автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Повышение точности системы управления положением рабочего инструмента в технологических комплексах дуговой сварки

На правах рукописи

Белозерцев Владимир Семенович

□□3491622

ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЕМ РАБОЧЕГО ИНСТРУМЕНТА В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСАХ ДУГОВОЙ СВАРКИ

Специальность 05.13.06.- Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 1 Ф59

Красноярск - 2010

Работа выполнена в Сибирском государственном аэрокосмическом университете имени академика М.Ф. Решетнева, г. Красноярск

Научный руководитель:

доктор технических наук, доцент Браверман Владимир Яковлевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Ловчиков Анатолий Николаевич

кандидат технических наук, доцент Новосельцев Юрий Гаврилович

Ведущая организация:

ОАО «Сибирский научно-исследовательский институт технологии машиностроения», г. Красноярск

Защита состоится 26 февраля 2010 года в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.249.02 при Сибирском государственном аэрокосмическом университете имени академика М.Ф. Решетнева по адресу: 660014, г. Красноярск, проспект имени газеты «Красноярский рабочий», 31, зал заседаний диссертационного совета, ауд. П-207.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Сибирского Государственного аэрокосмического университета имени академика М.Ф. Решетнева, г. Красноярск

Автореферат разослан 25 января 2010 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

Моргунов Е.П.

Актуальность работы. Автоматизация технологических процессов является определяющим фактором повышения производительности труда и обеспечения высокого качества выпускаемой продукции. Технологические сварочные процессы (ТСП) занимают ведущее место во многих отраслях промышленности. Комплексная автоматизация ТСП сдерживается рядом обстоятельств, одним из которых является неудовлетворительная точность систем автоматического управления (САУ) положением рабочего инструмента (РИ) относительно стыка свариваемых деталей. Это обусловливает, во-первых, некоторую вероятность неустранимого брака, во-вторых, значительную вероятность получения некачественных соединений, требующих "ремонта", что ведет к удлинению технологической цепи и увеличению производственного цикла. Кроме того, САУ ТСП часто функционируют в составе дорогостоящего оборудования, обусловленного уникальностью и стоимостью свариваемых конструкций, и вопросы обеспечения качества при этом нередко переходят в серьезные экономические проблемы.

Автоматизации и управлению ТСП посвящены работы многих отечественных и зарубежных коллективов, таких как МЭИ, МГТУ им. Н. Э. Баумана, ЦНИИТМАШ, НПО «Техномаш», НИКИМТ, Институт сварки России, Санкт-Петербургский ГПУ, Тульский государственный университет, СибГАУ им. М.Ф. Решетнева, ИЭС им. Е.О. Патона, «Сиаки», «Гамильтон Стандарт», и др. Заметный вклад в этом направлении внесли: Ш.А. Вайнер, Н.С. Львов, Э.А. Гладков, В.Г. Котова, Г.А. Спыну, JI.K. Дедков, В.В. Смирнов, P.M. Широков-ский, M.JI. Лифшиц, Д.Д. Никифоров, Б.Н. Бадьянов, В.М. Панарин, Ю.А. Па-ченцев, В.Д. Лаптенок и многие другие специалисты.

Со времени промышленного внедрения в производство сварочных технологий накоплен значительный опыт успешного применения различных САУ для автоматизации ТСП (системы автоматического управления энергетическими параметрами, траекторией движения сварочного инструмента и др.). В то же время задачи, обусловленные вопросами обеспечения требуемой точности систем автоматического управления положением РИ до настоящего времени име-

ют ограниченные решения и являются-предметом настоящей работы.

Цель работы; Повышение точности системы автоматического управления положением рабочего инструмента на основе контроля электромагнитных параметров технологического процесса сварки.

Основные задачи:

- анализ факторов, влияющих на точность САУ в условиях технологического процесса сварки;

- анализ информационных сигналов, являющихся входными для САУ и определяющих координаты объекта управления (РИ) в технологическом процессе сварки;

- определение структуры и схемотехнических решений САУ на основе выбора информационной составляющей, оптимальной по критерию точности;

- испытания САУ и определение фактической точности в условиях технологического процесса сварки.

Методы исследования. Экспериментальные исследования проводились натурным макетированием на промышленной сварочной установке. Теоретические исследования осуществлены математическим моделированием электромагнитных ситуаций в области объекта управления путем численного решения уравнений Максвелла методом конечных элементов. При решении задачи синтеза САУ использовались методы теории автоматического управления.

Научная новизна:

1. Разработан новый способ определения положения РИ, основанный на идентификации магнитного поля сварочного тока и координат рабочего инструмента, позволяющий контролировать фактическое положение электрода относительно стыка и корректировать его с помощью системы автоматического управления с повышенной точностью в условиях технологического процесса сварки.

2. Разработана математическая модель системы управления положением РИ в применении к феррозондовому датчику магнитного поля, обосновываю-

щая выбор функционального и аппаратного состава системы и оценку ее по критерию точности.

3. Установлено влияние на точность системы управления положением рабочего инструмента технологических факторов процесса, определяемое по магнитному полю сварочного тока и предполагающее способ компенсации этого влияния, позволяющий реализовать систему управления, инвариантную к технологическим помехам.

4. Предложены оригинальные схемотехнические решения системы автоматического управления положением рабочего инструмента, повышающие точность и помехозащищенность системы управления при минимальных аппаратных затратах.

Практическая ценность. Предложенный способ повышения точности управления и реализующая его система расширяют возможности автоматизации технологических сварочных процессов.

Теоретические результаты доведены до простых инженерных рекомендаций, позволяющих производить и эксплуатировать устройства управления, удовлетворяющие требуемой точности в составе технологических сварочных комплексов.

Достоверность результатов физического и математического моделирования электромагнитных процессов в сварочном контуре, а также адекватность модели датчика, как элемента системы, подтверждается сравнением с экспериментальными характеристиками разработанной системы автоматического управления положением рабочего инструмента.

Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы использованы при разработке системы автоматического управления положением электрода в составе технологических сварочных установок АДС-1000, ЭЛУ-9Б.

Апробация работы. Материалы работы докладывались и обсуждались: на региональных научно-технических конференциях: «Материалы, технологии, конструкции» (Красноярск, 1995-1998 г.п); Всесоюзной конференции «Про-

грессивные процессы сварки в машиностроении» (Красноярск, 1991 г.); Российской конференции «Новые материалы и технологии» (Москва, МГАТУ, 1995 г.); международных конференциях: «Авангардные технологии, оборудование, инструмент и компьютеризация производства оптико-электронных приборов в машиностроении» (Новосибирск, Сибирская государственная геодезическая академия, 1995 г.); «Лучевые технологии и применение лазеров» (Санкт-Петербург, СПб ГПУ, 2006, 2009 гг.); «Технология и оборудование электроннолучевой сварки» (Санкт-Петербург, СПб ГПУ, 2008 г.); «Электронно-лучевые технологии» (Варна, институт электроники Болгарской Академии наук); «Ре-шетневские чтения» (Красноярск, СибГАУ им. акад. М.Ф. Решетнева, 2009 г.); научно-практических семинарах кафедр: «Системы автоматического управления» и «Информационные измерительные системы» СибГАУ им. акад. М.Ф. Решетнева (Красноярск, 2008 г.); «Оборудование и технология сварочного производства» Сибирского федерального университета (Красноярск, 2008 г.); Публикации. По теме диссертации опубликовано 49 печатных работ (в том числе 8 авторских свидетельств на изобретения).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, приложений и библиографического списка, изложенных на 162 страницах текста с 82 иллюстрациями.

Во введении обоснована актуальность выбранной темы и сформулированы цель, задачи исследования и положения работы, выносимые на защиту.

