CN104052431B - 一种用于磁控摆动埋弧焊焊缝跟踪的滤波方法 - Google Patents

Abstract

一种用于磁控摆动埋弧焊焊缝跟踪的滤波方法，它主要是解决现有的滤波器滤波精度较低，效率低，以及软件滤波算法判断范围大，不能很好地进行有效滤波，且只能一次判断或不能提高滤波范围精度影响微机运算时间等技术问题。其技术方案要点是：包括带有三级精度的硬件滤波器、桥式整流电路依次有效的进行滤波，三级精度的硬件滤波器其中第一级是精度等级为10KHZ的无源RC滤波电路，第二级是精度等级为100HZ的前段多重反馈切比雪夫滤波电路，第三级是精度等级为10HZ的后段多重反馈切比雪夫滤波电路；桥式整流电路将硬件滤波输出的正弦波的波谷转换成波峰，再经A/D转换成数字量；将传输入单片机里的数字量累加取平均数后进行多次判断。它主要是用于焊接自动跟踪。

Description

一种用于磁控摆动埋弧焊焊缝跟踪的滤波方法

技术领域

本发明涉及到一种用于磁控摆动埋弧焊焊缝跟踪的滤波方法，该方法应用于焊接自动跟踪领域。

背景技术

目前，现有技术中用于摆动埋弧焊的滤波器只能比较粗糙的滤波，所能达到的精度较低。不能比较精确地得到所需要的波频，且单独有源滤波模块效率低精度差。软件滤波算法判断范围大，不能很好地进行有效滤波，且只能一次判断或不能提高滤波范围精度影响微机运算时间。

发明内容

针对效率与技术上的问题，本发明提供了一种的用于磁控摆动埋弧焊焊缝跟踪的滤波方法，解决了上述用于摆动埋弧焊的滤波器只能比较粗糙的滤波，所能达到的精度较低，不能比较精确地得到所需要的波频，且单独有源滤波模块精度低的效率问题，以及软件滤波算法判断范围大，不能很好地进行有效滤波，且只能一次判断或不能提高滤波范围精度影响微机运算时间的技术问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括带有三级精度的硬件滤波器、桥式整流电路依次有效的进行滤波，三级精度的硬件滤波器其中第一级是精度等级为10KHZ的无源RC滤波电路，第二级是精度等级为100HZ的前段多重反馈切比雪夫滤波电路，第三级是精度等级为10HZ的后段多重反馈切比雪夫滤波电路；桥式整流电路将硬件滤波输出的正弦波的波谷转换成波峰，再经A/D转换成数字量；将传输入单片机里的数字量累加取平均数后进行多次判断，输出较高精度的波频，再对波形进行分析，进而得到焊缝偏差信息，实现磁控摆动埋弧焊焊缝的精确跟踪。

带有三级精度的硬件滤波器、桥式整流电路依次有效的进行滤波后，再进行软件滤波，它们将完成高宽频到低窄频的过滤，数字量输入单片机通过判断函数多次累加进行软件滤波，最终得到精度较高的焊缝偏差信号。

第一级的无源RC滤波部分，包括一个电容和一个电阻；第二级的前段多重反馈切比雪夫滤波电路，包括二个电阻、一个电容和一个运放；第三级的后段多重反馈切比雪夫滤波电路，包括三个电阻、两个电容和一个运放。

所述软件滤波，即整流及A/D转换后的数字量输入到单片机，通过程序依次取8位进行累加求平均值，由判断函数Y=1/X+ｂ判断平均值与Y的大小，其中X≥0.2，ｂ为励磁电源的频率，大于Y的滤掉，小于Ｙ的再进行第二次判断，依此循环；当相临两次判断的Ｙ值之差达到精度要求△Y≤ｂ×10^-3 ，即输出最终波形。

本发明的有益效果是：第一、无源滤波与多重反馈切比雪夫有源滤波联合滤波可以有效的先将高频波滤去，再滤去比较难滤掉的波频，提高有源滤波的滤波效率，得到最高20HZ的波。第二、将正弦波整流单相输出进行A/D转换将滤波精度提高了一倍。第三、软件多重滤波累加取平均数比较滤波，每次滤波效率都有20%，使得滤波效率稳定精度提高。

