CN114393286B - 一种用于机械手的扭转摆动电弧的焊缝偏差提取方法 - Google Patents

Abstract

一种用于机械手的扭转摆动电弧的焊缝偏差提取方法，将旋转电弧和摆动电弧相结合，提出了一种扭转摆动电弧，并设计了扭转摆动控制系统来提取偏差，通过摆动伺服电机控制回转圆筒进行扭转，连接在回转圆筒下方的悬臂自由伸缩杆带动固定在机械手的焊枪进行往返摆动，实现电弧的扭转摆动，扭摆焊缝偏差信息处理装置对扭摆电弧信号进行扭摆预处理，初步采集处未处理的扭摆偏差信号，由扭摆偏差比较器划分不同扭摆阈值区间，扭摆偏差阈值分段处理器对其进行处理，根据不同偏差区间情况，适应不同焊接坡口和焊接表面平整度的同时，调节扭摆摆幅、扭摆弧长曲率半径等焊接因素，保证扭摆电弧的稳定性，进而提取出有效扭摆偏差信息。

Description

一种用于机械手的扭转摆动电弧的焊缝偏差提取方法

技术领域

本发明涉及焊接自动化领域，是一种用于机械手的扭转摆动电弧的焊缝偏差提取方法。

背景技术

传统的焊接方法主要包括人工焊接、专机焊接等。人工焊接作业环境恶劣、效率低下，难以保证焊接质量；专机焊接适用于大批量的零部件的生产，且专机成本较高。

采用焊接机器人进行自动化焊接能够大幅度提高焊接效率及焊接质量，且焊接机器人具有良好的通用性和适应性，故采用焊接机器人进行焊接作业是焊接领域的主要发展方向之一。

而根据电弧运动形式的不同，机械式电弧传感器主要分成摆动式电弧传感器和旋转电弧传感器，由于旋转运动的转速更容易控制，并且转速可以很高，可以提高采样的频率和焊缝信息分析的准确度，而摆动的频率不能太高，不利于高速焊接时准确获取焊缝信息，但是在摆动过程中焊枪来回扫动焊接坡口，焊枪导电嘴到母材的距离也就是焊炬的高度会发生变化其电流信号根据电弧传感器的原理会随着发生规律性的变化。

而两者不足之处在于现有的拥有摆动电弧焊缝跟踪功能的工业机器人，是通过调整焊枪水平偏差和高度偏差来达到跟踪目的，对于空间复杂曲面焊缝焊枪的位姿姿态调整比较困难，同时摆动电弧传感器需要提取焊缝水平偏差和高度偏差，进而从对应的电流信号变化差值、坡口形状和焊枪到母材之间的距离获得焊缝中心位置和偏差值。而旋转电弧传感器结合焊接机器人在高速旋转的状态下，转速较高，采样频率高，虽然保证了焊缝信息分析的准确度，但对于实现复杂空间曲面焊缝的焊缝跟踪困难程度也大大提升，采集电弧信号的焊缝信息的难度也大大提高，焊接质量难以保证，旋转电弧传感器结构也比较复杂，对装置要求较高，成本也大大提升。

因焊缝偏差提取的精确性问题，一直以来受到普遍关注。针对复杂空间曲面及坡口角度变化如何更加精准的提取出偏差这一问题，如“王加友等针对高速旋转电弧窄间隙GMAW方法提出了一种旋转电弧传感式的焊缝偏差检测方法，该方法通过采集电弧旋转到坡口不同位置时的电弧电压与焊接电流信号，并运用积分差值法检测不同电弧位置区域的电弧电信号差值，从而获得焊缝偏差的大小与方向”。此方法确实能够提高检测出偏差信号，通过较稳定的电弧信号得出其偏差值，但是旋转电弧在高速旋转状态下，电弧的稳定性方面难以精确保证，在保证电弧稳定性的同时，旋转电弧传感器的结构也必然更加复杂，对于一些复杂空间曲面的偏差提取实现也更加困难，该方法很好地解决了平位置焊接坡口的偏差提取和侧壁融合的问题，但不能用于空间位置焊接。“朱杰等针对摆动电弧提出了窄间隙GMAW摇动电弧，利用其摇动电弧特性研究了焊缝偏差对窄间隙焊缝成形的影响规律，建立了焊缝偏差的被动视觉传感实时检测方法。”该方法确实能够很好的保证摇动电弧对焊缝偏差采集的精度，同时对偏差的不同值进行分别处理，提出了基于电弧摇动位置和脉冲电弧电流基值期同步触发的焊接区域图像被动视觉传感方法，建立了基于坡口边缘和焊丝位置局部模式识别的焊缝偏差检测算法，对焊缝偏差可以实时监控，并能用于空间焊接，但是对于通过视觉传感的方法解决偏差精度的问题所需要设计的检测算法、装置结构也相应的变得更加困难，同时应对空间曲面焊缝凹凸不平、坡口角度变化通过摇动电弧特性是否也能简单、高效地精确提取出焊缝偏差有待进一步研究。