В первой главе проведен анализ существующих САУ с позиции реализации в них методов определения координат РИ (электрода) и координат стыка свариваемых деталей в условиях технологического процесса сварки. Осуществлен анализ факторов, влияющих на точность систем управления положением РИ.

Одной из причин, сдерживающих автоматизацию технологических сварочных процессов, является неудовлетворительная точность систем автоматического направления РИ по стыку, являющихся одним из основных каналов воздействия на объект управления - рабочий инструмент (рисунок 1).

Рисунок 1 - Автоматизированная система управления технологическим процессом дуговой сварки (АСУТП)

Во многих системах управления датчик жестко связан с РИ и находится на некотором расстоянии от места сварки. При этом измеряется отклонение от стыка датчика, а не РИ. Из-за этого в условиях возможного изменения угла между направлением стыка и скоростью сварки (сварка криволинейных стыков или неточность сборочных приспособлений) возникает погрешность совмещения РИ со стыком. Кроме того, в условиях технологического процесса сварки присутствует высокий уровень электромагнитных помех, оказывающих отрицательное влияние на работоспособность системы управления.

Системы, реализующие управление по результатам измерения энергетических параметров сварочной дуги при измерительных отклонениях РИ загружены обработкой значительных массивов данных. После получения результатов обработки осуществляется сравнение их с "эталонными", и формируется соответствующий управляющий сигнал. В таких системах возникают проблемы функционирования в реальном масштабе времени и, как следствие, проблемы быстродействия, что в конечном итоге, приводит к недостаточной точности. При этом для каждого стыка необходимо иметь свой эталон энергетических параметров, для формирования которого требуются временные и материальные затраты.

Проведенный анализ свидетельствует о том, что для повышения точности систем управления в качестве информации о взаимном положении РИ и стыка

можно использовать характеристики электромагнитного поля, сопутствующего технологическому процессу сварки.

Вторая глава посвящена разработке способа, повышающего точность системы управления путем идентификации магнитного поля сварочного тока и координат РИ. Сущность способа состоит в том, что при отклонении РИ от стыка происходит перераспределение составляющих сварочного тока и, вызванных ими магнитных полей. Сварочный ток /са с помощью токосъемов разделяется на две составляющие 1\ и /2 (рисунок 2). Если электрод расположен точно над стыком, то напряженности магнитных полей Н\ и Н2 (в том числе, их вертикальные составляющие Я)В и Н2В) равны по величине и направлены противоположно

напряженностью ДН\ и Д#2 над заваренным участком от составляющих тока и 1г

(рисунок 2,а). Результирующее магнитное поле в этом случае определяется током электрода /св, а вектор напряженности этого поля Ясв расположен в горизонтальной плоскости.

При отклонении электрода от стыка (рисунок 2, б) на пути составляющей ¡2 сварочного тока /св от электрода до токосъема оказывается заваренный участок, и напряженность магнитного поля, вызванного током /2 изменится на величину Д#2, обусловленную прохождением тока /2 по этому участку. Результирующее магнитное поле определяется вертикальной составляющей напряженности Д#2 и горизонтальной составляющей Нсп. При отклонении РИ в противоположную сторону заваренный участок оказывается на пути тока 1\ и напряженность магнитного поля, вызванного током изменится на величину АЯь обусловленную прохождением тока 1\ по этому участку. Результирующее маг-

нихное поле определяется вертикальной составляющей напряженности ЛЯЬ направленной противоположно АН2, и горизонтальной составляющей Нт. Таким образом, вертикальная составляющая магнитного поля несет информацию о положении РИ относительно стыка.

Изменение электромагнитной ситуации в зависимости от положения РИ относительно стыка подтверждено экспериментально на физической модели. В качестве проводящей среды (материала свариваемых деталей) использован раствор электролита. Стык имитировался диэлектрической пластиной. В процессе эксперимента путем измерения напряжения, созданного источником питания между электродом и токосъемами, на поверхности электролита находились точки с одинаковыми потенциалами (строились эквипотенциальные линии). Линии тока проводились перпендикулярно эквипотенциальным линиям (рисунок 3). Видно, что при смещении РИ от стыка симметрия распределения нарушается (рисунок 3, б). Это свидетельствует о том, что и результирующее маг-

нитное поле также отличается от поля при отсутствии рассогласования положений РИ и стыка (рисунок 3, а).

Аналитическое определение зависимости напряженности магнитного поля от величины отклонения электрода от стыка осуществлено на трехмерной модели, отражающей процесс дуговой сварки с позиции «электромагнитных» свойств приэлектродного пространства, ограниченного в плоскости свариваемых деталей координатами, определенными из анализа двухмерной модели. Эта зависимость для данной задачи может быть представлена в виде:

Н. = F(x, у, hd,I, Д),

где Н2 - вертикальная составляющая магнитного поля; * - продольная координата стыка; у - поперечная координата плоскости свариваемых деталей; hd -высота расположения датчика; Д - превышение кромок; I—ток сварки.

Моделирование состояло в совместном решении уравнений Максвелла. Ток в контур вводится через электрод и снимается со стороны не заваренного участка стыка. Детали окружены цилиндрическим слоем воздуха, в области которого необходимо рассчитать магнитное поле при вариациях координаты «у» РИ. Исследуемая среда считается изотропной линейной, параметры диэлектрической и магнитной проницаемости е и ц соответственно, действительными числами в силу низкочастотности исследуемых процессов. Граничные условия: по электрической составляющей: к верхней грани элемента «дуга» приложено напряжение, обеспечивающее сварочный ток до 1000 А; на боковых гранях с разрезанной стороны - нулевой потенциал; по остальным граням - электрическая изоляция.

Расчет проведен в пакете программ «Comsol Multiphisics». Моделировались два параметра - постоянный ток в проводящей среде и электромагнитное поле постоянного тока. Уравнения решались методом конечных элементов с расщеплением по физическим процессам и координатам на сетке с переменным шагом. Эксперимент при варьировании смещения дуги, тока сварки и превышения кромок проведен для материалов из алюминиевых сплавов (ц=1) и стали (ц=4000) при локальном термическом равновесии в зоне термического влияния сварочного процесса.

На рисунке 4 приведены результаты расчета при сварке деталей из АМг-6 толщиной 5 = 10 мм при /св = 300А и скорости сварки Ксв=0,2 см/сек. Видно, что

б)

а - смещение электрода отсутствует; 6 - электрод смещен относительно стыка на 0,5 мм Рисунок 4 - Картина распределения магнитных полей

при отсутствии смещения РИ распределение составляющих сварочного тока 1\ и 12 симметрично относительно линии стыка (рисунок 4, а). При отклонении РИ от стыка симметрия нарушается (рисунок 4, б), и часть тока детали, от которой отклоняется РИ, проходит через заваренный участок. Симметрия нарушается тем сильнее, чем больше отклонение РИ, что согласуется с результатами натурного моделирования.

В результате нарушения равенства токов 1\ и /2, появляется вертикальная составляющая магнитного поля Н2, величина которой зависит от значений координат у нх (рисунок 4). В правой части рисунков представлено распределение Нг. Результаты вычислений свидетельствуют о том, что отклонение РИ от стыка преобразуется (в том числе) в изменение вертикальной составляющей магнитного поля. Зависи-

Нг, А/М

мость Нг от у может быть представлена в следую- ^о

О

щем виде _2о

1 г -40.

1 1-у

Н,

ч

чч

у, мм

-4

Рисунок 5 -Зависимость Н, ту где г0 - среднее расстояние от источника поля до точки измерения; I - среднее значение тока. Вычисления показали, что #г практически пропорциональна отклонению РИ от стыка в широком диапазоне (рисунок 5).

Результаты исследований свидетельствуют о возможности определения положения РИ по величине и направлению вертикальной составляющей магнитного поля токов. При этом установка датчика на некотором расстоянии от РИ не приводит к методической ошибке, так как Н2 возникает при отклонении РИ от стыка.

