автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Исследование и разработка элементов устройств сбора, передачи и обработки информации дуговых сварочных тренажерных систем

Г 6 од

2 двг да

НАЛ ЮН АЛЛА МАЛЕК 1Я НАУК УКРА1НИ

1нститут проблем мояелювання в енергетиш

КАРП!И ОЛЕКСАНДР 1ВАНОВИЧ

ДОСЛ/ДЛЕННЯ ТА РОЭРОНСА ЬГЕМЕНПВ ПРИСТР01В ЗВОРУ, ПЕРЕДАЧ! 1 ОБРОБКИ 1Н40РМАЦП ДУГОВИХ ЗВАРКВАЛЬНИХ ТРЕНАКЕРНИХ СИСТЕМ

спешальшстъ ОБ. 13.ОБ. - Елекенти I пристрог обчислюаальног техшки I систем упрашиющ

Автореферат дксертациг на здобуття наукоюго ступрня кандидата течшчиих наук

На правах руиопису

Китв - 1994

Дя.-ерташсю с рукогшс

Робота виконана в Ш дд! декн! пбриднкх моделимих та керуших систем в еиергегиц! 1нстнтуту проблем мвделювання в емергетиш HAH Укратни.

Наукювия кер1аник: член-кор. HAH Украгки, доктор техжчних наук, професор Васильев Всеволод Вшторович.

0фЩ1йн1 опокентк:

1. Доктор техшчнхх наук Стает Олександр 1онович.

2. Кандидат техшчних наук Оланасенхо Володашр Мюсолаяович.

Пров1дна оргашэащя: 1нститут проблем енергозбереюння HAH Укратни, 252070, м. Китв, аул. Покровська, и.

Захист в!дбудеться /^¿'^Р 199^р. о^ годин! на зас!данн! слещалэоваш! вченог ради К 016.61.01 Iмституту проблем модегаовакия в енергетиц! HAH Укратни, 2621&4, м. Китв, вул. Гешрала Наумова, 15.

3 дасартащею маша ознакомится в б1бхютец1 1IUC HAH Укратки.

Автореферат роэюинкя «¿^ /¿s¿/¿fs?

Вчения секретер слец!ал19ова«от ради

X.т.н. ^ - Се мог I на Е.П.

■ ЗАГАЛЬНА ШГШР/ПЖА РОБОТИ

АКТУАЛЬНГСТЬ ПГОШЕМИ. Техн1чния прогрес у промисловост 1 веда з пост тюго пдакЕрккя вимог цодо квд1Якост1 зварнкх з'ед-ань. Зтрсгання зкаходкть широка застосування у таких галузях эхн1ки як енергетика, ютинобудування, транспорт, буд! вницгво, эсмэнавтикд тояр. Постдао зростае чмселъшсть кядр!п аварам. Через те що шд час ручного дугового звэрювання якхсть щлком довлюеться досадам та квал1фхкац1ею оператора, зростае шчвння р!вня пхдгоговкк зварникхв. Зварювалън! ' трена->ри у значн1Я дакггь змзгу сформувати нвобхцш навики у

хэцес! навчання. Застосування зварювалъюк трена игр! а дозволяе шодити допусков® контроль'оператор!в перед особливо ваюшвмш (ботами ! цим забезпечктк необХ1дау гаасть зварнкх еднань. Другим шляхом роэв'язання проблеми забезгачення якост! арювальних робл с. застосування систем управления та контролю за растрами процесу дугового зварювання. Помилки оператора в таких стемах зведен! до мшмуму, а як!сть зварювання зумовльеться ектившстю ли систем улравл1ння, контролю та вгдобраиення.

Наяб!льш перспективними с автомэткзован; цифров! системн нтролю та вгдобрагашя ларамэтргв режиму зварювання, якг 5удован! на баз! персоналы«* КОМ. Основоположники прядями з эрп та метод!в забезпечеиия якост! зварких з'еднань е пращ *.Рикал!ка, Б. е. Патока, Г. е. Пухова. В.К. Лебедева, В.В.Йасилъева, С Похода!, К. Наг.-еу та багатьох пших вченкх.

Створення тренахерних систем, як! здейскшть формузатм шильних навиюв у операторов, а також побудова иашмг/х га »ктивких систем контролю за параметрами реального зварювальнсго >цесу у значшй кнр! дозволять розв'язати завдання забезпаченкя :окоу якост! зварних з"еднань. Але реал!зац!я них систем шива лише за наявност» е^ект/вних та наш'йних прнстротв контролю параметрами процесу дугового'зварювання. ЗПдно з цим, створення мэнпв иристротв збору, передач! та об робки 1н-^ормац1 т дугових рювальних тренанерних систем е актуально») науковою проблемою.

МЕТОЮ РОЮТИ е досл!дмэння та розробка аксскоефзктташх менпв 1 пристротв систем контролю пораметрт процрсу ового зварювання, яю' призначен! для забезпеченкя необхшюг ст 5 зварнкх з'еднань та шдготовки квал^фгке-ваюа звар-¡э.

