5V的電壓信號經線性隔離電路後接入AC1820A的P1口的1腳,即模擬通道0。P1口的3~9腳相連並接地,對應焊接電流的模擬地。10、11、13腳懸空,14~22腳相連,同時將22腳和25腳(數字地)連接,對應位置信號地,同時也是速度信號地。位置、速度的信號調理電路如圖4所示。

   由於AC1820A自帶了8入8出的開關量D/O,因此可用於糾偏信號的輸出,將控制機器人上、下、左、右、運動的糾偏信號分別接入AC1820A的P2口的11~14腳,這樣A/D採集卡送出的糾偏控制信號經過隔離、放大後送入機器人內部介面。
  
3.2 軟體設計
   與AC1820A相關的部分源程序如下:

   該系統已經實現,實驗證明使用效果很好。
  
 

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