Третья глава посвящена разработке математической модели системы управления положением РИ. Информационная составляющая преобразуется измерительным устройством в напряжение, пропорциональное отклонению электрода от стыка. В качестве датчика магнитного поля использован феррозонд. Его применение основано на феноменологических свойствах, одним из

у

которых является наличие диаграммы направленности по отношению к измеряемому магнитному полю. В связи с тем, что, в отличие от традиционного использования, феррозонд применен в системе управления технологическим процессом, то при выборе режима работы датчика и параметров элементов системы управления учтено влияние мапштного поля помехи, обусловленное факторами технологического процесса сварки.

На феррозонд (рисунок 6) воздействуют магнитное поле возбуждения с напряженностью Ыи измеряемое поле с напряженностью Нп, и поле помехи Н„. Если //[, Н„ и Нп гармонические функции времени, то э. д. с. выходного сигнала имеет вид:

2(t) = ег(Нх,НП )Sin2a0t + de2(H\-Hn) H^Sinl^tCosiQ.t + о) +

аН„

Q d(HvHn)

(1)

2и0 aW

HnmCos2a0tSin(nt + cpj,

п

С

я, я,

Т1

Яп Я„

где H¡bn и ф соответственно, амплитуда и фаза вертикальной (информационной) составляющей напряженности магнитного поля; Q — частота этой составляющей; га0 - частота возбуждения феррозонда.

В выражении (1) первый член есть э. д. с. от действия магнитного поля помехи на частоте 2со0. Второе слагаемое - полезный сигнал, который несет информацию о смещении РИ. Третьим членом можно пре- рИСуН0К (, - Датчик небречь при условии о>0 » Q. принципиальная

Анализ выражения (1) показал, что увеличение напряженности магнитного поля помехи уменьшает чувствительность феррозонда и приводит к изменению ее знака, что недопустимо с точки зрения работоспособности следящей системы. Увеличение поля возбуждения расширяет область допустимых полей помехи, в которой чувствительность датчика изменяется незначительно. Кроме этого в измерительное устройство системы введена обратная связь по составляющей с частотой 2са0, обеспечивающая компенсацию постоянных магнитных полей, представляющих основную долю помех.

Анализ динамических свойств показывает, что феррозонд можно считать эквивалентным апериодическому звену с передаточной функцией:

1

W(jCX)--

1 + j£i т

где т- постоянная времени феррозонда.

На рисунке 7 представлена структурная схема устройства управления положением РИ, преобразующего информационную составляющую магнитного поля с частотой П в перемещение РИ к стыку.

Математическое представление передаточной функции разомкнутой и замкнутой системы управления, позволяющее анализировать статические и динамические свойства системы, очевидно. Особенностью является использова-

у«

©-

№ ТГУ

К,, Ж

V

£=У<х-УР«

Ут

>'Ст-координата стыка; ^„-координата РИ; (Г„у-передаточная фушсция (ПФ) измерительного угройства; ЛГус-коэффициент передачи (КП) усилителя; 1УЮ-ПФ двигателя; Ш^-ПФ корректирующего устройства; Л'р-КП редуктора Рисунок 7 - Структурная схема устройства автоматическогоуправления положением РИ

ние резонансного режима цепи выходная обмотка феррозонда - измерительное устройство. Анализ показал, что такой режим обеспечивает требуемую добротность выделения информационной составляющей с частотой П при меньших фазовых сдвигах, что положительно сказывается на устойчивости системы управления в целом. Действительно, передаточная функция избирательного усилителя может быть представлена следующим образом:

К

К,

цУ '

"цу

¥+турУ

где Кку - коэффициент усиления; Ту - постоянная времени усилителя; п - число избирательных каскадов.

Каждый каскад сдвигает фазу входного сигнала. Применение резонансного режима позволяет минимизировать п.

В результате анализа статических и динамических характеристик устройства управления выработаны рекомендации по рациональному выбору параметров элементов схемы, получены их расчетные соотношения, удовлетворяющие условиям устойчивости и требованиям качества управления.

В четвертой главе рассмотрены вопросы технической реализации, и приведены результаты экспериментального исследования устройства управления. Устройство (рисунок 8) содержит феррозондовый датчик, усилительно-преобразовательные элементы измерительного устройства, привод поперечного перемещения РИ с исполнительным электродвигателем. Датчик, закрепленный на сварочной головке, устанавливается над заваренным участком шва. Ось чувствительности датчика ориентирована в плоскости стыка, проходящей через электрод перпендикулярно поверхности свариваемого изделия.

В устройство введен канал компенсации постоянных магнитных полей по-

мехи, осуществляющий нейтрализацию полей в объеме феррозонда с помощью обмотки компенсации ОК.

Вертикальная составляющая магнитного поля, пропорциональная отклонению электрода преобразуется измерительным устройством в сигнал постоянного тока для привода поперечного перемещения РИ.

Проведен анализ влияния на точность технологических факторов, таких как превышение кромок стыка, наличие прихваток, несимметричность распо-

ложения токоподводов. Определены требования к стабильности характеристик элементов.

Сравнительные испытания показали, что амплитуда вертикальной составляющей напряженности магнитного поля тока сварочного контура изменяется в пределах 4+16 А/м (в зависимости от режима сварки) при отклонении РИ от ..стыка на 1 мм, что соответствует полученным расчетным соотношениям. При этом датчик размещается на высоте 20+35 мм от поверхности свариваемых де-

1-система с опережающим положением датчика; 2-разработанная система управления положением РИ

Рисунок 9 - Ошибка е воспроизведения траектории стыка

талей и на удалении от электрода на 60+100 мм. Погрешность совмещения электрода со стыком при наличии названных технологических факторов не превышает 0,4+0,6 мм (рисунок 9).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Предложенный способ повышения точности системы управления, основанный на идентификации магнитного поля сварочного тока и координат РИ позволяет:

- контролировать фактическое положение РИ и корректировать его с помощью системы автоматического управления без методической погрешности;

- исключить специальные измерительные воздействия на объект управления и, тем самым, вывести из структуры устройства управления дополнительные элементы ввода поисковых сигналов, что упрощает устройство;

- повысить помехозащищенность системы управления вследствие того, что в отличие от существующих устройств, где сварочный ток представляет мощный источник помех, в данной системе он является источником информации.

2. Разработанная математическая модель феррозондового измерителя магнитного поля в применении к системе управления положением РИ обосновывает возможность использования феррозонда в качестве датчика, и обосновывает выбор функционального состава системы управления и оценку ее по критерию точности.

3. Разработанные структурные и схемотехнические решения системы управления положением РИ позволяют повысить точность и помехозащищенность системы управления при минимальных аппаратных затратах и обеспечить инвариантность системы к основным технологическим помехам.

4. Испытания опытного образца системы автоматического управления положением РИ показали, что погрешность направления РИ по стыку свариваемых деталей составляет ± (0,6+0,7) мм, что в 4 6 раз меньше погрешностей существующих систем управления.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1 Браверман В.Я. Устройство для слежения за стыком свариваемых деталей с датчиком магнитного поля / В.Я Браверман, B.C. Бслозерцев, // Вестник Сиб. гос. аэрокосмич. ун-та. - 2008. - Вып. 3. - С. 106 - 108.

2 Браверман В.Я. Экспериментальные исследования рентгеновского излучения при электронно-лучевой сварке / В.Я. Браверман, B.C. Белозерцев // Вестник Сиб. гос. аэрокосмич. ун-та. - 2005. - Вып. 6. - С. 196 - 200.

3 Браверман В.Я. Вопросы управления формированием сварного шва при электронно-лучевой сварке / В.Я. Браверман, B.C. Белозерцев, В.П. Литвинов, О.В. Розанов // Вестник Сиб. гос. аэрокосмич. ун-та. - 2008. - Вып. 2. - С. 148 -152.