З;дл03;дж до поставлено!1 мэти розглянуто так г пкганкя:

- доел!дкекня та роэробка поелемвнтного складу пристроив few. контролю параметр! в процесу ручного дугового зварювання для систем

тренажу i мошторингу на баэ1 1ВМ-сум1сних ПЕОМ;

- доел 1дм2пня побудови та функдюкрання елеизнпвг пристрогв дугових зварювальних тренаизрнкх систем;

- теоретичне обгрунтування мэтоду знаходжвння координат зварювальнот ванни;

- досл1д»ення принципе побудови елемэнпв та пристроУв оптоелектронних едаптивких систем ' просторовог ор!ентащг зварювальнот головки.

МЕТОДИ ДОСЛIДЖЕНЬ базуються на теоретичних засадах дугового зварювання, теорп автоматичного управл1ння, теоретичних засадах елекгротехшки.

HAVKDBA НОВИЗНА роботи полягас у такому:

- у результат! проведених досл!д*ень роэв'язано актуалъну проблему створення пристрою контролю парамэтр!в пронесу ручного дугового зварювання для систем трена «у та мошторингу на баз! ПЕОМ;

- эалропоновако матод розпод1лених потентате для локал1зашт просторового полонення зварювальнот ванни та контролю зварювального струму;

- на основ! запропонованого методу розпод1лених потенщшв розроблено вим1рювальш перетворювач! положат« зварювальнот ванни та велнчини зварювального струму;

- на основ! дхшдиэння поелементного складу систем контролю параметр!в ручного дугового зварювання розроблено основн! елемэнти t пристрот систем тренажу та мошторингу;

- запропоновано оптоелектронкия пристрт стеження за стиком орб!тального типу для тренажу та машторингу автоматизованого дугового зварювання.

Новизна запропонованих техн1чних ривень шдгвердяена 3 авторськими ев1доцтваки на викаходи СРСР.

ПРАКТИЧНА Ц1НН1СТБ роби, що ввШшли до дисертацП, полягае у створенн! нового класу вим! рювальних перетворювач!в для тренажзрних комплекс!в та систем мэшторингу зварювального процесу.

Основнi результати дисертацп були використаш п!д час розробт дугових зварювальних тренапер:а на баз! ПЕОМ МДГЗ-04, -05, -Об, -07 та пристрою мэШторингу ДГЗ-04.

Дсхшдиення проводились в!дпов:дно до план ¡в науково-досл1дних po6iT [нституту проблем моделювання в енергетищ НАН Укра'пш,

Презид!т HAH Украгки, а такоя по ряду догов!рних тем э беэпосередьою участ» автора.

Звлргшлъний тренаязр МДГЗ-04 освоена сер!йно шдприемством "Буревюш" (м. Китв) та демэнетровано на шжнародн1Я виставц! в АВСТрП У 1992 р.

Екоиомчния ефехт в!д застосування тренанера МДГЗ-OS в ГУКК "Яоетовенерго" (м. Ростов-на-Дону) О.В млн. руб. у щнах 1992р., та шд застосування двох треканер1в МДГЗ-07 - 3 млн. руб. в СПТУ-61 (м. Баранович!. Рэслубл1ка Бмюрусь) I 6 мян. крб. в СПТУ-1В См. Харк1в) у щнах 1993 р.

АПРОБАЦ1Я РЕЗУЛЬТАТ!В РОБОТИ. Основн! результат« роботи рпов1далиеь I були схвалеш на наукових се mi нарах в!дц!лу С МЛ ЗГМКСЕ ШМЕ HAH УкраПШ (1969 - 1993 рр.).

ПУБЛ1КАЦИ. Матер1али дисертац!Г знаяшли свое в1добраиэння у 8 ©укованих працях, э якнх 1 вкконана особисто автором, отримано 3 шторськ1 са!доцтва на вкнахода СРСР.

СТРУКТУРА ТА ОБСЯГ ПРАЩ. Дисертащя викладена на 101 стор!нц1 «шикопиского тексту, мае 30 малвшив та 1 таблица 1 складаеться з »ступу, чотирьох глав, заключения, списку Л1тератури, якия шстить 112 тямэнувань, та додатка.

3MICT ПРАЦ1

У ВСТЭД1 даегься обгрукгувашш актуаяьност! роботи, ормулюеться П мата та основш юлояэння, шо захкщаюгься.

У ПЕРШ!И ГЛАВ1 зроблено огляд Л1тератури з питань шдготовки ах1вд1в у гаяузi зваршального вкробннцтва.а також сучаснкх тенден-;1Я у питаниях забеэпечення якост! зварних э'еднань. Проведено ана-i3 1 эроблено висновок про актуалшстъ розробки мвтод!в та паратури контролю зварювалыюго процесу у вкробнкцтв! та кавчанн! варкшв.