附图说明

图1是本发明的一种三级硬件滤波电路图。

图2是本发明的一种软件滤波框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明，应指出的是，所描述的实施例仅旨在对本发明的理解，而不其任何限定说明。

实施例1，本发明提供了一种用于磁控摆动埋弧焊焊缝跟踪的滤波方法，包括无源滤波器与两个多重反馈切比雪夫有源滤波器联合滤波器依次有效的进行滤波，焊接中由霍尔传感器收集到杂波经过滤波器滤波后将得到的波形A/D转换为数字量，将传输入单片机里的数字量累加取平均数后进行多次判断；其中，无源滤波器与两个多重反馈切比雪夫有源滤波器联合滤波器是包括一个RC无源滤波部分与两个原件参数不同的多重反馈切比雪夫有源滤波器，它们将完成高宽频到低窄频的过滤。波形VIN1通过R1稳流，高频部分通过电容器C2过滤掉，达到无源滤波的效果，再通过C1、R2进行一重反馈提高滤波精度，由LM1进行比较输出有效的波频。输出第二波频VIN2通过第二部分有源滤波器R11稳流，比较高频部分通过电容器C21过滤掉，再通过C11、R21进行二重反馈再次提高滤波精度，使系统比较高效地输出较高精度的波频，再对波形进行分析，进而得到焊缝偏差信息，实现磁控摆动埋弧焊焊缝的精确跟踪。

具体说来，三个滤波部分依次为一个无源RC滤波部分，包括一个电容和一个电阻，主要用于将10KHZ以上的波滤去，输出第一波频，两个多重反馈切比雪夫滤波器包括六个电阻、四个电容、两个功放，前一个主要用于滤去100HZ以上、10KHZ以下的波段，输出第二波频，后一个主要用于滤去10HZ至100HZ的波段，输出第三波频。三次滤波就能基本将所需要的波形得到，能达到最高效的滤波。第三波频经桥式整流将正弦波的波谷部分翻转为波峰A/D转换由模拟量转换为数字量，减少要判断的数值范围，提高滤波精度。由于前三滤波工作部分节省了转换量，减少单片机的工作时间。参阅图1至图2。

实施例2，本发明还可增加第四个软件滤波部分，即微机每次运算取8个数据，进行累加之后求平均数，如果是理想状态的情况，会输出一段介于0HZ至4HZ之间的数据。具体由过程如下：先对Ｙ于Ｘ赋初值，再进行判断函数运算，判断△Ｙ与设定的精度（0.004）比较，满足精度要求则输出波形，否则继续取８为求平均值，判断平均值Ｓ与Ｙ的大小，如Ｓ大于Ｙ则滤除，小于Y的继续进行判断函数运算，再判断△Ｙ的精度，如此循环，直到达到精度要求，输出最终波形，由于前三滤波工作部分，提高第四部分的滤波效率。参阅图1至图2，其余同实施例1。

整个滤波系统采用无源滤波器与两个多重反馈切比雪夫有源滤波器联合滤波器、软件滤波两种滤波方式，整个设计的关键点是，前级将高频的波滤去，减少后级滤波部分的工作时间，提高滤波效率，使其输出需要的比较有效的波。为此无源滤波器为第一滤波部分，两个多重反馈切比雪夫有源滤波器为第二滤波部分，软件多重滤波部分确保高效的得到精确的波频。

与现有技术相比将正弦波整流单相输出进行A/D转换将滤波精度提高了一倍。软件三重滤波累加取平均数比较滤波，每次滤波效率都有20%，使得滤波效率稳定精度提高。得到一段比较有效的波频，使得输出的波形比较精确。

上面描述的仅是本发明的一个具体实施例，显然在本发明的技术方案指导下本领域的任何人所做的修改或具体替换，均属于本发明权利要求限定的范围。

Claims (4)

