基于激光测距的集装箱波纹板焊接轨迹检测与控制方法

摘要

本发明涉及一种基于激光测距的集装箱波纹板焊接轨迹检测与控制方法，包括以下步骤：A.进行轨迹检测；B.进行轨迹识别；C.进行轨迹控制；D.最后通过执行机构动作来调节焊枪与焊缝之间的相对位置关系。本发明通过激光位移传感器获取焊缝的信息，在经过有效的滤波处理后进行轨迹拟合，实现轨迹的检测，同时结合最小偏差法的轨迹插补算法，从根本上解决波纹板自动焊接中的轨迹检测控制这一问题。本发明还对拐点的焊接参数的平滑转换进行详细了说明，并提出了平滑程度可调的拐点参数变换方法。经采用本发明的方法现场试焊，轨迹跟踪效果达到了预期的目标，提高了集装箱波纹板焊接质量和焊接效率，改善了劳动环境。

权利要求

1.一种基于激光测距的集装箱波纹板焊接轨迹检测与控制方法，其特征在于，包括以下步骤：A.进行轨迹检测；系统初始化后，水平进给作为主动进给轴启动，通过激光精密位移传感器实时检测波纹板的波纹轨迹，并将检测到的焊缝初始信息数据传送到微处理器，对采集数据进行滤波、存储；所述通过激光精密位移传感器实时检测波纹板的波纹轨时采用非接触检测方式；

B.进行轨迹识别；通过微处理器对数字信号进行处理，提取焊缝的信息，同时拐点判断模块在不断识别当前位置是否为拐点，即水平段与上坡段、下坡段的连接点判别；如是拐点，则通过改变焊接电压、焊接电流、焊接速度、启动摆动控制保证焊接质量；

所述拐点的判别具体通过判断采集数据点偏离程度的大小，区分属于不同坡段的数据点，然后在各自所属段内进行线性拟合；样本数据点的偏离程度用样本的方差来描述，该值大小描述变量离散程度，是衡量一个样本波动大小的量，样本方差越大，样本数据的波动就越大，根据这一特性，在拐点判别中，为观测样本点的数据离散程度，对滤波后的数据进行窗口滑动求方差处理；具体分段线性拟合模型为： 段 拟合模型 均方根误差

AB y＝0.003333x+1321 1.215

BC y＝0.3636x+1128 5.119

CD y＝0.005055x+1587 1.584

DE y＝-0.3696x+2297 4.697

EF y＝-0.006441x+1342 3.486 FG y＝0.3463x+147.5 4.269

GH y＝-0.0003497x+1596 1.421 HI y＝-0.3709x+3369 7.011

IJ y＝-0.001273x+1330 1.177所述水平段、上坡段和下坡段焊接工艺参数为独立设定；

所述水平段、上坡段和下坡段焊接工艺参数平滑转换控制，通过使用一个滑动窗口对拐 点左右两边的焊接参数进行平滑变换，滑动窗口的长度决定了平滑的程度；

C.进行轨迹控制；通过微处理器根据检测的波纹板位置变化和拐点判别结果，以轨迹数据为基础，对轨迹进行插补运算，对各坐标轴进行实时控制；对焊枪的运动控制采用的插补运算是基于最小偏差法，在上坡段每插补一步要试算三种情况的误差，即需比较单独X轴进给或单独Y轴进给或X轴和Y轴同时进给三种情况下，若本次插补结束，焊枪末端离给定直线的偏差，并选择偏差较小的一个方向做为焊枪的进给方向；在波纹板的坡度θ接近

45度的前提下，采用此方法可以获得更高的插补精度和运算速度，在保证插补精度的基础上，进一步提高了插补的效率；

D.最后通过执行机构动作来调节焊枪与焊缝之间的相对位置关系，即用电机带动升降轴丝杠做上下调节，从而达到焊缝跟踪的目的；在整个系统运行过程中，对焊接电压和电流实时显示。