为解决当下旋转电弧和摆动电弧在对复杂空间曲面焊缝凹凸不平和坡口角度变化存在的上述问题，提出一种用于机械手的扭转摆动电弧的焊缝偏差提取方法。该发明旨在提出了一种旋转电弧和摆动电弧相结合的扭转摆动电弧方式，通过扭转摆动电弧扭转特性，设计出能用于焊接机器人的扭转摆动控制系统采集扭摆电弧信号，而且扭摆控制系统能适应复杂空间曲面表面凹凸不平和焊接坡口坡度起伏变化，通过保证扭转摆动电弧的稳定性，提高焊缝信息偏差信息采集的精度。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种用于机械手的扭转摆动电弧的焊缝偏差提取方法。

本发明的第一个目的在于提供一种成本低、电弧信号采集精度高和稳定性好的扭转摆动控制系统，提出了一种旋转电弧和摆动电弧相结合的扭转摆动电弧方式，通过该系统中的扭摆焊缝偏差信息处理装置采集偏差信号，提出左右半弧长分段多点法采集焊缝信息，对偏差信息进一步分段处理，最后提取出有效扭摆偏差信息。

本发明的第一个目的是通过如下的技术方案来实现的：该扭转摆动控制系统系统包括扭转摆动机构、焊接机器人、扭摆焊缝偏差信息处理装置和扭摆控制电路，利用扭转摆动机构提出了一种扭转摆动电弧方式，扭转摆动机构由摆动伺服电机、回转圆筒、悬臂自由伸缩杆组成，摆动伺服电机与回转圆筒连接，悬臂自由伸缩杆连接在回转圆筒下方且横向连接在机械手一侧，焊枪通过机械手进行固定；在焊接过程中，通过扭转摆动机构实现扭摆后，扭摆偏差信号的采集和处理需要由扭转摆动系统的扭摆焊缝偏差信息处理装置来完成。扭摆焊缝偏差信息处理装置与焊接机器人连接，由扭摆滤波器、扭摆时频转化器、扭摆偏差信号采集器、扭摆偏差比较器、扭摆偏差阈值分段处理器和扭摆偏差信息提取模块组成；其特征在于：

所述摆动伺服电机由扭摆控制电路控制，通过stm32单片机控制电机驱动和电机旋转方向，同时stm32单片机所设定的摆动程序由扭摆控制电路输入到摆动伺服电机，可以控制电弧摆动幅度的大小；

所述回转圆筒通过转接板和固定板固定在摆动伺服电机下方，电机旋转会带动回转圆筒形成扭转；

所述悬臂自由伸缩杆可以通过机械调节其长短，调节扭摆弧长曲率半径大小，摆动伺服电机通过扭摆控制电路反馈到stm32单片机中，根据提前设定的伸缩程序，由摆动伺服电机执行控制；

所述扭转摆动电弧是通过摆动伺服电机旋转带动回转圆筒进行扭转，并经过连接在回转圆筒下方的悬臂自由伸缩杆带动固定在机械手的焊枪进行往返摆动来实现的；

所述扭摆滤波器会接收来自霍尔传感器的电信号，经过光电隔离，使用巴特沃斯低通滤波法进行滤波，将经过滤波处理的信号输入扭摆时频转化器；

所述扭摆时频转化器将接收到电信号进行隔离区分，隔离出摆动伺服电机扭转的时频和往返摆动时频，经过识别，转化等操作，将两者时频转化一致后融合成电信号输入扭摆偏差信号采集器；