4 Браверман В.Я. Экспериментальные исследования зависимости рентгеновского излучения от положения луча относительно стыка при электроннолу-

чевой сварке / В.Я. Браверман, B.C. Белозерцев, О.В. Розанов // Вестник Сиб. гос. аэрокосмич. ун-та. - 2008. - Вып. 2. - С. 100 - 103.

5 Браверман В.Я. Математические модели процессов изменения рентгеновского излучения от положения луча относительно стыка при электроннолучевой сварке / В.Я. Браверман, B.C. Белозерцев, Н.Н. Горяшин, А.Т. Лелеков // Вестник Сиб. гос. аэрокосмич. ун-та. - 2009. - Вып 2. - С. 247 -251.

6 Браверман В.Я. Анализ динамических характеристик феррозондового датчика стыка свариваемых деталей / В.Я. Браверман, B.C. Белозерцев // Вестник Сиб. гос. аэрокосмич. ун-та. - 2009. - Вып 1. - С. 116-118.

Прочие публикации по теме диссертационного исследования:

7 Белозерцев B.C. Двухкоординатная система управления рабочим инструментом / B.C. Белозерцев, В.Д. Лаптенок, В.Я. Браверман, А.В. Яков-лев//Системы, приборы, стенды: Тр. МВТУ им. Н.Э. Баумана-М.:-1984.-№9.-С. 18-19.

8 Белозерцев B.C. Устройство для слежения за стыком свариваемых деталей / B.C. Белозерцев, В.Д. Лаптенок, В.Я. Браверман, А.В. Яковлев // Системы, приборы, стенды: Тр. МВТУ им. Н.Э Баумана - М.: - 1984. - №9. - С. 19 -22.

9 Браверман В.Я. Вопросы управления процессом электронно-лучевой сварки / В.Я. Браверман, B.C. Белозерцев, В.В. Башенко // Beam Technologies and Laser Application: Proceedings of the fifth international scientific and technical conference/SPB.: Publishing house SPbSpU, 2006. p. 185 - 190.

10 Браверман В.Я. Исследование возможности наблюдения канала противления в рентгеновском спектре при ЭЛС / В.Я. Браверман, B.C. Белозерцев, В.В. Башенко // Технология и оборудование электронно-лучевой сварки -2008. Материалы 1-й Санкт-Петербургской междунар. науч.-технич. конф. -СПб.ЮОО «Агентство "ВиТ Принт"», 2008. С. 139-144.

11 Braverman V. Electron beam welding under the influence of magnetic fields / V. Braverman, V. Belozertscv, V. Bashenko // Beam Technologies and Laser Application: papers and program of the 6 international conference. Russia. Saint Petersburg, September 23-25,2009 / SPb. % Publ. Politechnic univ. 2009. P. 71-72.

12 Braverman V. Device for Automatic Seam Control / V. Braverman, V. Be-lozertsev, V. Bashenko // Elektrotechnica & Elektronica: Monthly scientific and technical magazine, Sofia, V. 5-6. 9th International Conference on Electron Beam Technologies. 1-4 June 2009, Varna, Bulgaria. - P. 147-151.

13 Браверман В.Я. Слежение за стыком при дуговой сварке/В.Я. Бравер-ман, B.C. Белозерцев, А.Т. Лелеков//Решетневские чтения: материалы 13 Меж-дунар. науч. конф./Сиб. гос. Аэрокосм. ун-т.-Красноярск, 2009.-Ч. 1-С. 320321.

14 А.С. 499070 СССР, МКИ Б23К 9/10. Комбинированный датчик / Лапте-нок В.Д., Сорокин В.А., Белозерцев B.C. Опубл. 15.01.76, Бюл. №2.

15 А.С. 607680 СССР, МКИ Б23К 9/10. Комбинированный дат-чик/Бслоз.'рцев B.C., Лаптенок В.Д., Сорокин В.А., Браверманн В.Я. Опубл. 25.05.78, Бюл. №19.

16 А.С. 715250 СССР, МКИ Б23К 9/10. Комбинированный датчик / Лаптенок В.Д., Белозерцев B.C., Браверман В.Я. Опубл. 15.02.80, Бюл. №6.

17 А.С. 774847 СССР, МКИ Б23К 9/10. Комбинированный датчик / Лаптенок В.Д., Белозерцев B.C., Браверман В.Я. Опубл. 30.10.80, Бюл. №40.

18 А.С. 810408СССР, МКИ Б23К 9/10. Устройство слежения за стыком свариваемых деталей. / Лаптенок В.Д., Белозерцев B.C., Браверман В.Я. Опубл. 07.03.01, Бюл. №9.

19 А.С. 919822, МКИ Б23К 9/10. Устройство слежения за стыком свариваемых деталсй/Лаптенок В.Д., Белозерцев B.C., Браверман В.Я. Опубл. 15.04.82, Бюл. №14.

20 А.С. 941056, МКИ Б23К 9/10. Феррозондовый датчик для слежения за стыком свариваемых деталей/Лаптенок В.Д., Белозерцев B.C., Браверман В.Я. 0публ.07.07.82, Бюл. №25.

21 А.С. 941057, МКИ Б23К 9/10. Способ измерения величины отклонения электрода от стыка/Лаптенок В.Д., Белозерцев B.C., Браверман В.Я.-0публ.07.07.82, Бюл. №25.

БЕЛОЗЕРЦЕВ Владимир Семенович

Повышение точности системы управления положением рабочего инструмента в технологических комплексах дуговой сварки

Автореферат

Подписано в печать 22 января 2010 г. Формат бОх 84/16. Бумага писчая. Гарнитура Times New Roman. Усл. печ. л. 1,39. Уч.-изд. л. 0,85. Тираж 100 экз. Заказ № 3ff

Отпечатано в отделе копировально- множительной техники СибГАУ 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ УПРАВЛЕНИЯ РАБОЧИМ ИНСТРУМЕНТОМ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСАХ ДУГОВОЙ

СВАРКИ.

1.1 Системы направления электрода по стыку.

1.2. Датчики положения стыка.

1.2.1. Механические датчики.

1.2.2. Пневматические датчики.

1.2.3. Фотоэлектрические датчики.

1.2.4. Телевизионные датчики.

5. Электромагнитные датчики.

1.2.6. Дуговые датчики.

1.3 Выводы, постановка задачи.

ГЛАВА 2 СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ РАБОЧЕГО

ИНСТРУМЕНТА ОТНОСИТЕЛЬНО СТЫКА СВАРИВАЕМЫХ

ДЕТАЛЕЙ.

2.1 Способ определения отклонения рабочего инструмента от стыка.

2.2 Физическая модель процессов изменения магнитного поля сварочного тока при изменении положения электрода относительно стыка.

2.3 Математическая модель электромагнитного поля околодугового пространства.

2.3.1 Формализация задачи расчета характеристик магнитного поля околодугового пространства.

2.3.2 Зависимости Ще) при А = 0.

2.3.3 Зависимости Н:{&) при наличии превышения (А Ф 0).

2.3.4 Влияние прихваток.

2.4 Выводы.

ГЛАВА 3 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

ПОЛОЖЕНИЕМ РАБОЧЕГО ИНСТРУМЕНТА.

ЗЛ Феррозондовый датчик.

ЗЛ Л Анализ работы феррозонда в условиях действия помех.

ЗЛ.2. Статические характеристики дифференциального феррозонда.

ЗЛ.З Анализ динамических характеристик датчика.

3.2 Измерительное устройство системы управления.

3.2Л Функциональная схема измерительного устройства.

3.2.2 Динамические характеристики измерительного устройства.

3.2.2.1 Анализ устойчивости.

3.2.2.2 Быстродействие и динамические погрешности автокомпенсационной схемы измерительного устройства.

3.3 Выводы.