На шдотав1 проведеного анал!зу мэтод1в та техшчних засобiв онтролю основннх парамэтр!в процесу зваршання эроблено висновок, о иэтоди, як! застосовуються для забеэпечення високот якостj, DtVTb бути подшш ja три групи:

- контроль параметр)в зваршального процесу (юшторкнг);

- мзтода керуянуючого контролю заарного з'сднання;

- автоматкзащя процесу зварввшшя.

mohitоринг- дозаоляе давати ощнку правильнее?i лроходяжня варюаалъного процесу та каректувати помнлки, w вшшхли, у реальному

'-72U

масштаб! часу. Це зушвлюс досягнення високоу якост1 зварнн з'сднанъ при знииэнн! вимзг до оператора зварювання.

У ряд] вклада] в для забезлечення задано? якост] шва достатнь шдгримувати гараметри режик/ зварювання у задании швах урахуванням взаемного впливу параметр!в один на одного. Кедолисаы ¡снуших систем ионхторингу е:

- в! дсутшсть контролю швидкост 1 зварввання, довдаш дугового пром!жку та погоню? енерги;

- в!дсутн!сть "прив'язки" вишрювань парамэтр]в проще; зварювання до геометр!V зварного шва.

Метода неруянуючого контролю, основинки з яких < радюграфчния, улътразвуковкя (УЗ), вихрострумовия, акусткчш ешсIг та УЗ-томэграфП, дозволяють локалгзувати з р!зним ступене В1ропдкост2 дефектш д!лянки шва для тх подашюго виправлання Перевага цих методов полягае у ьошшвост! докумэнтування та точно "прив'язки" виявлених дефект]в до геометрп зварного шва. НедолЕкам цих штод]в с:

- немошшв1сть проведения контролю у процес] зварювання (кри мэтоду акустичнот еы!сп);

- кизька в! рог 1дн$сть контролю, особливо ш д час доел! давни зразк!в р!зног товщини £кр!м УЗ-томограф] т);

- велик! аларатурн! витрати (особливо для УЗ-тошграфп).

Автоматизедя зварювалъинх процесс с одним з основних (актори

шдвищвння якост] зварних з'еднань. Але впровадюнм автоматизованих зварювалъних систем пов'язане з необх!дн1ст! значних кашталовкладенъ, щр обье^уе сферу гх застосування. Тоц розробка цих систем повинна мати мэтою энихення соб]вартост1 пр] високих експлуатащ йнкх параметрах. Це завдання мойв бути розв'язаш шляхом створення ефоктивного пристрою стечения за стико! зварного виробу.

На основ! проведоного дослгджшш №*од;в та эасобп шдготовки зварнимв I шдввдэння якост! зваршальних роб!т зроблеж внсновок про несбх!дшсть роэвнтку таких техшчних засоб1в:

- тренаиерних систем;

- систем мзнлорингу;

- автоштиэованих зваршальних систем.

Сфориулювано осноан! вимоги до зварюаалышх систем юн!т< ринг] I тренану, як] повинн! забезпечумти:

- контроль основних парамзтр!в заарюваяького процосу;

- Б -

- роботу у реальному масвггаб! часу;

- ьо*лив!сть докумэнтування та "прив'язки" значекь вим1ряного параметру до геомэтр!т зварювальюго шву;

- необх!дну точнють контролю;

- перешкодост! меть;

- юшшсть проведения статист ичнот об робки значень параметр!в, що були вим!рян! протягом сеансу зварюваикя,

Дрсл1диено прющипи орган!зац!У та функщонування систем иэшторингу I тренажу ручного дугового зварювання. Визначено подх!д та притерп вибору арх1тектури шдокстеми перетворювання 1 шредавания сигнал!в. Залропоновано уэагальнёну структурну схему пристрою контролю ларамэтр!в зварювальчого процесу., Проведано анал!з ы2тод1в перетворення та пере дат 1нформацп у дугояих зварювалькюс тренажерах та системах мзн!торингу. ' «

На основ! проведеного анал!зу 1снуючих систем кон!торингу I гренажу визначено основн! техн!чн! завдання. як! потребують розв'язання для забезпечення ефективнот шдготовки зварник1в та кеобх!дног якост! зварювальиих роб!т:

- побудова вим! рювальних перетворювач1в (ВП) довжини дугового иромхжку СДЩ1). швидкост! зварювання та положения зварювальног ванни (ПЗВ);

- побудова систем адаптивного управл1ння просторовою зр!ентад!ею зварювальнот головки для автоматизованих зварювальиих :иетем.

Широке впроваднення автоматизациг зварювальних процес!в веде до пдвищрння виыог до шдготовки оператора автоматизованих »варюваяьних установок. !снуюча система шдготовки оператор!в не сне забезпечити поточния контроль I д1агностику р!вня готовност! р робот и. який визначаеться провес1йними знаниями та кашками, а •ако* психоф!зюлог!чним станом оператора. Тому важко ¡ередзачати над!йн1сть д!Я оператора в аварI ян1 я ситуацп. У 1в'язку з цим дощльно проводити п! дготовку I допусхове вгатробувяння >ператор1в на сгощальному тренашр!. який повинен забезпечувати ртримання таких основних вимаг:

- виконання вс!х основних функцт автоматизованот зварювальнот гстановки;

- здшснення аудюв!зуального штередшпчого зворотногозв'язку 1 оператором, яхнй 1нформуе про небезпечну тендеиц!» з*!ки арамэтр!в процесу зварювання;

2-72 и

- реестрацп основних параметр! в эварювального процесу I команд керування режимом зварювання, як1 подае оператор.