1.一种用于磁控摆动埋弧焊焊缝跟踪的滤波方法，其特征是：所述滤波方法采用无源滤波器与两个多重反馈切比雪夫有源滤波联合滤波器、软件滤波两种滤波方式，前级所述联合滤波器是将高频的波滤去，以减少后级的软件滤波部分的工作时间，提高滤波效率，使其输出需要的波；所述滤波方法由包括带有三级精度的硬件滤波器、桥式整流电路依次有效的进行滤波；所述三级精度的硬件滤波器是通过由包括无源滤波器与两个多重反馈切比雪夫有源滤波器构成联合滤波器依次有效的进行滤波，所述无源滤波器与两个多重反馈切比雪夫有源滤波器构成的联合滤波器具体包括一个RC无源滤波部分与两个原件参数不同的多重反馈切比雪夫有源滤波器，其中第一级精度等级为10KHZ的无源RC滤波电路，第二级精度等级为100HZ的前段多重反馈切比雪夫滤波电路，第三级精度等级为10HZ的后段多重反馈切比雪夫滤波电路，它们将完成高宽频到低窄频的过滤；具体滤波方式是：第一级的波形Vin1通过第一级精度等级为10KHZ的无源RC滤波电路的电阻R1稳流，其高频部分通过第一级精度等级为10KHZ的无源RC滤波电路的电容器C2过滤掉，达到无源滤波的效果， 将10KHZ以上的波滤去，输出第一波频；再通过第二级精度等级为100HZ的前段多重反馈切比雪夫滤波电路的电容器C1、电阻R2进行一重反馈提高滤波精度，用于滤去100HZ以上、10KHZ以下的波段输出第二波频Vin2；输出的第二波频Vin2通过第三级精度等级为10HZ的后段多重反馈切比雪夫滤波电路的电阻R11稳流，其较高频部分通过电容器C21过滤掉；再通过电容器C11、电阻R21进行二重反馈再次提高滤波精度，用于滤去10HZ至100HZ的波段，使系统高效地输出较高精度的第三波频；第三波频通过桥式整流电路将硬件滤波输出的正弦波的波谷转换成波峰，在焊接中由霍尔传感器收集到杂波经过滤波器滤波后将得到的波形再经A/D转换成数字量，从而减少要判断的数值范围，提高滤波精度；再将A/D转换后的数字量输入到单片机，通过程序依次取8位进行累加求平均值，由判断函数Y=1/X+ｂ判断平均值与Y的大小，其中X≥0.2，ｂ为励磁电源的频率，大于Y的滤掉，小于Ｙ的再进行第二次判断，依此循环；当相临两次判断的Ｙ值之差达到精度要求△Y≤ｂ×10^-3，输出最终波形；再对最终波形进行分析，进而得到焊缝偏差信息，实现磁控摆动埋弧焊焊缝的精确跟踪。

2.根据权利要求1所述的用于磁控摆动埋弧焊焊缝跟踪的滤波方法，其特征是：带有三级精度的硬件滤波器、桥式整流电路依次有效的进行滤波后，再进行软件滤波，它们将完成高宽频到低窄频的过滤，数字量输入单片机通过判断函数多次累加进行软件滤波，最终得到精度较高的焊缝偏差信号。

3.根据权利要求1或2所述的用于磁控摆动埋弧焊焊缝跟踪的滤波方法，其特征是：第一级的无源RC滤波部分，包括互联的一个电容和一个电阻；第二级的前段多重反馈切比雪夫滤波电路，包括互联的二个电阻、一个电容和一个运放；第三级的后段多重反馈切比雪夫滤波电路，包括互联的三个电阻、两个电容和一个运放。

4.根据权利要求2所述的用于磁控摆动埋弧焊焊缝跟踪的滤波方法，其特征是：所述软件滤波是在微机每次运算取8个数据，进行累加之后求平均数，具体由过程如下：先对Ｙ于Ｘ赋初值，再进行判断函数运算，判断△Ｙ与设定的精度比较，满足精度要求则输出波形，否则继续取８为求平均值，判断平均值Ｓ与Ｙ的大小，如Ｓ大于Ｙ则滤除，小于Y的继续进行判断函数运算，再判断△Ｙ的精度，如此循环，直到达到精度要求，输出最终波形。