ГЛАВА 4 ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЕМ РАБОЧЕГО ИНСТРУМЕНТА.

4.1 Погрешность измерительного устройства.

4.1.1 Минимизация мультипликативных погрешностей.

4.1.2 Минимизация аддитивных погрешностей.

4.2 Элементы измерительного устройства.

4.2.1 Феррозондовый датчик.

4.2.2 Генератор возбуждения.

4.2.3. Избирательный усилитель.

4.2.4 Синхронный детектор.

4.3 Экспериментальные исследования опытного образца устройства автоматического управления положением рабочего инструмента.

4.3.1 Анализ чувствительности измерительного устройства.

4.3.2 Анализ точности измерительного устройства.

4.4 Выводы.

Автоматизация технологических процессов является определяющим фактором повышения производительности труда и обеспечения высокого качества выпускаемой продукции. Технологические сварочные процессы (ТСП) занимают ведущее место во многих отраслях промышленности. Комплексная автоматизация ТСП сдерживается рядом обстоятельств, одним из которых является неудовлетворительная точность систем автоматического управления (САУ) положением рабочего инструмента (РИ) относительно стыка свариваемых деталей. Это обусловливает, во-первых, некоторую вероятность неустранимого брака, во-вторых, значительную вероятность получения некачественных соединений, требующих "ремонта", что ведет к удлинению технологической цепи и увеличению производственного цикла. Кроме того, САУ ТСП часто функционируют в составе дорогостоящего оборудования, обусловленного уникальностью и стоимостью свариваемых конструкций, и вопросы обеспечения качества при этом нередко переходят в серьезные экономические проблемы.

Автоматизации и управлению ТСП посвящены работы многих отечественных и зарубежных коллективов, таких как МЭИ, МГТУ им. Н. Э. Баумана, ЦНИИТМАШ, НПО «Техномаш», НИКИМТ, Институт сварки России, Санкт-Петербургский ГПУ, Тульский государственный университет, СибГАУ им. М.Ф. Решетнева, ИЭС им. Е.О. Патона, «Сиаки», «Гамильтон Стандарт», и др. Заметный вклад в этом направлении внесли: Ш.А. Вайнер, Н.С. Львов, Э.А. Гладков, В.Г. Котова, Г.А. Спыну, Л.К. Дедков, В.В. Смирнов, P.M. Широковский, М.Л. Лифшиц, Д.Д. Никифоров, Б.Н. Бадьянов, В.М. Панарин, Ю.А. Паченцев, В.Д. Лаптенок и многие другие специалисты.

Со времени промышленного внедрения в производство сварочных технологий накоплен значительный опыт успешного применения различных САУ для автоматизации ТСП (системы автоматического управления энергетическими пара.-метрами, траекторией движения сварочного инструмента и др.). В то же время задачи, обусловленные вопросами обеспечения требуемой точности систем автоматического управления положением РИ до настоящего времени имеют ограниченные решения и являются предметом настоящей работы.

Цель работы — повышение точности системы автоматического управления положением рабочего инструмента на основе контроля электромагнитных параметров технологического процесса сварки.

В процессе работы решались задачи:

- анализ факторов, влияющих на точность САУ в условиях технологического процесса сварки;

- анализ информационных сигналов, являющихся входными для САУ и определяющих координаты объекта управления (РИ) в технологическом процессе сварки;

- определение структуры и схемотехнических решений САУ на основе выбора информационной составляющей, оптимальной по критерию точности;

- испытания САУ и определение фактической точности в условиях технологического процесса сварки.

На защиту выносятся:

- способ повышения точности системы управления положением рабочего инструмента, основанный на идентификации магнитного поля сварочного тока и координат рабочего инструмента;

- математическая модель системы управления положением рабочего инструмента с датчиком магнитного поля;

- определение влияния на точность системы управления положением рабочего инструмента технологических факторов процесса, определяемого по магнитному полю сварочного тока;

- схемотехнические решения системы автоматического управления положением рабочего инструмента, повышающие точность системы управления при минимальных аппаратных затратах.

4.4 Выводы

1. Применение измерительного устройства с феррозондовым датчиком позволяет определить фактическую величину и направление отклонения рабочего инструмента относительно стыка свариваемого изделия по изменению параметров магнитного поля сварочного тока и осуществлять, тем самым, управление положением электрода при дуговой сварке.

2. Результаты исследований, представленные в предыдущих главах, выявили возможность технической реализации измерительного устройства для определения положения электрода простыми известными методами - фильтрацией сигнала датчика и синхронным детектированием.

3. Разработанные принципиальные электрические схемы измерительного устройства отвечают требованиям помехозащищенности и стабильности характеристик.

4. Превышение кромок свариваемых листов является одним из основных источников погрешности измерительного устройства, причем эта погрешность зависит от координат места установки датчика относительно электрода. При данном значении тока сварки в определенной области координат места установки датчика выходные характеристики измерительного устройства инвариантны к превышению кромок с точностью до технологического допуска на величину ошибки слежения за стыком. Установка датчика на высоте 2СН-3 5мм от поверхности свариваемых изделий и на расстоянии 6СНТ 00мм от электрода обеспечивают требуемую точность в широком диапазоне изменений величины превышения.

5. Для минимизации влияния односторонних прижимных устройств необходимо обеспечивать их установку на расстоянии от стыка не менее 80 мм.

6. Испытания опытного образца показали, что техническая реализация системы управления на основе разработанной математической модели устройства управления позволила обеспечить требуемые статические и динамические свойства системы в условиях значительного изменения чувствительности измерительного устройства от материала свариваемых изделий, координат места установки датчика и от прихваток.

7. Ошибка, обусловленная кривизной стыка свариваемых деталей, при используемом способе определения отклонения электрода от стыка уменьшена в 4-6 раз по сравнению с существующими системами управления.

1. Казаков В.А. Состояние и перспективы развития сварочного производства / В.А. Казаков // Технологии и оборудование ЭЛС-2008: материалы I С.-Пб. между нар. науч.-технич. конф.; СПБ; ООО «Агентство В и Т-Принт». 2008. С. 4.

2. Оборудование для дуговой сварки: справочное пособие / под ред. В.В. Смирнова. СПБ: Энергоатомиздат, 2000.

3. Гладков Э.А. Управление процессами и оборудованием при сварке / Э.А.Гладков. М.: Издательский центр «Академия», 2006.

4. Гладков Э.А. Управление технологическими параметрами сварочного оборудования при дуговой сварке: учебное пособие / Э.А. Гладков, В.А. Малолетков. М.: Изд. МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2005.

5. Львов Н.С. Автоматика и автоматизация сварочных процессов: / Н.С. Львов, Э.А. Гладков. М.: Машиностроение, 1982.

6. Гладков Э.А. Автоматизация сварочных процессов: учеб. Пособие / Э.А. Гладков. М.: Изд. МВТУ им. Н.Э.Баумана, 1986.

7. Корьггин A.M. Автоматизация типовых технологических процессов и установок / A.M. Корытин, Н.К. Петров, С.Н. Радимов и др. М.: Энергоатомиздат, 1988.

8. Панарин В.М. Автоматическое управление дуговой сваркой с поперечными колебаниями плавящегося электрода / В.М. Панарин, Н.В. Воронцова, Н.И. Воронцов // Сварочное производство. 2004, №11. С. 21-23.

9. Бадьянов Б.Н. Компьютерное управление процессами сварки / Б.Н. Бадьянов // Сварочное производство, 2002, №1. С. 19-23.

10. Никифоров Д.Д. Телевизионные автоматы в сварке элементов атомной техники / Д.Д. Никифоров, М.Л. Лифшиц. М.: Энергоатомиздат, 1985.

11. Шергов И.В. Оценка психофизиологического состояния оператора сварочных установок / И.В. Шергов, Ф.В. Воронин, В.Н. Волченко, А.П.Белоногов // Электронно-лучевая сварка. М.: МЭИ, 1983. С. 116-117.