Побудова тренааера на баз! реально* автоматизованог зварювальноУ установки дозволяе забезпечувати адекватн!сть навик!в, шр одержуе оператор, умавам реально* виробничог д!ялъност1.

Сформульовано вимэги до вим!рювалъних перетворювач^в параметр!в ручного дугового зварювання, як! повиннг.

- бути компактними та не спричиняти незручност! оператору;

- легко узгоджуватися з ПЕОМ;

- забезпечувати достатню точшсть контролю;

- бути перешкодост^йкими подо вплив1в зварювальнот дуги I зовшшнъого середовишд.

Проведения анализ мэтод!в та техн1шшх засоб!в контролю довжини дугового промикку, швидкост! зварювання I просторовот орюлгащт зварювальнот головки дозволив зробити висновок, шр э ¡снуючих мэтодгв контролю параматр!в дугового зварювання наШльш придатними е отоелектронн! 1 т1, шр заснован! на принцип! визначення парамэтр!в зварввального процесу шляхом об робки 1н$ормацп за величиною эварювального струму, напругщо на дуз! та розпод!лом потенщал!в на гаверхн! эварюваного виробу.

ДРУГА ГЛАВА присвячена питаниям теор^ у 1 методам вим!рювання» перетворення та передач1 1нформацп у дугових зварювальних системах моипоркнгу та тренажу.

Проведано досл1д*ення конф!гураци шдсистеми перетворення та передач! ¡нфсзрмацп зварювальних систем з точки зору мшшзацпг ыишву дест&бшзуючих фактор!в на цю подсистему з урахуванням специф!ки проходження процесу зварювання. Перешкодослшсть системи звичайно оц1 нюеться складовиии дисперсп помилки, спричиненоу перешкодами, щр д!оть у систем!:

б' / адол* спш) (¡и. —»

де К(,)и) - частотна характеристика еквивалентного оператора ыд точки дп перешкоди з енергетичним спектро С„Си) до виходу системи.

Для цифрових систем контролю помилки вим!рювання парамгтр!в подиишться на чоткрк групи:

- помилки дискретизаш;

- помилки кваитуваиня;

- динам1чн! помилки;

- помилки. с причинен! перешкодами.

У зв'яэку з ¡нерщяшстю процеав, щз мветь мюце у зварювальшя вамш, помилки дискретизашт у час! та динам1 чн!, викликан! змиценням точок дискретизац!Y миттевих значень параметру, южна не брати до уваги.

У цифров1й техн!Щ застосовуються так! основн! мэтоди перетворення сигналу у числовия екв!валент:

- часо!мпульсниЯ метод - миттеве значения вкмгршзноГ величин« перетворюеться у пропорц!йния промнюк часу;

- частотно-! мпульсний метод - миттеве значения сигналу перетворюеться у пропортяну частоту сл!дування !мпульс!в;

- кодо!мпульсний метод - миттеве значения сигналу перетворюеться у код.

5fci зазначен! мэтоди описуються математичною мэдэллю:

х - N0d + с,

де х - значения квантуемэг величини; q - величина кванта; N0 ■ ent(x/q); с - эалишок в!д дглеиня числа х на величину кванта q;

В!дпов!дно до центральног теорсми можна ствердлувати, да помилки квантування мзжуть бути зведеш до мшмуму шляхом зб!лыяення числа вим!рювань сигналу.

У результат! дооидяення мэтод!в знияення помклок вим! рювання, як! виниклн Шд вшшвом зовн!шшх перешмод при застосуванм частотно-! мпульсного методу, зроблено висновок про дошльн!сть зб!лыиення npoMi жку часу перетворення сигналу. В1дпов!дао до цього запропоновано структурну схему пристрою, пр реалгзуе Ш мэтоди в систем! №Hi торингу.

Напруга на эварювальн!й дуз! при виконанн! уюви 1Ж> ■ const.

описуеться р!вняниям :

■ fUe) - "„.«U,)^ . (2.2.1)

Д® ~ напруга на стовш дуги; - геадкня напруги

на приелектродних д!лянках.

2*-721К

- в -

Цо дае южяив!сть зробити висновок про лшяну залаишсть напруги на дуэ1 в1д довжини дугового пром! жку. Цея висновок був шдтвердкекия результатами експериментальних досл1дмень.

Запропоновано та обгрунтовано метод локашзади просторового поло кення зварювальнот ванни, якия полягас в анал!э! потещ1ального рельефу, шр створюеться на тюверхн! зваршаного виробу внаелсдок прот!кання по кьому зварювального струму 1зв:

р(х.у) ■ 1 гСх.у), I »2 1.

де I - елементарния струм; гСх.у) - розподиения ошр металу зварювального виробу; р(х.у) - ютенщал на поверхн: зварного виробу.

За сп!вв!дношенням потенщал!в, щр вим1рювали на початку та к!нц! стику зварювального виробу, южна визначити змицення I точки знаходиення зварювальнот ванни в!д середини У2 л1нп, яка з'еднус точки вим!рювання потенц!ал!в (одном!рния ВП ПЗВ):

дис/э ■ 1а. (г, СП - г,СО) * I..W) ГСП,

г(П П.