说明书

基于激光测距的集装箱波纹板焊接轨迹检测与控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种检测与控制方法，尤其是一种基于激光测距的集装箱波纹板焊接轨迹检测与控制方法。

背景技术

[0002] 目前，焊接轨迹控制技术的研究是焊接工业技术研究的重点和难点之一，国内外研究前沿主要集中在如下方面：一、焊接轨迹信息传感技术；二、轨迹跟踪控制理论与算法。在自动焊接过程中，准确检测获取焊缝的变化是保证焊接质量的关键，其中用于焊缝跟踪的传感器技术越来越重要。在焊接轨迹检测技术的研究发展中，陆续出现了各种不同形式的传感器，其中接触式传感器、电弧传感器和光学传感器应用较为普遍。接触式传感器将焊缝变化转变为导杆或导轮的位置变化，并转化为电信号，该传感器由于性能稳定、成本低廉，在生产中曾得到广泛应用，但由于跟踪精度及速度的限制，已不适合高精度、高速度的焊接领域；电弧传感器以电弧本身的参数为跟踪目标，能实时反应焊缝变化，但检测精度易受焊接过程中熔滴过渡形式、飞溅的影响，尤其在对薄板焊件的对接和搭接接头的焊接中，应用方法较难掌握。相比之下光学传感器以获得信息丰富、精确度高、检测范围广等特点，逐渐引起人们的重视，并在焊接生产领域得到了日渐广泛地应用，这为焊接自动化的实现提供了有利条件。光学传感器中应用较多的为激光传感器、红外传感器、视觉传感器等，采用CCD摄像机、红外成像仪等现代化图像传感设备及智能化的图像处理方法，为准确获取焊缝信息提供了保证，进一步确保了焊接过程的稳定性和可靠性。同时随着微处理器技术的不断换代升级、众多高性能微处理器的涌现，在此基础上产生的智能化焊缝检测跟踪系统，使焊接轨迹自动控制技术的研究进入到了一个崭新的阶段。

发明内容

[0003] 本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种基于激光测距的集装箱波纹板焊接轨迹检测与控制方法。

[0004] 为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

[0005] 一种基于激光测距的集装箱波纹板焊接轨迹检测与控制方法，包括以下步骤：

[0006] A.进行轨迹检测；系统初始化后，水平进给作为主动进给轴启动，通过激光精密位移传感器实时检测波纹板的波纹轨迹，并将检测到的焊缝初始信息数据传送到微处理器，对采集数据进行滤波、存储；

[0007] B.进行轨迹识别；通过微处理器对数字信号进行处理，提取焊缝的信息，同时拐点判断模块在不断识别当前位置是否为拐点，即水平段与上坡段、下坡段的连接点判别；如是拐点，则通过改变焊接电压、焊接电流、焊接速度、启动摆动控制保证焊接质量；

[0008] C.进行轨迹控制；通过微处理器根据检测的波纹板位置变化和拐点判别结果，以轨迹数据为基础，对轨迹进行插补运算，对各坐标轴进行实时控制；

[0009] D.最后通过执行机构动作来调节焊枪与焊缝之间的相对位置关系，即用电机带动升降轴丝杠做上下调节，从而达到焊缝跟踪的目的；在整个系统运行过程中，对焊接电压和电流实时显示。