12. Солодовников В.В Основы автоматического управления / В.В. Солодовников. М:. Машгиз, 1963.

13. Воронов А.А. Теория автоматического управления / А.А. Воронов, А.А Воронова, Н.А. Бабаков и др. М.: Высшая школа, 1986.

14. Львов Н.С. Автоматизация направления сварочной головки по стыку / Н.С. Львов. М.: Машиностроение, 1966.

15. Львов Н.С. Автоматизация контроля и регулирования сварочных процессов / Н.С. Львов. М.: Машиностроение, 1966.

16. Лебедев А.А. Динамика полета / А.А. Лебедев Л.С. Чернобровкин. М.: Машиностроение, 1973.

17. Вайнер Ш.А. Фотокопировальные системы управления технологическим оборудованием / Ш.А. Вайнер, С.А. Вайнер. М.: Машиностроение, 1971.

18. Гладков Э.А. Применение системы автоматического регулирования при дуговой сварке / Э.А Гладков, А.И. Акулов: в сб. Автоматизация сборочных и сварочных процессов в машиностроении. М.: Наука, 1974.

19. Спыну Г.А. Принципы построения систем числового программного управления дуговой и электронно-лучевой сваркой: в сб. Автоматизация сборочных и сварочных процессов в машиностроении. М.: Наука, 1974.

20. Спыну Г.А. Промышленные роботы для дуговой сварки / Г.А Спыну, Г.И. Сергацкий, В.И. Загребельный // Автоматическая сварка, 1976, №9. С.24-27.

21. Спыну Г.А. Система цифрового управления со следящим программированием для направления электрода по стыку / Г.А Спыну, Г.И. Сергацкий, В.И. Загребельный // Автоматическая сварка, 1976, №12. С.31-34.

22. Воронов А.А. Теория автоматического управления / А.А. Воронов. М,: Высшая школа, 1977.

23. Бесекерский В.А. Теория систем автоматического регулирования / В.А. Бесекерский, Е.П. Попов. М.: Наука, 1972.

24. Тимченко В.А. Методы и средства автоматического управления траектории сварочного движения при электродуговой сварке: в сб. Автоматизация сборочных и сварочных процессов в машиностроении / В.А. Тимченко, А.И. Чвертко, Е.Ф. Маличенко. М.: Наука, 1974.

25. А.с. №228189 СССР, МКИ3 В 23 К 9/10. Следящее устройство / Подмар-ков А.Б. Опубл. 15.12.69,Бюл.№31.

26. А.с. №418296 СССР, МКИ3 В 23 К 9/10. Устройство для направления электрода по стыку / Тимченко В.А. Опубл. 30.08.74,Бюл.№9.

27. А.с. №171057 СССР, МКИ3 В 23 К 9/10. Способ автоматического бесконтактного движения за сварным швом / Панюшкин Н.В. Опубл. 30.09.65,Бюл.№10.

28. А.с. №228194 СССР, МКИ3 В 23 К 9/10. Устройство для дуговой сварки / Смирнов В.В., Фомин Ю.В., Судьин А.П. Опубл. 15.12. 68,Бюл. №31.

29. А.с. №230349 СССР, МКИ3 В 23 К 9/10. Устройство для автоматического направления электрода по стыку/Паченцев Ю.А. Опубл. 25.12.68,Бюл. №34.

30. Широковский P.M. Автоматическое направление электродов по оси стыка при сварке спиральношовных труб: в сб. Применение следящих, копировальных и программных систем для сварки, наплавки и резки металла / P.M. Широковский. Волгоград: изд. ВНИИТМ, 1967.

31. Вайнер Ш.А., Вайнер С.А. Двухкоординатная фотоследящая система к сварочному автомату // Сварочное производство, 1961, №3. С. 18-20.

32. Бринберг И.Л. Автоматизация направления сварочной головки по стыку / И.Л. Бринберг, П.Г. Рыбалко // Сварочное производство, 1956, №5. С. 12-15.

33. Широковский P.M. Фотоэлектрический датчик системы автоматического направления электрода дуговой установки по стыку / P.M. Широковский // Автоматическая сварка, 1967, №9. С.9-11.

34. Сергеев Ю.Е. Фотоэлектрическая следящая система / Ю.Е. Сергеев //Тр. Уфимского авиационного института. Уфа, 1974, вып. 50. С.283-285.

35. КотоваВ.Г. Автоматическое управление движением сварочной горелки по линии стыка: в сб. Приборы и средства автоматики / В.Г. Котова. Киев: Наукова думка, 1970.

36. Котова В.Г. Исследование околодугового пространства для создания датчика положения стыка/В.Г. Котова//Сварочное производство. 1975. №12. С. 14-16.

37. Гладков Э.А. Системы ориентации электрода по линии стыка /Э.А. Гладков, О.Н. Киселев, Р.А. Перковский. М.: Изд. МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2005.

38. Гладков Э.А. Компьютерно-телевизионный комплекс для управления и прогнозирования качества сварки Э.А. Гладков, Р.А. Перковский, Ф.В. Малолетков // Сварочное производство. 1997. №7. С. 40-44.

39. Андреева Г.Ф. Сварочные автоматы АСГ-НИТИ / Г.Ф. Андреева // Автоматическая сварка. 1961. №9. С.21-24.

40. Широковский P.M. Следящие устройства с индуктивным датчиком для автоматической сварки / P.M. Широковский, Р.И. Лашкевич // Автоматическая сварка. 1961. №8. С.27-29.

41. Лаптенок В.Д. Разработка и исследование измерительного устройства с феррозондовым датчиком для системы автоматической ориентацией сварочной головки по стыку: автореф. .дис канд. Техн. наук / В.Д. Лаптенок. М.: МВТУ, 1978.

42. Колюбакин С.А. Система автоматического направления электрода по стыку при аргонодуговой сварке / С.А. Колюбакин, Ю.А. Паченцев, Б.А. Стебловский //Автоматическая сварка 1969. №10. С. 19-21.

43. Хаустов B.C., Антонов Е.Г. Системы автоматического слежения за стыком при аргонодуговой сварке легких сплавов /B.C. Хаустов, Е.Г. Антонов // Сварочное производство. 1975. №8. С.32-34.

44. А.с. №141233 СССР, МКИ3 В 23 К 9/10. Устройство для регулирования положения электрода относительно сварочного шва / Костюк В.И. Опубл. 30.08.61. Бюл.№ 18.

45. А. с. №191710 СССР, МКИ3 В 23 К 9/10. Бесконтактный комбинированный дифференциальный датчик / Гладков Э.А., Опубл. 25.07.67. Бюл.№4.

46. Акулов А.И. Бесконтактный комбинированный дифференциальный датчик для направления сварочной головки по стыку / А.И. Акулов, Э.А. Гладков // Автоматическая сварка. 1967. №5.С. 17-19.

47. Гладков Э.А. Устройство для направления электрода по криволинейному стыку / Э.А. Гладков, Ю.Б. Ландо //Автоматическая сварка. 1973. №9. С.23-25.

48. Львов Н.С., Севрюков А.Г., Игошин А.П., Макаров В.М. Компенсация погрешности от превышения кромок датчика контроля положения свариваемого стыка / Н.С. Львов, А.Г. Севрюков, А.П. Игошин // Сварочное производство. 1971. №5. С.14-17.

49. А.с. №210985 СССР, МКИ3 В 23 К 9/10. Дифференциальный электромагнитный датчик / Львов Н.С., Игошин А.П., Сурков В.Б. Опубл. 10.03 68. Бюл.№7.