«U * i„uo г CD.

де максимальна значения вих!днот напруги Шдсилювача

при перебуванн! ванни у точщ вим!рювання потеншалу;

ди(/) - вих1дна напруга диференщяного шдсилювача при перебуванн! ааюм у точц! ¿; рт - питомий ошр металу зварювального виробу. 1з цих сп!вв!дношень визначаею:

L AU( I)

I «

ли

шр слушно за виконання умови стаб!льност! струму 1а>(/) » = I3B(L) = const, як не мае мгеце у малоамперному зварювальному тренанер! cepiT МДГЗ.

Розташувавши одну пару точок Л-В уздовж стику зварювального виробу, а другу С~П - ортогонально до нет, одержуемэ дзоьирния

вим! ргвяльний перетюрювач положения, якия доэволяе коордннати зварювальнот ваннм на поверхн! виробу:

виэначити

а

♦ V

I = -

I Шл,{1)

V а

Ли*. так

и *»„.«>

«1» |мх'

да I - проект я эмтрння б в!дносно геомэтричкаго центру О на в!сь X; и - проекц1я змияэння 5 в!дносно до 0 на в!сь У; L -в!дстань пом! ж А 1 В; И- в!дстань помп С I П.

Зм1на величини эварювального струму у прочее! зварювання веде до ЗМ1НИ крут ост 1 потенщального рельефу на поверхн! виробу. Це веде, э одного боку, до виникнення помилки у визначенн! координат зварювальног ваннн, з другого ж боку зм!на середнього р!вня розпод1леного потенщалу на поверхн! виробу дозволяе виэначити зм!ну эварювального струму та контралювати його:

I.. *

зв

2 *>(л)

Г>« 4

Н К

де *>Сп) - потенщал у точщ п.

Урахування зм!ни струму при обчкелюваюл координат дае мэжливгетъ точно виэначити полоиення ванни на поверхн! виробу.

На шдстав! запропонованоу математичног мэдел! визначення координат эварювальнот ванни доел ¡дне но програмний та апаратио-програмний вар¡анти побудови Ш ИЗВ.

Визначивши величину зб!льшення Д5(?1) у момэнт часу ^ за ггромнюк часу опитування перетворивач»в одернуеьс швидкють зварювання:

)

V г --5.— .

и

5

Сукутисть вим1 ряних та роэрахованих величин параметра дае зкогу визначити погонну енерпю, яка е Штегральккм параметров зварювального процесу 1 характеризуе як1сть зварювання на шя Д1лящ1 шва:

ntt 1 - A iijdblMd

-V «.)

де Л - коефЩ1снт, щр характеризуе ОД зварювального процесу I мае значения у мэгах (0.5 - 0.9).

Доел 1 дне ко такой метода контролю ДВП для малоамперних тренамэрних систем I для реального процесу зварювання з урахування* зм1ни величики зварювального струму.

У ТРЕТ1Й ГЛАВ! розглянуто питания доелiднення та розробки вуэл1в тренаиврних зварювальних систем 1 пристроУв мониторингу на баз) IBM-сум! сних ПЕОМ. Формування адекватних навик!в пшд час нав-чання 1 проведения квал!ф1кац!йних Iспит!в оператор!в ручного дугового зварювання дощльно проводкти на малоамперних зварювальних тренаиерах. Наявн!сть малоамперног зварювальног дуги дае мэжливгеть формувати навики п!дтримання швидкост! зварювання ! довжини дугового промикку при м1н!мальних витратах електроенерпг та зварювальних матер! ал! в. 3 мэтою спроврюш вим!рювальних перетворювач!в тренаиера, малоамперне зварювальне дягрело (ЗД) повинно мати крутоспадаючу зовн1иню вольт-амперну характеристику (ВАХ). Вюсонання умови 1>в = const эначно спрощуе обробку сигнал!в у ВП ДЦП I швидкосп зварювання. Як дхерело зварювального струму дощльно застосувати пристрог 1мпульсного типу, як1 характеризуются великим Щ I мають висок! масс-габаритш та вартютн! показники. 1мпульсн1 ЗД можуть бути поделен! на так! типи: релеян!, э широтно-!мпульсно» модуляц!ею (НИМ) та !кверторн!. Останн! мають кращ! характеристики, але технолог!я гх виготовлення досить складна. Релейн! та Ш1М типи ЗД мають близьк! показники, але релеян! б!льш критичн! щрдо умэв шдпалення дуги (якгсть nosepxHi електрода та 1м!татора зварного з'еднання).

Структурна схема ЗД ¡з Ш1М м!стить силовий трансформатор, випрямляч, генератор пилкопод!бног налруги (ГПН) частотою (25 - 50) кГц, силовий транзисторний ключ, модулятор, шдсилювач розб!жност!, силовий диод, дросель, вишрювальний ошр та потенщомэтр, якия задае величину вих!дного струму. КЬефШ!ент передач! схеми керування

- n -

ЗД 1з ИМ описуеться р!внянням:

R. К (ot) К fut) = —5-15--

2Ц-ПМ

да R„ - вим! рювальний onip у силовому кол! ЗД; Kp(ut) -еоефщ!ент передач! шдсилювача роэб!шост!; UrnH амшитуда шпруги ГПН на вход! модулятора.

