一种基于模糊控制的信息集成系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于模糊控制的信息集成系统，包括摩擦焊接系统集成模块、焊缝偏差计算检测模块和摩擦焊缝跟踪模块，所述摩擦焊接系统集成模块用于通过中央控制单元集成摩擦焊接系统中的机器人、液压主轴以及参数检测和自适应控制多个子系统，所述焊缝偏差计算检测模块用于通过对自适应控制子系统传感器内标定和机器人标定，提取计算焊缝偏差信息，所述摩擦焊缝跟踪模块用于机器人实现动态补偿的同时对自适应控制子系统调试焊缝实现自动跟踪和对焊缝成形质量自动控制，所述摩擦焊接系统集成模块与焊缝偏差计算检测模块电连接，所述焊缝偏差计算检测模块和摩擦焊缝跟踪模块电连接，本发明专利技术，具有子系统组合和焊缝偏差计算调整的特点。计算调整的特点。计算调整的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于模糊控制的信息集成系统


[0001]本专利技术涉及搅拌摩擦焊
，具体为一种基于模糊控制的信息集成系统。

技术介绍

[0002]机器人与搅拌摩擦焊技术结合是近年来搅拌摩擦焊装备的重要发展方向，凭借工业机器人优越的灵活性和较高的自由度，以重载机器人为本体搭载的搅拌摩擦焊接设备开始出现，搅拌摩擦焊是依靠搅拌头与工件摩擦及搅拌头轴肩对工件锻压进行焊接的，在焊接过程中搅拌头需要与工件保持一定的接触面，搅拌摩擦焊接由于具备固相焊接状态、焊缝质量好、接头强度损失低、自动化程度高、绿色制造等优点，和其他焊接方式相比更容易达到可靠性与轻量化的要求，同时可以实现异种材料连接和不同状态材料的焊接，提供更多的焊接思路，对于平面焊接任务，通常需要搅拌摩擦焊焊接专机完成生产任务，尤其是轨迹复杂的空间曲线焊缝，焊接专机对空间曲线轨迹焊缝焊接，因此需要利用机器人进行焊接。
[0003]但普遍存在的问题是，机器人搅拌摩擦焊系统采用分布式结构，各系统包含的数据进行分散控制，没有进行实时集中整合，整体受限于各自控制系统的兼容问题，且在重载荷环境下混联机器人设备通过搅拌摩擦焊工艺焊接空间曲线轨迹焊缝时，由于存在一些误差，包括定位误差、标定误差、通讯延时、焊接时工件塑性条件改变、搅拌头磨损力学性能降低等误差，提取的焊缝偏差信息不精确，计算出的调整量也存在偏差，导致最终焊缝的实际成形质量不能保证。因此，设计子系统组合和焊缝偏差计算调整的一种基于模糊控制的信息集成系统是很有必要的。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于模糊控制的信息集成系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种基于模糊控制的信息集成系统，包括摩擦焊接系统集成模块、焊缝偏差计算检测模块和摩擦焊缝跟踪模块，所述摩擦焊接系统集成模块用于通过中央控制单元集成摩擦焊接系统中的机器人、液压主轴以及参数检测和自适应控制多个子系统，所述焊缝偏差计算检测模块用于通过对自适应控制子系统传感器内标定和机器人标定，提取计算焊缝偏差信息，所述摩擦焊缝跟踪模块用于机器人实现动态补偿的同时对自适应控制子系统调试焊缝实现自动跟踪和对焊缝成形质量自动控制，所述摩擦焊接系统集成模块与焊缝偏差计算检测模块电连接，所述焊缝偏差计算检测模块和摩擦焊缝跟踪模块电连接；所述焊缝偏差计算检测模块包括坐标系创建模块、坐标求解模块、标定模块和焊缝偏差计算模块，所述坐标系创建模块用于创建激光传感器对应的三维坐标，所述坐标求解模块用于求解激光测距传感器发射点在创建的坐标系中的坐标点和方向向量，所述标定模块用于对传感器坐标系和机器人坐标系进行标定，所述焊缝偏差计算模块用于根据求解