50. Львов Н.С. Автоматическая ориентация электрода в сварочных тракторах типа ТС-17 относительно оси стыка / Н.С. Львов, В.М. Макаров, М.Н. Кирющен-ко, Л.В. Субырина//Автоматическая сварка 1977. №1. С.21-24.

51. А.с. №455821 СССР, МКИ3 В 23 К 9/10. Устройство для направления сварочной горелки по стыку / Гудков И.А., Фомин Ю.Б., Породин О.Н. Опубл. 10. 01.75. Бюл.№1.

52. Гладков Э.А., Соколов О.И. Следящая система для направления сварочных электродов по стыку при сварке прямошовных труб большого диаметра / Э.А. Гладков, О.И. Соколов // Сварочное производство. 1970. №2. С. 18-21.

53. А.с. №454974 СССР, МКИ3 В 23 К 9/10. Бесконтактный комбинированный дифференциальный датчик / Гладков Э.А., Гуслистов И.А., Соколов О.И. Опубл. 30.12.71. Бюл.Б.И.№48.

54. Афанасьев Ю.В. Феррозонды /Ю.В. Афанасьев. Л.: Энергия,1969.

55. А.с. №478698 СССР, МКИ3 В 23 К 9/10. Комбинированный датчик / Лаптенок В.Д., Сорокин В.А. Опубл. 30.07.75, Бюл.№28.

56. А.с. №499069 СССР, МКИ3 В 23 К 9/10. Комбинированный датчик / Лаптенок В.Д., Сорокин В.А. Опубл. 15.01.76 Бюл.№2.

57. А.с. 499070 СССР, МКИ3 Б23К 9/10. Комбинированный датчик / Лаптенок В.Д., Сорокин В.А., Белозерцев B.C. Опубл. 15.01.76. Бюл.№2.

58. А.с. 607680 СССР, МКИ3 Б23К 9/10. Комбинированный датчик / Лаптенок В.Д., Сорокин В.А., Белозерцев B.C., Браверман В.Я. Опубл. 25.05.78. Бюл.№19.

59. А.с. 715250 СССР, МКИ3 Б23К 9/10. Комбинированный датчик / Лаптенок В.Д., Белозерцев B.C., Браверман В.Я. Опубл. 15.02.80. Бюл.№6.

60. А.с. 774847 СССР, МКИ3 Б23К 9/10. Комбинированный датчик / Лаптенок В.Д., Белозерцев B.C., Браверман В.Я. Опубл. 30.10.80. Бюл.№40.

61. А.с. 810408 СССР, МКИ3 Б23К 9/10. Устройство слежения за стыком свариваемых деталей / Лаптенок В.Д., Белозерцев B.C., Браверманн В.Я. Опубл.0703.81. Бюл.№9.

62. А.с. 919822 СССР, МКИ3 Б23К 9/10. Устройство слежения за стыком свариваемых деталей / Лаптенок В.Д., Белозерцев B.C., Браверман В.Я. Опубл.1504.82. Бюл.№14.

63. Разработка и изготовление системы автоматической ориентации сварочной головки по стыку деталей из магнитных материалов. /Сорокин В.А., Лаптенок В.Д., Белозерцев B.C. // Отчет о НИР. № ГР 74049840, инв. №Б434378. Завод -ВТУЗ КПИ: Красноярск, 1975.

64. Лаптенок В.Д. Система автоматической ориентации сварочной головки относительно стыка / В.Д. Лаптенок, В.А. Сорокин, B.C. Белозерцев, В.М. Щербаков // Сварочное производство. 1976. №3. С.31-33.

65. Анализ и синтез систем слежения по стыку и стабилизация параметров ЭЛС / Лаптенок В.Д., Белозерцев B.C., Браверман В.Я. // Отчет о НИР № ГР 01.82.00.9282, инв. №0287.0.065371. Завод-ВТУЗ КПИ: Красноярск, 1982.

66. Исследование системы слежения по криволинейному стыку при ЭЛС -/ Лаптенок В.Д., Браверманн В.Я., Белозерцев B.C. // Отчет о НИР № ГР 01.82.009282, инв. №028.80.06.1910. Завод-ВТУЗ КПИ: Красноярск, 1982.

67. Белозерцев В.С.Устройство для слежения за стыком свариваемых деталей / B.C. Белозерцев, В.Д. Лаптенок, В.Я. Браверманн, А.В. Яковлев // Системы, приборы, стенды. Тр. МВТУ им. Н.Э. Баумана. М.: 1984. №9. С.19-22.

68. Белозерцев B.C. Исследование системы автоматического направления электронного луча по стыку / B.C. Белозерцев, В.Д. Лаптенок, В.Я. Бравермац,

69. B.Г. Крылов // Производственно-технический опыт. М.: ЦНТИ Поиск, 1979. №6.1. C.20-22.

70. Лаптенок В.Д. Система для совмещения луча со стыком при электроннолучевой сварке / В.Д. Лаптенок, B.C. Белозерцев, В.Я. Браверман // Производственно-технический опыт. М.: ЦНТИ Поиск, 1986. №10. С.28-29.

71. Белозерцев B.C. Двухкоординатная система управления технологическим инструментом / B.C. Белозерцев, В.Д. Лаптенок, В.Я. Браверманн, А.В. Яковлев // Системы, приборы, стенды. Тр. МВТУ им. Н.Э.Баумана. М.: 1984. №9. С. 18-19.

72. Устройство слежения за стыком с феррозондовым датчиком. Шифр 922.97.081.00.00.000. Утв. и введ. в действие 26.12.77. Разраб.предпр. п/я 2190.

73. Бадьянов Б.М. Компьютерное управление процессами сварки / Б.М. Бадьянов // Компьютерные технологии в соединении материалов: материалы III Всероссийской научн.-техн. конф. Тульского гос. университета.Тула: 2001. С. 151-155.

74. Лаптев В.В. Система управления на базе локальных контроллеров сваркой и термической обработкой кольцевых соединений труб / В.В. Лаптев, В.В. Мелю-ков, А.Г. Корепанов, В.П. Медведев // Сварочное производство. 1999. №11. С. 4547.

75. Судник В.А. Компьютерная имитация формирования шва / В.А.Судник, В.А. Ерофеев, Д. Радаи // Сварочное производство 1999. №8. С.9-14.

76. Киселев С.Н. Современные аспекты компьютерного моделирования тепловых, деформационных процессов и структурообразования при сварке и сопутствующих технологиях/ С. Н.Киселев, А.С.Киселев, А.С.Куркин // Сварочное производство. 1998. №10. С. 16-24.

77. Патон Б.Е. Математические методы в сварке / Б.Е Патон, O.K. Назаренко, В.Е. Локшин и др.; под общ. ред. Б.Е. Патона. Киев: ИЭС им. Е.О.Патона, 1986.

78. Гуревич В.И. Динамика тепловых систем автоматического управления режимом сварки / В.И. Гуревич // Управление сварочными процессами. Тула: ТПИ, 1983. С.3-10.

79. Бадьянов Б.Н. Контроль процесса лазерной сварки в режиме реального времени / Б.Н. Бадьянов, А.В. Поляков // Сварочное производство 1999. №4. С.25-29.

80. Гладков Э.А. Оценка качества сварных соединений при аргонодуговой сварке с помощью нейросетевых моделей с регрессионным входом / Э.А. Гладков, Р.А. Перковский, А.В. Малолетков // Сварочное производство. 2000. №2. С. 9-15.

81. А.с. 941057 СССР, МКИ3 В 23 К 9/10. Способ измерения величины отклонения электрода от стыка / Лаптенок В.Д., Белозерцев B.C., Браверман В.Я. Опубл. 07.07.82. Бюл.№25

82. Яворский Б.М. Справочник по физике / Яворский Б.М., Детлаф А.А. М.: изд. Физико-математической литературы, 1965.

83. Демирчан К.С. Моделирование магнитных полей / К.С. Демирчан. Л.: Энергия, 1974.