[0010] 所述步骤A中的通过激光精密位移传感器实时检测波纹板的波纹轨时采用非接触检测方式。

[0011] 所述步骤B中水平段、上坡段和下坡段焊接工艺参数为独立设定。

[0012] 所述步骤B中水平段、上坡段和下坡段焊接工艺参数平滑转换控制。

[0013] 所述步骤B中拐点的判别具体通过判断采集数据点偏离程度的大小，区分属于不同坡段的数据点，然后在各自所属段内进行线性拟合。

[0014] 本发明通过激光传感器获取焊缝的信息，在经过有效的滤波处理后进行轨迹拟合，实现轨迹的检测，同时结合最小偏差法的轨迹插补算法，从根本上解决波纹板自动焊接中的轨迹检测控制这一问题。本发明还对拐点的焊接参数的平滑转换进行详细了说明，并提出了平滑程度可调的拐点参数变换方法。经采用本发明的方法现场试焊，轨迹跟踪效果达到了预期的目标，提高了集装箱波纹板焊接质量和焊接效率，改善了劳动环境；轨迹控制精度小于0.2mm；焊接速度是手工焊接的3倍以上；焊缝平滑度高、成型均匀、一致性好；人机交互友好，一线操作人员只需简单操作即可实现自动焊接。

附图说明

[0015] 图1是本发明总体流程图；

[0016] 图2是功能参数选择设置程序流程；

[0017] 图3是波纹板原始采集数据点分布图；

[0018] 图4是中值滤波后数据点分布图；

[0019] 图5是滑动滤波后数据点分布图；

[0020] 图6是自适应滤波后数据点分布图；

[0021] 图7是滑动方差分布图；

[0022] 图8是上坡段的直线拟合图；

[0023] 图9是分段线性拟合图；

[0024] 图10是焊接电压平滑过渡过程图；

[0025] 图11是焊接电流平滑过渡过程图；

[0026] 图12是焊接速度平滑过渡过程图；

[0027] 图13是预定的插补进给方向图；

[0028] 图14是采用最小偏差法的插补轨迹图。

具体实施方式

[0029] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

[0030] 一种基于激光测距的集装箱波纹板焊接轨迹检测与控制方法，包括以下步骤：

[0031] A.进行轨迹检测；系统初始化后，水平进给作为主动进给轴启动，通过激光精密位移传感器实时检测波纹板的波纹轨迹，并将检测到的焊缝初始信息数据传送到微处理器，对采集数据进行滤波、存储；

[0032] B.进行轨迹识别；通过微处理器对数字信号进行处理，提取焊缝的信息，同时拐点判断模块在不断识别当前位置是否为拐点，即水平段与上坡段、下坡段的连接点判别；如是拐点，则通过改变焊接电压、焊接电流、焊接速度、启动摆动控制保证焊接质量；

[0033] C.进行轨迹控制；通过微处理器根据检测的波纹板位置变化和拐点判别结果，以轨迹数据为基础，对轨迹进行插补运算，对各坐标轴进行实时控制；

[0034] D.最后通过执行机构动作来调节焊枪与焊缝之间的相对位置关系，即用电机带动升降轴丝杠做上下调节，从而达到焊缝跟踪的目的；在整个系统运行过程中，对焊接电压和电流实时显示。

[0035] 所述步骤A中的通过激光精密位移传感器实时检测波纹板的波纹轨时采用非接触检测方式。

[0036] 所述步骤B中水平段、上坡段和下坡段焊接工艺参数为独立设定。

[0037] 所述步骤B中水平段、上坡段和下坡段焊接工艺参数平滑转换控制。

[0038] 所述步骤B中拐点的判别具体通过判断采集数据点偏离程度的大小，区分属于不同坡段的数据点，然后在各自所属段内进行线性拟合。

[0039] 1.程序总体流程

[0040] 首先系统初始化后，水平进给作为主动进给轴启动，数据采集模块开始采集波纹轨迹，对采集数据进行滤波、存储后，以此轨迹数据为基础，对轨迹进行插补运算，并驱动电机做相应的调整，同时拐点判断模块在不断识别当前位置是否为拐点，如是拐点，则通过改变焊接电压、焊接电流、焊接速度、启动摆动控制等来保证焊接质量。整个系统运行过程中，对焊接电压、电流进行了实时显示。如图1所示。

[0041] 程序组织实现

[0042] 1).参数设置

[0043] 利用编码器的微动开关来选择参数，当按下一次时为功能1，按下两次时为功能2……，参数说明信息及参数值同时在数码管上显示，当左旋/右旋编码器柄时，即可实现数据的大小调整，参数调整后，若在参数调节界面5秒内不做任何操作，参数调节模式自动退出，同时将变化的参数存入单片机的EEPROM。如图2所示。