所述扭摆偏差信号采集器接收到经过扭摆信号预处理的扭摆偏差信号，开始进行初步采集，通过所提出的左右半弧长分段多点法进行扭摆偏差信号采集，其特点是扭转摆动电弧通过扭转摆动机构以圆弧式轨迹进行扭摆，取一个扭摆周期的弧长为采样对象，以焊枪对中点取半弧长进行采样，以焊缝对中点为中心对焊缝轨迹左右进行分段采样，左右偏差采样方式一致，通过分段多点的方式采集左右各8个通道的扭摆偏差信息，经过多点扭摆偏差拟合叠加的方式，即左右各8各通道的所有偏差值通过stm32单片机计算出扭摆左偏差数据均值和扭摆右偏差数据均值，经过偏差数据拟合之后，两者之间的差值即为所得扭摆偏差变化值，完成焊缝扭摆偏差信息的初步采集，将扭摆偏差信号输入到扭摆偏差比较器；

所述扭摆偏差比较器收到未处理的扭摆的偏差信号，首先对扭摆偏差信号与提前设置的初始不同扭摆阈值偏差信号进行识别确认，两者关系确认一致后，开始对扭摆偏差信号和扭摆阈值偏差进行比较，通过扭摆偏差变化值的大小进行划分扭摆偏差分段区间，得到扭摆左右偏差值大小在不同阈值下的扭摆偏差分段区间；

所述扭摆偏差阈值分段处理器会将不同的扭摆偏差分段区间进行处理，通过扭摆控制电路反馈到扭转摆动机构，由扭转摆动机构执行，得到处理的扭摆偏差信号输入到扭摆偏差信息提取模块提取出有效的焊缝偏差数据以及左右扭摆偏差变化值。

本发明的第二个目的在于提出扭摆偏差阈值分段处理器，会对不同的扭摆偏差分段区间的未处理扭摆偏差信息进行处理，根据扭摆偏差与扭摆阈值偏差关系的划分，将每种情况通过扭摆控制电路反馈到扭转摆动机构，由扭摆伺服电机控制悬臂自由伸缩杆调节扭摆弧长曲率半径大小，通过扭摆控制电路调节往返摆动幅度大小保证扭转电弧的稳定性，根据不同分段区间的扭摆偏差信号能适用于复杂空间曲面表面平整度凹凸不平和焊接坡口坡度起伏变化的情况。

本发明的第二个目的是通过如下的技术方案来实现的：扭摆偏差信号采集器所采集的未处理扭摆偏差信号通过扭摆偏差比较器得到扭摆左右偏差值大小在不同阈值下的扭摆偏差分段区间，扭摆偏差阈值分段处理器对几种不同扭摆分段区间通过扭摆控制电路进行处理，其特征在于：当扭摆偏差值e小于扭摆偏差阈值e₀时，说明焊枪一直保持对中状态以及焊缝的左右偏差基本相差不大且都相互接近，变化趋近于0，说明焊接表面较为平整光滑，电弧较为稳定，直接通过扭摆偏差信息提取模块提取扭摆左右偏差信息和焊缝扭摆偏差信息变化值；

当扭摆偏差值e大于扭摆偏差阈值e₀小于扭摆偏差阈值e₁时，此时扭摆偏差阈值分段处理器识别到扭摆偏差处于偏差值变化较小的区间，因偏差值波动影响扭摆的电弧稳定性对焊接偏差值提取造成困难，说明该焊接表面可能有一定凹凸不平，影响电弧的稳定，扭摆偏差阈值分段处理器通过扭摆焊缝偏差信息处理装置会将信息反馈到扭摆控制电路，通过扭转摆动机构加快或放慢扭摆电弧摆幅，保证扭摆电弧更加稳定，再将扭摆偏差值重新发送至扭摆偏差信息提取模块，提取出扭摆左右焊缝偏差信息以及扭摆偏差变化值，同时该情况也适应不同的焊接坡口角度变化，通过调整扭摆摆幅避免因坡口角度变化所带来的电弧稳定性问题，实现平稳焊接。