84. Рыкалин Н.Н. Расчет тепловых процессов при сварке / Н.Н. Рыкалин. М.: 1951.

85. Тозони О.В. Расчет электромагнитных полей на вычислительных машинах / О.В. Тозони. Киев: Техшка», 1967.

86. Розенблат М.А. Магнитные элементы автоматики и вычислительной техники / М.А. Розенблат. М., Наука, 1966.

87. Чечурина Е.Н. Приборы для измерения магнитных величин / Е.Н. Чечури-на. М. Энергия, 1969.

88. Афанасьев Ю.В. Средства измерения параметров магнитного поля / Ю.В. Афанасьев, Н.В. Студенцов, В.Н. Хореев, Е.Н. Чечурина, А.П. Щелкин. Л.: Энергия, 1979.

89. Мизюк Л.Я. Входные преобразователи для измерения напряженности низкочастотных магнитных полей / Л.Я. Мизюк. Киев: Наукова думка, 1964.

90. Корн Г. Справочник по математике / Г. Корн, Т. Корн. М.: Наука, 1973.

91. Розенблат М.А. К расчету магнитомодуляционных датчиков напряженности магнитного поля / М.А. Розенблат // Электричество. 1957. №7. С.23-29.

92. Приображенский А.А. Теория магнетизма, магнитные материалы и элементы / А.А. Приображенский. М.: Высшая школа, 1972.

93. Литкенс Е.С. Аппроксимация кривых намагничивания стержней высокой проницаемости / Е.С. Литкенс:в сб. Геодезическое приборостроение Вып. №14. Л.: 1962.

94. Афанасьев Ю.В. Феррозондовые приборы / Ю.В. Афанасьев Л,: Энерго-атамиздат, 1986.

95. Семенов Н.М. Цифровые феррозондовые магнитометры / Н.М. Семенов, Н.И. Яковлев. Л.: Энергия, 1978.

96. Панчишин Ю.М. Измерение переменных магнитных полей / Ю.М. Пан-чишин, С.Г. Усатенко. Киев: Техника, 1973.

97. Синицкий Л.А. Измерительные преобразователи постоянного тока / Л.А. Синицкий. Киев: Наукова думка, 1965.

98. Тафт В.А. Основы спектральной теории и расчет цепей с переменными параметрами / В.А. Тафт. М.: Наука, 1964.

99. Мандельштам Л.М. Лекции по теории колебаний / Л.М. Мандельштам. М.: Наука, 1972.

100. Харкевич А.А. Спектры и анализ / А.А. Харкевич. Гостехиздат, 1962.

101. Белецкий А.Ф. Основы теории линейных электрических цепей / А.Ф. Белецкий. М.: Связь, 1967.

102. Власов Н.П. Теория линейных следящих систем, работающих-на переменном токе / Н.П. Власов. М.: Энергия, 1964.

103. Ивей К.А. Системы автоматического регулирования на несущей переменного тока / К.А. Ивей. М.: Машиностроение, 1968.

104. Куракин К.И. Следящие системы малой мощности / К.И. Куракин. М.: Машиностроение, 1965.

105. А.с. 941056 СССР, МКИ3 В 23 К 9/10. Феррозондовый датчик для слежения за стыком свариваемых деталей / Лаптенок В.Д., Белозерцев B.C., Браверман В.Я. Опубл. 07.07.82, Бюл. №25.

106. Браверман В.Я. Анализ динамических характеристик феррозондового датчика стыка свариваемых деталей / В.Я. Браверман, B.C. Белозерцев // Вестник СибГАУ им. академика М.Ф. Решетнева, вып. 1, Красноярск, 2009. С.229-232.

107. Золотарев И.Д. Нестационарные процессы в резонансных усилителях фа-зоимпульсных измерительных систем / И.Д. Золотарев. Новосибирск: Наука, 1969.

108. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы / И.С. Гоноровский. Советское радио, 1963.

109. Заездный A.M. Линейные системы под воздействием периодических колебаний сложной формы / A.M. Заездный. Изд. ЛЭИС, 1962.

110. ИЗ Золотарев И.Д. Переходные процессы в избирательных усилителях на транзисторах / И.Д. Золотарев. М.: Связь, 1976.

111. Russel С.Т. The ISEE 1 and 2 Fluxgate Magnetometers / C.T. Russel // IEEE Trans, on Geo. Electr. 1978. Vo 1.16. №3. P. 239-242.

112. Russel R.D. Characteristics of the Capacitively Loaded Fluxe Gate sensor / R.D. Russel, B.B. Narod, F. Kollar // IEEE Trans.on Magn. 1983. Vol.19 №2. P. 126130.ч

113. Гаврилов А.Н. Технология магнитных элементов для приборов, средств автоматики и вычислительной техники / А.Н. Гаврилов, В.Ю. Чижиков. М.: Энергия, 1974. 'I

114. Scouten D.C. Sensor noise in low-level fluxgate magnetometer / D.C. Scouten //IEEE Trans.on.Magn. 1972. Vol.8. P.223-231.

115. Баранчук Е.И. Теория и проектирование следящих систем переменного тока/Е.И. Баранчук. M.-JL: Энергия, 1966.

116. Алексеева В.Г. Расчет сигналов / В.Г. Алексеева. Л.: Энергия, 1968.

117. Ленк Дж. Д. Справочник по проектированию электронных схем / Дж. Д. Ленк. К.: Техшка, 1999.

118. Зааль Р. Справочник по фильтрам / Р. Зааль. М.: Радио и связь, 1983.

119. Кузовков М.Г. Теория автоматического регулирования, основанная на частотных методах / М.Г. Кузовков М.: Оборонгиз, 1960.

120. Диткин В.А. Справочник по операционному исчислению / В.А. Диткин,

121. A.П. Прудников. М.: Высшая школа, 1965.

122. Макаров И.М. Таблица обратных преобразований Лапласа и обратных z-преобразований / И.М. Макаров, Б.М. Менский. М.: Высшая школа, 1978.

123. Primdahl F. Temperature compensation of fluxgate magnetometers / F. Prim-dahl. IEEE Trans, on Magnetics, v.Magn.6, 1970, P.819-822.

124. Ledley B.G. Magnetometers for space measurements over a wide range of field intensities / Ledley B.G. Revue de physique applique Fevrier 1970. P.164-168.

125. Гутников B.C. Интегральная электроника в измерительных устройствах /

126. B.С.Гутников. Л.: Энергоатомиздат, 1988.

127. Харкевич А.А. Борьба с помехами^ А.А. Харкевич. М.: Наука, 1965.

128. Аркадьев В.К. Магнитные^коэффициенты формы, вещества и тела / В.К. Аркадьев // Избр. тр.изд. АНСССР, 1961.

129. Ток сварки 100+3 00А Скорость сварки - 10-КЗ Ом/час Отклонение стыка - до 30 мм

130. Датчик устанавливался на расстоянии 70мм от электрода и 30мм от поверхности свариваемых деталей.

131. В результате испытаний установлено:

132. Погрешность совмещения шва со стыком свариваемых деталей системой управления положением сварочного инструмента с контролем положения электрода по магнитному полю сварочного тока не превышает ± 0,5мм.

133. Погрешность системы управления практически не зависит от материала свариваемых деталей.

134. Погрешность положения шва относительно стыка при наличии угла ухода стыка от направления сварки 2° при сварке со штатной аппаратурой составляет ± 2,5мм.

135. Испытания системы управления с контролем положения электрода по магнитному полю сварочного тока выявили ее работоспособность и преимущество в точности управления по сравнению с применяющейся.

136. Система управления рекомендована к производственным испытаниям в составе штатного оборудования для дуговой сварки товарной продукции.1. A.M. Коненков1. А.П. Сорокин1. Зам. главного сварщика1. Ведущий инженер-технолого