[0044] 2).通讯模块

[0045] 系统在整个运行过程中，需要与焊机进行不断的通信：焊机初始化通信，启动/停止焊机，焊接规范的变换等，与焊机初始化通信为系统上电后，对焊丝直径、是否实心焊丝、焊机控制方式等焊接信息进行设置；在焊接开始和结束要对焊机发送启动/停止指令；在焊接过程中，如上坡段需要变换焊接规范，则需要控制焊机准确实现焊接电压、电流的变换。由此可见在整个系统运行过程中，对通讯的准确性、时效性要求较高，在程序实现过程中这就要求实现系统与焊机的握手通信以对传送信息进行确认，如当焊机接受数据，且校验正确，则回发系统一个确认信息，若焊机对接受数据校验错误，则回发系统一个要求重发的信息，此种回发确认机制提高了信息最终接受的准确性。

[0046] 在具体的通信操作过程中，存在多种实现方式，如下函数即采用查询方式从USART发送/接收数据的，查询方式不仅效率低，而且会丢失数据，不能实现多任务的并行处理，降低系统的效率。

[0047] 为了在数据的发送和接受的空余时间，使系统可以并行进行其他的运算与处理，同时为了提高通讯的可靠性，程序中采用了双中断+双缓冲方式实现高速异步串口通信的方式，充分利用了AVR的高速和RAM空间大的优点，体现出了优点结合的程序设计思想。

[0048] 采用两个16字节的接收和发送缓冲器来提高MCU的运行效率，当主程序调用发送数据子程序时，如果USART发送口不空闲，即正在发送数据时，则将待发送数据放入发送缓冲器中，MCU不必等待当前发送结束，可以转而继续执行其它的任务。当USART的硬件发送完一个数据后，会产生一个发送完成中断，在中断服务程序中将发送缓冲器中数据再依次送出；当主程序调用接受数据时，如果USART接收数据口正在接受数据，MCU无法获得完整的所需数据，此时MCU也不必等待当前接受过程的结束，可以继续执行其它的任务。当USART的硬件将待接收数据放入接收缓冲器中，接收数据完成后，会产生一个接受完成中断，在中断服务程序中将缓冲器中数据提供给主程序使用。这种通讯方式为系统的可靠稳定传输数据提供了保障。

[0049] 3).显示模块

[0050] 采用数码管驱动及控制芯片CH451搭建的硬件显示电路，尽管电路连接上较为简单，但需要程序代码的充分支撑，除了要对其进行初始化外，还需要相关函数的调用。在CH451上电复位之后，单片机必须在DCLK输出串行时钟之前，先在DIN上输出一个低电平脉冲(由高电平变为低电平再恢复为高电平)，通知CH451使能其串行接口。

[0051] DCLK用于提供数据传输所需串行时钟，CH451在DCLK脉冲序列的上升沿从DIN接收数据，在其下降沿从DOUT输出数据，本文只需一片CH451即可满足需求，所以DOUT引脚未用。CH451内部采用的是12位的移位寄存器来接收数据，在DCLK脉冲序列的上升沿，DIN引脚上的一位数据被移入移位寄存器的最高一位。CH451允许通过DCLK引脚的输入的串行时钟频率在10MHz以上，以保证实现高速的串行输入输出操作。

