手工电弧焊仿真训练系统的数据库读取及焊道成像处理方法的研究

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 手工电弧焊仿真训练系统的数据库 读取及焊道成像处理方法的研究 摘要：利用现代计算机控制与仿 真技术。对现有的焊接设备进行改造。 融合仿真的焊机、控制开关。开发一种 有实物参入的手弧焊仿真训练系统。对 该系统的数据库读取方法及显示屏上 “工件焊道”形成图像处理进行研究。 中国论文网 /3/view-12959160.htm 关键词：数据库 焊道图形 图像 处理 一、前言 本文应用计算机控制与仿真技术， 研发了一种手弧焊的仿真焊接训练系统。 开发的系统将焊接实物与软件相结合， 包含了带有液晶显示屏和光感屏的工作 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 台、驱动控制电路、已经进行改造升级 的虚拟仿真焊机、焊钳、电缆和软件系 统等。系统组成如图 1。 该系统用液晶显示屏替代了焊件， 仿真焊钳和焊条替代了原焊钳。在进行 仿真焊接操作时，仿真焊机的工作电流 通过测量仿真焊钳和液晶屏的距离换算 得出。根据此电流及仿真焊钳的移动速 度和预先设置的仿真焊条直径等参数， 采用查询法，将数据库中预先设置的对 应图像读取出来并显示在液晶屏上，该 显示的图像即模拟出的焊道（焊点） 。 通过调用弧光显示程序在防护面罩的液 晶显示屏上模拟实际焊接中操作人员通 过防护面罩看到的弧光。因此，需要确 定各种可能的工况下焊道（焊点）图形 等数据库读取方法和焊道图像处理的办 法。本文对数据库的读取方法及焊道图 像处理的办法进行阐述。 二、数据库的读取方法 根据前面所述，在进行仿真训练 操作前选择好焊条直径及电流范围。可 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 按照“焊条直径代码 +寻址监测电流代码” 等方式读取数据库中焊点数据库，按照 一定规则显示在屏幕上，形成虚拟焊道。 （一）引弧数据库读取。引弧是 手弧焊的初始阶段。每次引弧，焊钳总 是处于待机状态。规范的引弧过程所用 的时间基本相同。可设定一个初始时间 段为引弧操作过程，引弧过程所用时间 及此过程电流变化规律由实验取得。用 软件判定仿真焊钳从待机状态始，与屏 幕接触（短路）至电弧稳定燃烧时仿真 焊钳与屏幕之间的距离所用的时间，在 小于规定的时间内，按智能焊钳与屏幕 之间的距离所对应的电流+焊条直径读 取数据库，此过程电流不加任何修正， 直至电流稳定在使电弧稳定燃烧某一数 值一段时间后，转入读取运条数据库程 序；若大于规定的时间，电流仍不能稳 定在使电弧稳定燃烧数值，则判定为引 弧失败，关闭系统。 （二）运条数据库读取。运条过 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 程是手弧焊的施焊过程，此过程较为复 杂，随时会出现灭弧、堆焊、焊穿等操 作。 运条数据库读取可按“焊条直径 代码+寻址监测电流代码”方式进行寻址， 并读取预设在该地址中焊点图形信息。 一旦焊条直径确定，则首址确定。寻址 监测电流=基本电流+焊条移动速度修正 系数+电流选择范围修正系数。基本电 流由智能焊钳与屏幕之间的距离决定。 电流选择范围要符合焊条直径要求，若 电流选择范围大于焊条直径要求修正系 数为正，使寻址电流值增加，直接读取 焊穿部分地址信息。若电流选择范围小 于焊条直径要求修正系数为负，使寻址 电流值减小，直接读取焊穿部分地址信 息。电流选择范围要符合焊条直径要求， 智能焊钳与屏幕距离保持在正常范围内， 若智能焊钳移动速度过慢，则正系数为 负，使寻址电流值减小，若智能焊钳移 动速度过快，则正系数为正，使寻址电 流值减增加。并读取相应地址信息。若 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 智能焊钳小于最低移动速度，同时智能 焊钳与屏幕距离增加，应判定为灭弧操 作，读取灭弧数据库。智能焊钳移动速 度修正系数、最低移动速度均由实验获 得。 三、显示屏上“ 工件焊道 ”形成图 像处理 将一系列厚度的“ 工件 ”图片预存 在 PC 机焊接工艺操作区，当打开该程 序，出现一个按厚度设置的选择窗口， 点击该窗口“ 工件” ，将该工作调入到屏 上的工作区。 “工件” 的焊缝宽度可预设， 也可设重新设置。可根据需要对焊缝两 侧进行倒角处理。 手工电弧焊焊接的焊道是沿工件 接缝形成的。在焊接过程中，同时产生 高温使工件焊缝两侧材料瞬时达到熔融 状态，并与熔化的焊条金属材料熔合， 冷却后形成焊道。从外表看焊道形成主 要有两个要素：一是焊条移动速度及运 动方式，二是焊条与焊缝的位置。沿焊 缝移动速度过快，则不会形成连续的焊 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 道，若焊条偏离焊缝，焊点落在缝隙以 外的工件上，因此要形成符合工程要求” 焊道”，需对 “焊条”进行定位和移动速 度运算。对于平面焊接，可将屏上工作 区显示的缝隙的左端为定位参照点，该 点要与附在液晶显示屏上的光感应屏上 所设的定位点对应。焊接时一旦引弧成 功，则仿真“ 焊条” 中激光定位二极管工 作，并照射感光屏上相对应的光感应单 元。经感光屏上矩阵电路及件换算成 相应代码，确定与之对应的液晶显示屏 上的位置，将从库中读取的数据以图像 的形式显示在该点上。相近的两爪“焊 点”图形采用层叠显示方式，即两个相 互靠近的帧，后一帧图像覆盖前一帧图 像 2，3 的方式。 若正确操作，则会形成与实际高 度相似的鳞状焊道。若“ 焊条 ”移动太快， “焊点”相邻或相离，则会出现图像不层 叠。当“焊条 ”在一点持续时过长，则会 使工件熔化，出现烧透现象，该时要读 取库中相对的焊穿部分“ 图像 ”并显示， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 需采用保留最后帧图像的显示方式。 四、结语 借助计算机控制与仿真技术，利 用与实物相似的焊机外壳、控制开关与 旋钮、高仿真焊接线缆、高仿真智能化 焊钳与焊条、高仿真防护面罩，研发了 与实物紧密结合的手工电弧焊焊接仿真 训练系统。实现仿真的关键是测量智能 化焊钳与工作台上待模拟焊接的液晶屏 幕（工件）之间的距离（即弧长） ，判 断智能化焊钳与此屏幕（工件）的相对 位置等参数。将获得的参数进行