当偏差值e大于偏差阈值扭摆e₁时，此时扭摆偏差阈值分段处理器识别到扭摆偏差处于偏差值变化较大的区间，焊缝扭摆左右偏差值相差过大，偏差变化起伏比较明显，说明焊接表面可能有明显凹凸不平、不光滑，扭转摆摆电弧可能会出现明显抖动，稳定性差等现象，通过扭摆焊缝偏差信息处理装置将信息反馈到扭摆控制电路，从而由扭转摆动机构中的摆动伺服电机控制悬臂自由伸缩杆调节扭摆弧长的曲率半径大小，扭摆轨迹弧长会发生长短变化，扭摆偏差信号采集器通过左右半弧长分段多点法所采集的各通道的扭摆左右偏差焊缝信息会有所增加或减少，以减轻电弧摆动压力；扭转摆动机构还会通过扭摆控制电路调节摆动幅度大小，防止摆动速度过快，电弧抖动造成飞溅，提高扭摆电弧的稳定性进而通过扭摆偏差信息提取模块提取出有效的焊缝偏差数据以及左右偏差变化值。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：提出了一种用于机械手的扭转摆动电弧的焊缝偏差提取方法。结合旋转电弧和摆动电弧提出了一种扭转摆动电弧，设计了扭转摆动控制系统，该系统结构简单，电弧稳定性高，而传统的摆动电弧需要摆动器以及旋转电弧需要旋转电弧传感器来实现，同时传感器结构较复杂，对某些特殊空间曲面焊缝焊缝的信号采集的精度有所欠缺。本发明能够通过扭转摆动控制系统利用扭转摆动电弧的特性和原理，调节扭摆弧长曲率半径大小和往返摆动弧度保证扭转摆动电弧的稳定性，并适应复杂空间曲面表面平整度凹凸不平和焊接坡口坡度角度变化的情况，提取出有效的扭摆焊缝偏差。

附图说明

图1扭转摆动控制系统总框图

图2扭转摆动机构结构图

图3扭摆焊缝偏差信息处理装置流程图

图4半弧长左右分段多点法原理图

图5复杂空间曲面焊缝表面形态变化图

图6扭摆弧长曲率半径调节原理图

图7 V型坡口不同坡度图(a)坡口角度为θ₁(b)坡口角度为θ₂

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述,但不限定本发明。

1.扭转摆动控制系统偏差提取原理，如图1、图2所示，扭转摆动机构装在焊接机器人1本体上，扭摆摆动机构由摆动伺服电机2，回转圆筒3，悬臂自由伸缩杆4组成，其中摆动伺服电机2通过扭摆装置固定板10和螺钉9与回转圆筒3连接固定，悬臂自由伸缩杆4通过伸缩杆固定方块与回转圆筒连接。焊接过程中，扭摆摆动机构通过扭摆控制电路给摆动伺服电机2上电，驱动电机进行旋转，在摆动伺服电机2上的回转圆筒3开始进行回转，此时悬臂自由伸缩杆4保持原有长度不变，继续横向连接在机械手6上，扭摆控制电路将摆动程序指令发送给扭摆伺服电机2，在伺服电机的控制下，通过悬臂自由伸缩杆4带动固定在机械手6的焊枪7进行往返摆动，实现电弧的扭转摆动，即上述是扭摆摆动原理。实现电弧扭摆后，开始通过扭摆焊缝偏差信息处理装置5采集偏差信号，经过扭摆信号预处理，如滤波、调节时频等处理采集到未处理的扭摆偏差信号，由扭摆焊缝偏差信息处理装置5装置的扭摆偏差比较器进行偏差比较得到不同扭摆偏差阈值分段区间，由扭摆偏差阈值分段处理器对扭摆左右偏差信息分段处理得到处理得扭摆偏差信息，图1所示，不同扭摆左右偏差信息处理之后得到三种情况，当偏差值e<e₀时，直接进入扭摆偏差信息提取模块提取扭摆左右焊缝偏差信息以及扭摆偏差变化值；当e₀<e<e₁时，通过扭摆控制电路控制扭摆伺服电机2调节往返摆动幅度大小，再经过扭摆偏差信息提取模块提取扭摆左右焊缝偏差信息以及扭摆偏差变化值；当e>e₁时，通过扭摆控制电路控制扭摆伺服电机2调节往返摆动幅度大小，同时扭摆伺服电机会控制悬臂自由伸缩杆的长度来调节扭摆轨迹弧长的曲率半径大小，然后由扭摆偏差信息提取模块提取扭摆左右焊缝偏差信息以及扭摆偏差变化值。