[0052] 4).数据滤波模块

[0053] 由于系统的运行环境中存在各种不可预期的干扰，焊接过程非常复杂，如弧光干扰、电磁干扰、机械振动等均会对系统的运行结果产生影响，尤其是在采集波纹板波形数据噪声特别明显，如不对其加一定的处理，有时甚至是识别不出波纹轨迹，为了避免这种现象的产生，需要在外部采用硬件电路进行滤波，通常还需要通过采集程序对数据进行软处理，常用的方法有：限幅滤波法、中值滤波法、算术平均滤波法、滑动平均滤波法等；限幅滤波法是根据经验判断确定两次采样值之间所允许的最大偏差值e，当检测到下一个新值时判断本次值与上次值之差的绝对值Δ是否小于等于e，如满足Δ≤e，则检测到的新采样值有效。如Δ≥e，则检测到的新采样值无效，放弃该值，用上次值代替本次采样值，这种滤波方式能有效克服因偶然因素引起的尖峰脉冲干扰，但对周期性干扰的抑制能力差。中值滤波法首先把连续采样N次(N一般取为奇数)采样值按大小排列顺序，取中间值为本次有效值。这种滤波方式能有效克服因偶然因素引起的波动干扰，对温度、液位的变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果。但对流量、速度等快速变化的参数不宜。算术平均滤波法是对连续N个采样值进行算术平均运算。N的选取对信号平滑度、灵敏度都有影响，实际使用需根据实际情况对N的选取对N进行选取，这种滤波方式适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波，这样信号的特点是有一个平均值，信号在某一数值范围附近上下波动，对于要求数据计算处理速度较快的实时控制不适用，比较浪费机时。滑动平均滤波法是把连续取N个采样值看成一个队列，队列的长度固定为N(预先选定)，将每次采样所获得的值压入队列，即将新数据放入队尾，并丢掉原来队首的一个数据，然后把队列中的N个数据进行算术平均运算，获得新的滤波值，这种滤波方式对周期性干扰有良好的抑制作用，平滑度高，适用于高频振荡的系统。但灵敏度低，对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用较差，不易消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差。

[0054] 本发明采用的滤波方式充分考虑了上述滤波方式所存在的优缺点，并结合系统运行过程中干扰的主要来源及变化，对采集来的数据进行了如下的自适应滤波处理：对每次采样到的新数据先进行限幅处理；设置一个滤波区间[d1，d2，d3......dk]，其长度为k，di表示当前采样值。计算滤波区间的样本方差值，将每次计算值与预先设定的滤波算法识别阀值K滑、K中、K算进行比较：在当前滤波区间，根据滤波区间样本方差值的不同，自动选择采用不同的滤波方式，即分别选用了滑动平均滤波处理、中值滤波、算术平均滤波法。由于在上坡和下坡段数据变化较为明显，为了获得较高的灵敏度，在滤波区间方差值较大时，N的值适当取小些。

[0055] 由图3可以看出，原始数据点含有明显的噪声，不能直接应用于拐点的判断和运动控制，为保证准确实现的轨迹检测与控制，必须进行滤波处理。

[0056] 以下是本发明所采用的自适应滤波算法与单纯采用中值滤波算法、单纯采用滑动平均滤波算法后的的滤波数据点分布图。

[0057] 从图4中我们可以看出，中值滤波后数据的平滑效果不是很好，同时在坡段上存在数据点丢失的现象，但中值滤波在水平段滤波效果可以满足要求。

[0058] 如图5所示，滑动平均滤波后数据在坡段上分布较平稳，滤波效果较好，但在坡段连接处(拐点)附近，棱角细节丢失严重，给拐点的识别带来困难。

[0059] 如图6所示，自适应滤波算法在坡段上及在拐点的棱角部分整体表现出较好的滤波特征，为进一步拐点识别做好了基础。

[0060] 2.焊枪轨迹的拟合

[0061] 在实验和勘测中，常常会产生大量的测量数据。为了根据这些数据做出分析、预测和判断，给决策者和执行机构提供重要的执行依据，需要对所得测量数据进行拟合，即寻找一个反映数据变化规律的函数。如给定一组有序的数据点Pi，i＝0，1，2，…，n，这些点可以是从某个形状上测量得到的，也可以是设计员给出的。要求构造一条曲线顺序通过这些数据点，称为对这些数据点进行插值(interpolation)，所构造的曲线称为插值曲线。构造一条曲线使之在某种意义下最为接近构造的曲线称为逼近(approximation)，所构造的曲线称为逼近曲线。数据拟合与数据插值不同在于，数据拟合所处理的数据量大而且不能保证每一个数据没有误差，所以要求一个函数严格通过每一个数据点是不合理的。数据拟合方法求拟合函数，插值方法求插值函数。

