Диссертация (Разработка методики адаптации технологии автоматической сварки корневого слоя шва кольцевых соединений магистральных трубопроводов), страница 11

3.14).Рис. 3.14.Ввод нечетких правил управления в систему FISНа данном этапе настройка нечеткой системы была завершена, чтопозволило сохранить виду объекта среды комплекса Matlab c 4 входами и 4выходами, который может быть использована для дальнейшего тестирования.3.4.3.

Тестирование полученной системыТестирование полученного нечеткого регулятора выполнялось в два этапа.На текущем этапе выполнялось исследование работы автономного регулятора наданных из имеющейся экспериментальной выборки, где для рассматриваемыхвозмущений геометрии оператором сварочного оборудования были определеныи введены корректирующие управляющие воздействия, обеспечивающиеформирование корневого слоя шва в соответствии с имеющимися требованиями.Соответственно, выполнялось сравнение управляющих воздействий нечеткого77регулятора и оператора-человека (Рис.3.15), что позволило определитьнекоторые характерные для используемых методов особенности.Рис.

3.15.Сравнение действий оператора оборудования и нечёткого регулятораВ ходе тестирования было установлено, совпадение действий операторасварочного оборудования и нечёткого регулятора местах перехода операторасварочного оборудования с одного уровня управляющего воздействия на другой.78Принципиальным отличие является дискретность действий оператора, егонеспособность непрерывного контроля процесса, и, наоборот, непрерывностьработы нечёткой системы, отрабатывающей постоянные изменения входныхпараметров, то есть геометрии разделки (Рис. 3.16).Рис. 3.16.Рассмотрение характерных особенностей работы нечеткого регулятораВ целом, результаты настоящего тестирования говорят об успешномрешениизадачиаппроксимации,введённыхвнечёткуюсистемуформализованных законов управления процессом сварки корневого слоя шва,что обеспечивает возможность непрерывного синтеза управляющих воздействийсистемы «геометрия сборки - оборудование» и позволяет выполнить апробациюспособа в ходе автономного адаптивного управления сварочным процессом.3.5.Апробацияразработанныхподходоввпроцессесваркикорневого слоя шва стыковых соединений магистральных трубопроводовЦельюэкспериментальноготестированияявлялосьопределениекачественных показателей процесса сварки корневого слоя шва при проведении79сварки в автономном режиме (без контроля со стороны оператора) с адаптивнымуправлением, реализованным на базе разработанного нечеткого регулятора.3.5.1.

Методика проведения тестированияДля проведения экспериментов, как и ранее, использовался адаптивныйсварочный комплекс и специализированный стенд ФГАУ «НУЦСК при МГТУим. Н.Э. Баумана».Сборка стыка выполнялась в соответствии с требованиями нормативнойдокументациейсканированиеификсироваласьгеометриинаразделкиприхватках.средствамиДалееадаптивноговыполнялосьсварочногокомплекса, и формирование входного вектора параметров геометрии разделки. На основании этого файла, в два этапа выполнялся подбор параметроврежима сварки, то есть результирующего векторазначения параметров режима. Начальные абсолютныевычислялись с помощью существующегоалгоритма адаптивной коррекции, реализующей учёт изменения положенияместа сварки на неповоротном стыке и зазора в корне шва.

Далее, сиспользованиемразработанногонечеткогорегулятора,вычислялисьприращения параметров режима сварки ∆ и суммировались с определённымиранееабсолютнымипараметровзначениямисоответствующихкомпонентвектора, а результирующая сумма использовалась для последующейсварки стыков.Отметим также, присутствие в системе управления адаптивным сварочнымкомплексомнезависимогоконтурагеометрическойадаптации,обеспечивающего совпадение центра колебаний горелки и центра стыка (Рис.3.17).80PabsКоординаты центрастыкаMGУгловоеположениеКонтургеометрическойадаптацииВОЗМУЩЕНИЯRFпYПроцесс сварки корневогослоя швастыкового соединенияRFлXX∆PPnYНЕЧЕТКИЙРЕГУЛЯТОРP1УПРАВЛЯЮЩИЕВОЗДЕЙСТВИЯ+PoutЦентргорелкиАЛГОРИТМАДАПТИВНОЙКОРРЕКЦИИPinРис. 3.17.Схема проведения экспериментального тестированияПо результатам сварки проводилась оценка качества полученногокорневого слоя шва с использованием средств визуально-измерительногоконтроля.3.5.2.

Результаты экспериментовВ соответствии с методикой эксперимента выполнено сканированиегеометрии сборки перед сваркой (Рис.3.18). Формирования приращенийабсолютных параметров режима сварки осуществлялось посредством подачи навход нечеткого регулятора следующих компонент вектора: притуплениеправой и левой кромки, зазор в корне шва и перекос кромок. Приращенияпараметров режима, а именно амплитуды колебаний разделки, базового тока(процесс УКП), скорости сварки и скорости подачи проволоки сохранялись ввыходной файл приращений с привязкой к угловому положению места сварки натрубе (Рис.

3.19), после чего выполнялась интерполяция данных и суммированиеабсолютными значениями параметров, определёнными за счёт встроенных воборудование программных средств.Значение, ммЗначение, ммЗначение, ммЗначение, мм81Рис. 3.18.Значение, Апри сварке КССЗначение, мм/сЗначение, мм/сЗначение, ммИзменение компонент входного вектораРис.