Розроблене малоамперне ЗД забезпечуе незшншсть вих1дного :труму, якия дор1внюе 5 А, при змш вих!дно1Г напруги у менах (19 -Б) В. юр дае змогу шдтримувати гор1иш дуги довжинов до 7 мм.

Вим!рювальний перетворювач ДДП для компенсаци складового К-ы и const у piвнянн1 (2.2.1) повинен мати нел!н!йну передаточну ¡арактеристику э точкою зламу близько 19 В. Такий ВП моие бути >еал!зо&ания на операц!иному шдсилювач! шляхом змшрння р!вня :игналу на величину напруги зламу характеристики I дюд!, якия срмуе злам. Незвашючи на простоту реал!зац!Г, побудования за |им принципу ВП ДЦП забезпечуе добре погодиення з пристроями внтролю малоамперних зварювальних тренащнв, щр побудован! на баз1 ¡КОМ.

Призначен! для пристроив мэшторингу ВП Ml повинн! 1абезпечувати вим!рюванкя не лише напруги ид, але ! струму 1зв. 'акий ВП моне бути побудования на !нструментапьному шдсилювач!, кий дозволяе вимгрювати малу р!зницю потенц1ал!в на -зварювальному [унт I ЗД при велик! й зм!ншя синфазшя напрузк 1нструментальний 1дсилювач м!стить парафазния каскад, щр шдсилюе диферекшяну кладову сигналу, ! каскад в!дн!мання, який пригшчуе синфазну кладову. Сигнал, пропорщйния ид, зшмаеться з одного з виход^в арафазного шдсилювача.

Аналог!чний !нструмБнтальний шдсилювач е основою ВП ПЗВ. На ого входи подаються потентата э точок, шр знаходяться на початку i !нц! стику зварного виробу. 3 ди^еренц!иного виходу шдсилювача Шмаеться напруга ДО, пропорщ йна полоиенню эварювалькот аадки на I Hi Y стику. На синфазному виход! ¡нструмэнтального шдсилювача рисутня напруга, пропорц!Яна зварювальному' струму I,.(tt). для вом!рного визначення координат ванни на поверхн! зварного виробу ВП ЗВ повинен мати два так! шдсилювач!, на входи яких подаються отенщали з точок. шр знаходяться на юнцях двох ортогональних ¡Др!зк:в прямих л1н!й.

Дрсл1диен1 та роэроблен! Ш ПЗВ дозволяетъ реал!зувати описаний виде метод визначення положения та швидкост! зварювальног ванни I контролювати эварювальния струм 1ав. Вони легко погодтуилься а ПЕОМ ! забезпечують необх1дну точн1сть визначення параметра зваршалъного процесу.

Вим!рювальн! перетворювач!. призначеш для систем кшторкнгу, мзжуть бути вищмсташ такп* у малоамперних системах. Це дае зкогу створити ушверсальний приетр!Я контролю параметра зварювалъного пронесу, яккя виконуе функцп тренааера при застосуванн! иалоамперного ад 1 функцп пристрою мэшторингу шд час роботи з про«исловим зварювальним обладнанням.

Розглянуто питания побудови тренакера оператора автоттизованот зварювальног установки. Для реал!зацп функщя, ир обумэвлен! в периия глав1, тренанер повинен мати у- своему склад!: автоматизсвану зварювальну установку; пристр!й ауд!ов!зуального зворотного зв'язку; пристрой реестрацп. Останш два пристрог призначен! для здтснення режиму тренаиу. Аудюв1зуальния вилереднуючий зворотний зв'язок з оператором мае своею из тою ¡нформування про стан параметра, що контролюються. Значения цих иараштр!в, а тако* швидк!сть та напрямок гх зм!ни, пор!внюються з в1дп0в1дними граничим ми значениями. При цьому оператор одержуе 1нфоршц1ю не т!льки про вих!д значень параметра за дозволен! мвш!, але 1 про небезпечну тенденщю зм1ни параметр! в. Основою автоматизованог зварювальног установки е пристр!й стежэння за стихом, який за способом управлишя моле бути централ! зованим або децентрал!зованим. У першому виладку до керушого пристрою, яким е ПЕОМ, надходить !нформац!я про характеристики пристрою стечения, про просторове поломення та конфигураций стнку зварного виробу, про зовн!иш! перешкодкаюч! фактори тавр. Сигнали керування приводом формуються за розрахованою траектор!ю зварювальног головки. Цей пристр!й е дуке ефективним при велик!й к!лькост! однакових процес!в 1 при малих вгдхиленнях у розтрах стику зварного виробу. Для децентралоованих пристро'гв шдаредн! розрахунки всього процесу не виконуються, трасктор1я уточнюсться в м!ру просування головки. Перевагою цього способу с гнучк!сть ! моилнв!сть реал!зяц!Г упрашиння без эастосувакня великих обчислювальних потушностей. Залропоновамия тренажр побудовшю з використанням олтоелектриинога нрястрои стеа&ння за сткком I доцектрал!зованим упрашнням. Й!н з.й1йснке вкконання таких фужшя:

- проеторовотг ор1снтад!Т та перешщення зварювальног головки;

- контролю I управлши тепловкми характеристиками зварювальнот ванин;

- контролю розшр!в валика зварного шва;

- аудюв^зуального вкпередкакшго зворотного эв'язку з 1нфоркражям оператора про небезлечну зшку параметр;в прсцесу ЗЕарювання;

- упраыиння реш>ш зваравання;

- реестрашг основних параметр!в зварввального процесс 1 команд юзрування реюшом, як! дае оператор.

Пристрт для стечения эа стиком забезпачуе позищонування зварювальног головки над серединою сткку, шдгримус пвксоту та г®рпендикулярн!сть до поверх^ зварного виробу. Стене кня за пряюл!нтшм сносом зд!йснюеться за методом "трьох точок" за допомогов скануючого фотодатчика орб!тального типу. В!дпов;дно до цього мзтоду эварюзальна головка,а такой середина стику спереду В1Д голов)« I середина зварного шву позаду головки, розташван! в£д Головки на в^дсташ радгуса скануванкя, повишп знаходитися на одн!й прям!я. Фотодатчик зд!йснге як активну, так I пасивну локац1ю зварюзального виробу. За допошгою пасншюг докацгг зджисеться низначення параьетр!в валика шна (ширини та висоти) за залюшсовим 14 випром!шованням роэ1гр1того шву. Активна локац!я 14 1 «пульсами призначена для визначення середини стику 1 стабшзацп головки за висотов та нахилом.

КЬнтроль за тешювими характеристиками зварювальнот ванки зд!йснюсться за допомогою термодатчика, який вим!рюе 14 випром! нювання з боку кореня шва. Фотодатчик, який с складовдю частнною термэдатчика, мае зв'язок через св1тяопров!д !з фокусуючнм пркстроем, щр знаходиться безпосередньо шд зварювалькою ванною. За величиною лрийнятого 14 вкпром!нювання вкзначаються теплов! параматри зварювальног ванни.

Застоеувамня запропонованого пристрою для стеяення за стиком дозволяе значно полишити якють зварювання та експлуаташян! характеристики зварювального обладания.

У ЧЕТВЕРТ1Й ГЛАВ1 розглянуто тренаяери сер!Г МДГЗ та експернментальния зразок системи мэшторкнгу зварювального процесу, гаи м!стять у своеь^ склад! фуккцюнальн! елементи та пристрот, запропонован! в робот г.

Пристр1р. мон!торинту ДГЗ-С4 розроблено за запропшюваною

структурой на баз! Ш-сушсног ПЕОМ "Пошук". В!н дозволяе контролшати tûkï парамэтри: зварювальния струм, нанругу на дуз!, швидюсть зварювання, довжику дугового пром!>кку, л!н!йш поточт координаги ванни, час гор!кня дуги та час сеансу. Запровадиен! у програмна забезпечення елеманги експертнот системи виконуеть статиетичну обробку значень napaierpiB, щр контролюються, ощнювання îîkocti шва та Д1й оператора. Пристрм кее у своему склад!: ПЕОМ "Пошук" стандартноу конф1гурацп, блок датчик1в та модуль узгодиэння. Програмне забезпечення виконано на мзв; програмування Турбо С++.

Малоаыпернг заарювальш треналери МДГЭ-04, -(Б. -06, -0? шють у своему склада ПЕОМ, малоамперне зварювальне дяерело струьу, ¡штатор зварного з'едиання, ¡мтатор ручного ¡нструмзнта (мохе бути до трьох ВИД1В), шолом зварника, блок датчик!в а лристроем узгоддашя. Тренакери МДГЗ-04 i -OS роэроблен! з використанням WKpoEOM на Iiponecopi КР560ВМ80, а МДГЗ-06 i -07 - на баз! cepiHHOï ПЕОМ "Пошук". Тренашри забезпечують проведения шлоамперного процесу та контроль його основних параметра, установления граничних значень параметр)в та видевання аудюв!эуальних сигнал!в при перевисни! щх границь, реестрад!ю значень парамэтр!в та часу гх псрьСуьання за встановленними границями, ощнювання д!й зварника, в!добра*екня на юн ¡тор! та докумгнтування результатов тренажу.

Описан! трекакерн! комплекси серп МДГЗ розроблен! та вяготсвляигься у IHME HAH Укратни, а зваршальний тремор МДТЗ-04 освоено cepiHHo шдщжештвом "Бурев!сник" (м. Кигв)

У ЗАКЛСНЕННI з^ормульовано основн! результати робот и.

У ДОДАТКУ подано докуыенти, як! шдтверджують ущювадтшя результата десерт ащйнот роботи.