出的坐标计算反应焊缝偏差的坐标点间的距离，所述坐标系创建模块与坐标求解模块电连接，所述标定模块与焊缝偏差计算模块电连接；所述标定模块包括传感器内标定模块和坐标系标定模块，所述传感器内标定模块用于对传感器坐标系进行标定以准确标明各个检测点在传感坐标系中的坐标，所述坐标系标定模块用于对焊缝机器人工具坐标系进行标定，所述传感器内标定模块与坐标系标定模块电连接。
[0006]根据上述技术方案，所述摩擦焊接系统集成模块包括串口通讯模块、中央控制单元和参数化焊接模块，所述串口通讯模块用于通过以太网接口配置动态链接库初始化配置文件，所述中央控制单元用于将搅拌摩擦焊接系统中的多个子系统利用统一串口和通讯协议进行集成控制，所述参数化焊接模块用于从集成的系统交互界面中实现参数数据的采集和保存以及焊接过程中工程数字化，所述串口通讯模块与中央控制单元网络连接，所述中央控制单元与参数化焊接模块电连接。
[0007]根据上述技术方案，所述摩擦焊缝跟踪模块包括偏差等级划分模块、模糊控制模块和接收调整模块，所述偏差等级划分模块用于根据计算出的焊缝偏差和偏差的变化量进行等级划分，所述模糊控制模块利用给定坐标进行尺度变换和反模糊化处理已进行焊缝位置检测，所述接收调整模块用于搅拌机器人实时接收模糊控制器输出的位移调整量并进行调整，所述偏差等级划分模块与模糊控制模块电连接，所述模糊控制模块与接收调整模块电连接。
[0008]根据上述技术方案，所述信息集成方法包括以下步骤：步骤S1：利用中央控制单元和串口通讯的开放协议标准，基于组态软件，配置动态链接库初始化配置文件，进行系统间的集成通讯和参数化焊接任务交互；步骤S2：工作设备开关启动进入工作待机状态，利用中央控制单元调用数据采集线程，通过人机交互界面进行参数设置并运行焊接任务；步骤S3：创建传感器坐标系，计算传感器坐标系中检测点坐标；步骤S4：进行传感器内标定和机器人标定，提取焊缝偏差相关信息，利用系统间实时通讯和模糊控制器，计算焊缝偏差；步骤S5：划分偏差等级，利用模糊控制器中的规则表输出机器人位移调整量，机器人运动控制器实时接收并调整；所述步骤S3进一步包括以下步骤：步骤S31：在激光测距传感器的发射点A和激光发射终点B处，采集激光测距传感器检测的激光束距离h和伺服电机编码器的码盘值n；步骤S32：以机器人搅拌头中轴线垂足作空间直角坐标系原点，建立以主轴中心轴线为z轴，第一次通电时激光器的位置为x轴，与x轴平面垂直的y轴的激光传感器坐标系；步骤S33：根据激光测距传感器发射点在该坐标系下的坐标和激光方向向量计算检测点三维坐标，计算公式为：
[0009]h为测量的激光光束长度，、、为激光光束AB的方向向量，R为当前激光测距传感器原点O的长度；步骤S34：通过TCP/IP协议向工控机发送基座坐标系的坐标值、焊接速度和状态信息；所述步骤S4进一步包括以下步骤：步骤S41：获取与坐标系z轴垂直的工件平面，记录标定纸上激光点坐标值，通过改变工作台与传感器之间的距离，获取多检测点坐标进行拟合，求解激光光束方向向量；步骤S42：进行机器人工具坐标系的标定，基于标定纸坐标系的x轴与基座坐标系的x轴平行，获取检测点坐标并求解变换矩阵；步骤S43：应用数据提取算法，获取峰值所在坐标点C(x，y，z)，将C点的X轴、Y轴坐标代入到工件平面方程中，计算焊缝偏差d。
[0010]根据上述技术方案，所述步骤S1中，针对机器人搅拌摩擦焊接系统中的搅拌摩擦焊接机器人子系统，液压主轴子系统以及多参数检测与自适应控制子系统，以中央控制单元通过以太网接口，配置动态链接库初始化配置文件，实现与液压主轴子系统PLC的通讯；通过由多数据信息界面组成的人机交互界面实现机器人搅拌摩擦焊接任务的参数设置、数据采集和保存记录以及焊接过程检测控制，将各个子系统与中央控制单元通讯，操作人员进行参数化焊接任务，实现机器人搅拌摩擦焊接系统集成，以处理器运算能力优异的系统弥补处理器运算能力不足的系统的劣势，完成机器人搅拌摩擦焊接系统间参数化配置和多数据的协调调度。