3.19.Расчетное изменение компонент выходного вектора ∆ нечеткого регуляторапри сварке КСС82,Сварка стыка выполнялась на результирующих параметрах режимаполученных путём суммирования расчётных векторов ∆(Рис.полученных для каждого углового положения и соответствующих3.19)[20,21].Сварка проводилась участками по 10 градусов с перерывами между участкамиразмером 10-20 мм для обеспечения возможности визуальной привязкирезультатов сварки к геометрии разделки и подтверждения результатовэксперимента. Результаты визуально измерительного контроля качествасварного соединения выявили формирования корневого слоя шва в рамкахимеющихся требований с показателем 0,9 (90%).

Результаты автоматическойсварки с адаптивным управлением участков с зазором от 2,7 мм до 3,5 ммпредставлены на Рис. 3.20.2,7 мм2,7 мм3 мм3 мм3,5 мм3,5 ммРис. 3.20.Результаты автоматической сварки с адаптивным управлением участков сразличным зазором83Качественное формирование корневого слоя шва при сварке с адаптивнымуправлением на участках с перекосом кромок до 2 мм представлены на Рис. 3.21.M = 1,0 ммM = 1,5 ммM = 1,9 ммРис. 3.21.Результаты автоматической сварки с адаптивным управлением на участках сразличным перекосом кромокВ рамках экспериментальной проверки была подтверждена возможностьобеспечения качественного формирования корневого слоя шва с использованиемалгоритмов адаптивного управления, полученных с помощью предложенныхподходов к формализации законов управления и синтезов управляющихвоздействий процессом сварки.843.6.Выводы по результатам исследований 3 главыПо результатам исследований 3-главы работы были сделаны следующиевыводы:1.

Предложен способ определения перечня компонент вектора управляющихвоздействий процессом сварки корневого слоя шва, достаточного дляобеспечения качественного формирования сварного соединения вавтономном режиме.2. Предложен подход к синтезу законов управления процессом сваркикорневого слоя шва при рассмотрении для системы «геометрия сборки –параметры режима сварки».3. Обеспечена непрерывность синтеза управляющих воздействий в системе«геометрия сборки – параметры режима сварки».4. Выполнена апробация предложенных подходов в процессе сваркикорневого слоя шва в автономном режиме с использованием нечёткогорегулятора в контуре обратной связи.85ГЛАВА 4.

ОСОБЕННОСТИРЕАЛИЗАЦИИСВАРОЧНОГООБОРУДОВАНИЯ С АДАПТИВНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ4.1.Прикладныеаспектыинтеграцииследящихсистемиавтоматического сварочного оборудованияВопросы реализации измерения параметров геометрии стыка в концепциипостроения автономной сварочной системы с адаптивным управлением былирассмотрены в процессе интеграции системы слежения за стыком при сваркеSLS050 (Meta Vision Systems Ltd., Великобритания).4.1.1. Описание работы системы слежения за стыкомСистема слежения SLS050 (Рис.4.1) относится к оптическим системаслежения, работающим по принципу оптической триангуляции, описанному вобзоре в 1 главе работы.

В данной системе реализован вариант с подсветкойразделки с помощью полупроводникового лазера с последующей обработкойизображения. К отличительным особенностям системы относится наличиесистемы охлаждения, обеспечивающей возможность проведения измерений врежиме онлайн (в реальном времени, в темпе с процессом) близконепосредственно к месту сварки, что позволяет исключить возможныепогрешности измерений из-за сварочных деформаций и смещений оснастки,например, направляющего пояса между сканированием и сваркой.В течении последних десяти лет система слежения используетсяпроизводителями сварочных роботов (и интеграторов) для решения задачнаведения инструмента (горелки робота) на стык и уменьшения временныхзатрат на обучение робота, вплоть до полного исключения данной операции.86Рис. 4.1.Система слежения SLS050 на сварочном роботе ABBСистема слежения состоит из следующих основных элементов (Рис.

4.2):датчик, контролер, система охлаждения, управляющее устройство.СистемаохлажденияПультуправленияКонтроллерEthernetДатчикУстройство управленияРис. 4.2.Структурная схема основных элементов системы слежения за стыком87Датчик устанавливается непосредственно на сварочное оборудование (Рис.4.1) и выполняет сканирование разделки стыка и передачу данных в контроллерсистемы слежения для обработки.Контроллер является центральным элементом системы, выполняетобработку изображения с датчика и вычисление геометрических параметров.

Врежиме слежения также может выполнять передачу команд управлениянепосредственно на исполнительные механизмы сварочного оборудования:горизонтальная и вертикальная коррекция положения горелки.Система слежения обеспечивает воздушное и водяное охлаждение датчика,находящегося близко к зоне сварки и подверженного действию высокихтемператур.Для настройки системы слежения под конкретный стык предусматриваетсяиспользования поставляемого с оборудованием программного обеспечения SLSPilot tools, посредством которого выполняется выбор типа разделки кромок дляиспользованиянеобходимогоалгоритмаобработкиизображениядлявычисления корректных параметров геометрии сборки стыка.Поскольку для решения задачи адаптивного управления процессом сваркикорневогослояпланируетсягеометрииразделкикромок,специфическоевыполненаиспользованиереализацияпараметровпользовательскогопрограммного обеспечения для получения необходимых данных с сенсора идальнейшая оптимизация режимов его работы.4.1.2.