ОСНОВНI РЕЗУЛЬТАТИ РОБОТИ

За результатами проведении досл!д»ень роэв'язано ряд актуальных каукощх проблем ирдо стеореиня елеман'Пь i пристрогв контролю параметр! в процесу дугового зварювання систем тренажу та мош-торннгу на баз! ПЕОМ, дозэоляе значно эб1льшити ефектиан!сгь ньвчашш зварник!в та як!сть зварннх з'еднакь.

Основа! результати4 роботи шжугь бути сфорцульоваш таким чинам:

1. На шдлав! проаеденаго досд!джшня «;тод1в юнти^и Л-Siïii*.'! pi ь зйлр*лУ1Лыюго процесу эалролоновано, розроблено та

ревизовано пристрой мошторннгу ручного дугового зварювання ДГЗ-04 на баз! ПЕОМ, якия являе собою ушверсальния пристрой контролю основних паранэтр!в зварювального процесу 1 ноже виконувати функцп тренаяера при застосуванн! малоамперного зварювального джерела або Фуикц!т мошторингу Шд час роботи з промисловим зварювалышм обладнанням.

2. Запропоновано, обгрунтовано та розроблено метод роз-под1лених потентате для визначення координат зварювальнот ванни.

3. На шдстав! запропонованого мэтоду розподиених потентате розроблено алгоритм та апаратку реатзад!ю вим!рювального перетворювача полоиеиня зварювальног вагаш.

4. Запропоновано метод контролю зварювального струму на. засад! вим!рювання середнъот величини розпод!леного потеншалу на поверхн! зварного виробу. Зд!йснено апаратку реал!зацг» цього мэтоду.

Б. Запропоноьано I розроблено тренанер, якия базуеться на пристрог для стеиення за стиком орб!тального типу, для оператора автоматизованот зваривальнот установки

6. На шдстав! проведеного анал!зу основних мэтод1В ! засоб!в забезпечення нсобх:днот якост! зварних з'сднань при ручному дуговому зварюванш сформульовано вимоги до елемэнлв та шдсистем трена*ер!в I пркстротв мониторингу. Визначено прикципи побудови цих систем та гх структура.

7. На основ! виконаних доопдхень мэтод!в побудови элемент Iв 1 пристротв дугових зварювальних трена*ер1в розроблено я упровадиэно малоамперш зварювальн! тренажерн! системи серп МДГЗ. Тренаявр адГЗ-04 сер!йно освоения шдприемством "Бурев!сник" (м. Китв). Еко-иом1чний ефект в!д застосування одного тренанера групового навчання ИДГЗ-05 складав у 1992 р. О.Б млн. руб., а двох трена*?р!в МДГЗ-07 у 1993 р. - 3 млн. руб. ! 6 млн. крб.. У цея час експлуатусться б1лыпе 1Б тренаиер!в ц!ет сер!т.

ПУБЛ1КАЦ1! ПО ТЕМ! ДИСЕРТАЦН

1. Системы сбора и обработки информации дуговых электронных :варочных трекаиеров/ А.'И.Клрпкй. - Киев, 1991.- 32с. (Препр. / АН »ССР. Ии-т проблем моделирования в энергетике; 91-49).

2. Васильев В.В.. Даниляк С.Н., Карпия А.И., Давыдова Г.В. Мии-хжроцессорныя малоамперный дуговой тренанер сварянка. - Эдактренте моделирований, 1992, N 1.-С. 98-102.

3. Васильев В.В., Карпий А.И., Даниляк С.Н. Построение измерительных преобразователей длины дугового промежутка для дуговых сварочных' тренашров. - Электронное моделирование, 1832, N 2,-С. 100-103.

4. Vasiliav V.V., Danilyah S.N., Karpii A. I., Bavydova G.V. Microprocessor low-ашреге arc welding simulator. - Engineering Simulation, 1993, N 1.- P. 190-195.

5. Vasiliev V.V., Karpii A.I.. Banllyak S.N. Construction of arc length transducers for arc-welding simulators. - Engineering Simulation, 1993, N 2.- P.387-392.

6. A. c. 1663619 СССР, MKB" G09B19/24. Трекямгр свараика / В.В.Васильев, С.Н.Даниляк, В. В. Ткачекко, А.Ф.Зыков, Г.В.Давьщова,

A. И. Карпий. - Опубл. 15.07.91. БИ N 2В.

7. А. с. 1665342 СССР, MKB' G09B19/24. Тренаиер сварщика /

B.В.Васильев, С.Н.Даниляк, А.И.Карпий, В.А.Ропало. - Опубл. 23.07.91. БИ N 27.

8. А. с. 1696202 СССР. MKBS В23К9/10. Устройство для слежения по стыку /В.В.Васильев, С.Н.Даниляк, А. И. Каргой, В.В.Ткаченко, А.Ф.Зыков, Г.В.Даввдова. - Опубл. 07.12.91. В1 N 45.

Нщписаио до друку 1.07.94. Фор'.lit 60x84 1/1 ij. Офсегний лрук. Пап : р о^-игний. Ум. друк. арк. O.D3. Зам. 721 к. Тираж 100 прим.

дал 11 ДКНТ, 252171 м.Кию. вул.Горького. 180.