[0062] 数学模型需要建立在合理模型假设的基础上，选择某种类型的拟合函数使之符合数据变化的趋势是假设合理性的首先体现。拟合函数的选择比较灵活，可以选择线性函数、多项式函数、指数函数、三角函数或其它函数，这应根据数据分布趋势和实际需要做出选择。本文中对各个坡段采用的是分坡段的线性拟合(分段线性模型)方法，来获取焊缝信息

[0063] 假设各坡段拟合函数是线性函数，即拟合函数的图形是一条平面上的直线。由于实验数据的误差，测量的数据点未能精确地落在一条直线上。在拟合运算以前，首要确定的是参与当前拟合的点集，即满足什么条件的数据点可以拟合一条均方根误差较小的直线模型，也即需要判断波纹板拐点位置以分别在水平段、上坡段、下坡段分别作线性拟合。本文采取的是通过判断样本数据点的偏离程度的大小方法，区分属于不同段的数据点，然后在各自所属段内进行线性拟合。

[0064] 样本数据点的偏离程度用样本的方差来描述，该值大小描述变量离散程度，是衡量一个样本波动大小的量，样本方差越大，样本数据的波动就越大。根据这一特性，在拐点判别中，为观测样本点的数据离散程度，对滤波后的数据进行窗口滑动求方差处理，首先获得n个数据点(系统从水平段开始启动)，并计算方差值作为初值，然后用长度为n的窗口在观测数据区间上移动，每次移动时重新计算该窗口区间对应的方差d新，并与上一个窗口区间的数据方差d原对比，对比原则为：若d新＞d原且 则认定本次进入窗口的新数据点(即窗口队列的首位置)所在位置为拐点位置；若d新＜d原且 则认定位于窗口队列的末位置(下一次滑动该数据即将移出窗口)数据点所对应位置为拐点位置，其中n拐的大小与工作环境干扰、波纹板的坡度有关。

[0065] 采用本方法对波纹板的拐点识别加以实现，以起点为原点，传感器运动方向为X轴，波纹板高度方向为Y方向建立坐标系，识别过程中取n＝6，n拐＝12，首先用滑动窗口观测整个数据集，得到滑动方差分布，如图7所示

[0066] 下面进行拐点的识别判断，的第一个拐点的识别过程如下：

[0067] 表2-3窗口滑动方差表(单位：0.1mm)

[0068]

[0069] 在比较窗口5和窗口6的方差可知，d5＜d6且 由判断原则可知本次进入窗口的新数据点(即第六个窗口队列的首位置)所在位置m31为拐点位置，且由均值变化趋势可以判断该点为上坡起点。

[0070] 确定拐点以后，下一步是分段确定拟合函数y＝ax+b，就是以a和b作为待定系数，确定一条平面直线，使得表中数据所对应的点集尽可能地靠近这条直线。由最小二乘法可得关于未知数a和b的线性方程组(n为待拟合的数据点数)

[0071]

[0072] 求解这个二元线性方程组即可得待定系数a和b，从而得线性拟合函数。图8中直线是上坡段数据点的线性拟合的结果。

[0073] 线性模型为y＝0.3463x+147.5，拟合的均方根误差RMSE为4.269。从实际效果来看，对滤波后的数据采用直线拟合方法获得波纹分段曲线符合波纹板实际轮廓。图9为整体的拟合结果：

[0074] 具体分段拟合模型为：

[0075] 表2-4分段拟合模型表

[0076]段 拟合模型 均方根误差
AB y＝0.003333x+1321 1.215
BC y＝0.3636x+1128 5.119
CD y＝0.005055x+1587 1.584
DE y＝-0.3696x+2297 4.697
EF y＝-0.006441x+1342 3.486
FG y＝0.3463x+147.5 4.269
GH y＝-0.0003497x+1596 1.421
HI y＝-0.3709x+3369 7.011
IJ y＝-0.001273x+1330 1.177