[0011]根据上述技术方案，所述步骤S43进一步包括以下步骤：步骤S431：激光测距传感器绕搅拌头旋转一周，基于有效的检测点拟合出工件表面在传感器坐标系下的平面方程为：+++=0；步骤S432：以机器人搅拌头的前进方向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于模糊控制的信息集成系统，包括摩擦焊接系统集成模块、焊缝偏差计算检测模块和摩擦焊缝跟踪模块，其特征在于：所述摩擦焊接系统集成模块用于通过中央控制单元集成摩擦焊接系统中的机器人、液压主轴以及参数检测和自适应控制多个子系统，所述焊缝偏差计算检测模块用于通过对自适应控制子系统传感器内标定和机器人标定，提取计算焊缝偏差信息，所述摩擦焊缝跟踪模块用于机器人实现动态补偿的同时对自适应控制子系统调试焊缝实现自动跟踪和对焊缝成形质量自动控制，所述摩擦焊接系统集成模块与焊缝偏差计算检测模块电连接，所述焊缝偏差计算检测模块和摩擦焊缝跟踪模块电连接；所述焊缝偏差计算检测模块包括坐标系创建模块、坐标求解模块、标定模块和焊缝偏差计算模块，所述坐标系创建模块用于创建激光传感器对应的三维坐标，所述坐标求解模块用于求解激光测距传感器发射点在创建的坐标系中的坐标点和方向向量，所述标定模块用于对传感器坐标系和机器人坐标系进行标定，所述焊缝偏差计算模块用于根据求解出的坐标计算反应焊缝偏差的坐标点间的距离，所述坐标系创建模块与坐标求解模块电连接，所述标定模块与焊缝偏差计算模块电连接；所述标定模块包括传感器内标定模块和坐标系标定模块，所述传感器内标定模块用于对传感器坐标系进行标定以准确标明各个检测点在传感坐标系中的坐标，所述坐标系标定模块用于对焊缝机器人工具坐标系进行标定，所述传感器内标定模块与坐标系标定模块电连接。2.根据权利要求1所述的一种基于模糊控制的信息集成系统，其特征在于：所述摩擦焊接系统集成模块包括串口通讯模块、中央控制单元和参数化焊接模块，所述串口通讯模块用于通过以太网接口配置动态链接库初始化配置文件，所述中央控制单元用于将搅拌摩擦焊接系统中的多个子系统利用统一串口和通讯协议进行集成控制，所述参数化焊接模块用于从集成的系统交互界面中实现参数数据的采集和保存以及焊接过程中工程数字化，所述串口通讯模块与中央控制单元网络连接，所述中央控制单元与参数化焊接模块电连接。3.根据权利要求1所述的一种基于模糊控制的信息集成系统，其特征在于：所述摩擦焊缝跟踪模块包括偏差等级划分模块、模糊控制模块和接收调整模块，所述偏差等级划分模块用于根据计算出的焊缝偏差和偏差的变化量进行等级划分，所述模糊控制模块利用给定坐标进行尺度变换和反模糊化处理已进行焊缝位置检测，所述接收调整模块用于搅拌机器人实时接收模糊控制器输出的位移调整量并进行调整，所述偏差等级划分模块与模糊控制模块电连接，所述模糊控制模块与接收调整模块电连接。4.基于权利要求1
‑
3中任一项所述的一种基于模糊控制的信息集成系统的信息集成方法，所述方法包括以下步骤：步骤S1：利用中央控制单元和串口通讯的开放协议标准，基于组态软件，配置动态链接库初始化配置文件，进行系统间的集成通讯和参数化焊接任务交互；步骤S2：工作设备开关启动进入工作待机状态，利用中央控制单元调用数据采集线程，通过人机交互界面进行参数设置并运行焊接任务；步骤S3：创建传感器坐标系，计算传感器坐标系中检测点坐标；步骤S4：进行传感器内标定和机器人标定，提取焊缝偏差...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴波，
申请(专利权)人：南通华泰信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：