工业}空韦IJ与应用《自动化技术与应用》2oo7年第26卷第11期!!!!!!型星!!!!旦!璺!璺璺巳巳!!!璺!旦!!十字滑块微动特性与焊缝跟踪邹春华1，张华2，李冰2，肖敏2(1南昌大学软件学院，江西南昌330029；2南昌大学机器人与焊接重点实验室，江西南昌330029)摘要：十字滑块的微动特性对焊缝跟踪系统中焊枪的运动有着重要影响。本文分析了十字滑块运动方程，指出了电机通电时间与滑块位移之间存在的对应关系。在此基础上提出了一种能在工业现场使用的快速测量方法，该方法可在几分钟内完成时间一位移的测量，并通过曲线拟合获得十字滑块的运动参数。在焊缝跟踪实验中，运用这些参数对十字滑块进行控制，取得了良好的跟踪效果。关键词：焊缝跟踪；十字滑块；运动特性中图分类号：TP242．2文献标识码：A文章编号：1003—7241(2007)ll一0025—003ModeIIngOftheCrOssSlipperfOrSeamTrackingZoUChun_hual，ZHANGHua2，LiBin92，XIAoMin2(1．SchcHDlofSo胁are，NallchangUIliVers埘，Nanchang330029，China；2．Robot&WddiIlgAutoInadonKeyI捌)0rato吼NaIlchaIlgUlliVersi吼Nanchang330029，Cllina)Abstract：Intheseamtrackingsystem，themotionofthecrossslipperhasanimportantef亿ctonthetorchmoVement．Theslippermotionequatiollsareestablished，andtherelationshipbetweenthetimeconstantofthemotorandthedisplacementisgiven．Acurvefittingmethodforslippermotionparametersispmposed．Theexperimentalresultshowsthattheweldingseamcanbetrackedcorrectlywiththeseparameters．Keywords：seamtracking；crossslipper；motioncharacteristics1引言十字滑块是焊缝设备中的一种常用机构，它能调整焊枪的位置使焊枪对准焊缝。十字滑块的驱动电机通常有三类，分别为普通直流电机、步进电机⋯和伺服电机【2】o步进电机和伺服电机的主要特点是控制精密，通常由计算机或专门电路控制，多使用在自动焊机上。普通直流电机的特点是控制简单，只要通过开关就能控制，因此它主要用在手工控制的焊机上，这也是目前国内焊接生产线上用得最多的十字滑块驱动电机。为了对手工控制的这类焊机进行自动化升级，即加装焊缝自动跟踪装置，但同时保留手工操作的灵活陛，并尽可能节省费用。对此，我们采取的方法是对现有的焊机不作大的改动，仅在焊枪前加装一个以ccD为传感器的焊缝跟踪装置。对驱动电机的控制依然采用开关方式，即以通电时长来控制焊枪的移动。在这种f青况下，要实现焊缝跟踪，必须知道十字滑块的运动特性才+基金项目：江西省科技攻关项目(20O41A01O030O)收稿日期：20O7一O5一O8好对其控制。一般隋况下，十字滑块通电时间很短，移动距离也很小(通常只有几毫米)，这种微运动特|生和长时间运动下的位移与时间基本成正比关系是不同的。因此在焊缝跟踪时，有必要对十字滑块的微动特性进行研究。2十字滑块微动特性十字滑块及整个焊缝自动跟踪系统的机构【1]如图l所示。万方数据《自动化技术与应用》2007年第26卷第11期工业控制与应用ndustryCOntrOIandApp¨catiOns图中可见，焊枪与CC一同固定在十字滑块上。十字滑块由控制上下、左右的两组电机驱动。滑块移动的距离由电机通电的时间控制。通常情况下，通电时间在几百毫秒以内，十字滑块移动距离也非常小，一般在几毫米以内。然而，在这个短暂的过程中却包含着电机启动、转动、停止三个阶段，以及复杂的电气过渡和机械过渡【引。十字滑块工作在这样一种微动的环境下，其运动特性是由多种因素决定的。由物理分析可以列出直流电机的动态方程[4】：一时¨。“。鲁(1)e=c中。=K，Q(2)t。：咒+RnQ+．，掣(3)t。=c，①f。=K，‘(4J其中，u为外加电压，T1为负载转矩，R。，为阻力系数。J为转子转动惯量，(】为转子角速度。对以上各式进行拉普拉斯变换，并令所有初始条件为0，整理可得U(s)一E(s)=(L。J+尺。)，。(J)E(5)=K，Q(s)丁。。(5)一丁￡(J)=(，s+尺n)Q(s)t。(J)=K，』。(s)解上述方程，可以得出【】(s)。设滑块位移块实际发生的位移D(t)等于角速度积分乘上P。故D(f)=PfQ(f)df拉氏变换，得D(J)=PQ(s)／s整理可得(5)(6)(7)(8)角度比为P，滑(9)(10)叩，2...