[0077] 3.焊接电压、电流、速度的平滑转换

[0078] 由于焊接工艺的要求，在各个坡段需要采取不同的焊接速度、焊接电压、焊接电流，尤其在上坡段，如下图所示在采用同一焊接速度、焊接电压、焊接电流时的焊接成型实体图，从图中可以看到上坡焊接质量完全达不到要求，由此可见焊接参数变换的重要性。在拐点附近焊接参数进行变换，焊接参数的突跳带来不利因素是：一、影响拐点处焊接质量，二、对焊机性能的冲击；为了消除上述不利因素，使坡段拐点附近的焊接参数的变化不呈现出阶跃性，通过使用一个滑动窗口对拐点左右两边的焊接参数进行平滑变换，滑动窗口的长度决定了平滑的程度，具体原理如下：

[0079] 表2-5电压位置分布表(单位：V)

[0080]X位置 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9
电压 231.0 231.0 231.0 231.0 153.0 153.0 153.0 153.0 153.0[0081] 如上表所示，拐点存在于X4与X5之间，为了说明原理，选用了长度为5的滑动窗口，即

[0082] 在X3位置的实际电压为

[0083] X4位置的实际电压为

[0084] X5位置的实际电压为

[0085] X6位置的实际电压为

[0086] X7位置的实际电压为

[0087] 从各位置电压的取值看，该方式起到了对焊接电压变化的缓冲的作用，由于选取的窗口长度5，电压的变化幅度仍较大，实际应用中应进一步扩大窗口的长度。下面图10、图11、图12是选取的窗口长度15时电压、电流、焊接速度的变化过程图，从图中可以看出原先参数的突变都经过的一个缓冲，保证了拐点处的焊接质量，提高了对焊机的保护水平。

[0088] 下表是在拐点附近位置34个数据点上的焊接参数变化

[0089] 表2-6焊接参数变化表

[0090]

[0091] 4.轨迹插补控制

[0092] 插补算法是数控系统的核心技术之一，插补运算是计算机数控中重要的计算任务之一。插补计算必须是实时的，即必须在有限的时间内完成计算任务。插补程序的运行时间和计算精度影响着整个系统的控制精度、速度及加工能力等性能指标。插补计算就是数控系统根据输入的基本数据，如直线终点坐标值、圆弧起点、圆心、终点坐标值、进给速度等，通过计算，将工件轮廓的形状描述出来，边计算边根据计算结果向各坐标发出进给指令。插补实际上就是数据密化的过程。插补可用硬件和软件来实现。在计算机数控系统(CNC)中，插补工作一般由软件完成。也有用软件进行粗插补，用硬件进行细插补的CNC系统。软件插补方法分为两类，即脉冲增量插补法和数据采样插补法。

[0093] 对焊枪的运动控制采用的插补算法是基于最小偏差法，如下图所示，在上坡段每插补一步要试算三种情况的误差，即需比较单独X轴进给或单独Y轴进给或X轴和Y轴同时进给三种情况下，若本次插补结束，焊枪末端离给定直线的偏差，并选择偏差较小的一个方向做为焊枪的进给方向。如下图所示，三个方向①、②、③分别作为预定待选的进给方向，具体选定由各进给方向的偏差决定；下坡段预定进给方向为图13中的③、④、⑤。

[0094] 在波纹板的坡度θ接近45度的前提下，采用此方法可以获得更高的插补精度和运算速度，在保证插补精度的基础上，进一步提高了插补的效率。

[0095] 采用最小偏差法的插补轨迹进给方式不会象逐点比较法那样在x方向或y方向急剧变化，特别是在一段内(如图14中的GH段)可以实现恒速进给的，这对焊接成型质量是有利的。