2.扭摆焊缝偏差信息处理装置流程图如图3所示，霍尔传感器采集电信号，经过光电隔离进入扭摆滤波器进行滤波，采用巴特沃斯低通滤波法使扭摆频率通过，阻止其他信号频率通过即大大衰减其他信号频率，在经过巴特沃斯硬件滤波之后，扭摆滤波器还会进行软件滤波，通过butter函数生成数字滤波分子、分母多项式，最后传回filter函数，即通过

[b,a]＝butter(N,wc)

式中b和a分别是滤波器分子、分母多项式，N是滤波阶数，wc是3dB截止频率。巴特沃斯低通滤波的特点是整个频带内单调下降，且非常光滑，并且阶数越高，阻带内下降的越陡峭、越干脆，且无论阶数多高，都经过(wc,3dB)一点；

y＝filter(b,a,x)

式中y和x分别是滤波后的信号、输入信号，b和a分别是滤波器分子、分母多项式，由butter函数可直接获得；

[N,wc]＝butterd(wp,ws,Rp,Rs)

式中N是滤波阶数，wc是3dB截止频率，wp和ws位通带截止频率和阻带截止频率，Rp和Rs是最大衰减和最小衰减；

最后将这些参数代入，得到扭摆频率信号，将经过滤波处理的扭摆电弧信号输入扭摆时频转化器。摆时频转化器将接收到的扭摆时频信号进行隔离区分，利用扭转和摆动的时频不同隔离出两种不同信号，经过识别，转化等操作，将两者时频转化一致后将此时的扭摆电弧信号输入扭摆偏差信号采集器。通过半弧长左右分段多点法采集扭摆偏差信号，如图4所示半弧长左右分段多点法原理图，扭转摆动电弧焊缝轨迹呈圆弧状，其中扭摆轨迹外弧长和扭摆轨迹内弧长之间即为熔宽，因为焊枪初始是处于中心线位置，故取半扭摆轨迹弧长为采集对象，再以焊枪为中心，对焊缝左右两边的焊缝信息采集半个扭摆周期的数据样本，在扭转摆动电弧扭摆时，焊缝左右两边的焊缝信息将会通过stm32单片机以左右各8通道的多点采集方式进入串口调试助手中显示出来，同时采集到的扭摆左偏差数据和扭摆右偏差数据，会进行叠加得出其均值，经过偏差数据拟合之后，扭摆左、右偏差数据均值的差值即为所得扭摆偏差变化值，完成焊缝扭摆偏差信息的初步采集，最后将扭摆偏差信号输入到扭摆偏差比较器。扭摆偏差比较器开始对扭摆偏差信号和扭摆阈值偏差进行比较，通过扭摆偏差变化值的大小进行划分偏差分段区间，得到扭摆左右偏差值大小在不同阈值下的扭摆偏差分段区间。扭摆偏差阈值分段处理器会将不同的扭摆偏差分段区间进行处理，得到处理的扭摆偏差信号输入到扭摆偏差信息提取模块，提取出有效的焊缝偏差数据以及左右扭摆偏差变化值。

2.扭摆偏差阈值分段处理器工作原理。扭摆偏差信号采集器所采集的未处理扭摆偏差信号通过扭摆偏差比较器得到扭摆左右偏差值大小在不同阈值下的扭摆偏差分段区间，扭摆偏差阈值分段处理器对几种不同扭摆分段区间通过扭摆控制电路进行处理，根据图1、图3可知，分为三种扭摆偏差分段区间，当扭摆偏差值e小于扭摆偏差阈值e₀时焊接表面较为平整光滑，电弧较为稳定，可直接将扭摆偏差信息提取出来；当扭摆偏差值e大于扭摆偏差阈值e₀小于扭摆偏差阈值e₁时，说明该焊接表面可能有一定凹凸不平，影响电弧的稳定，同时如图7所示，以V型坡口为例，面对不同的焊接坡口角度变化，可通过调整扭摆摆幅避免因坡口角度变化所带来的电弧稳定性问题，实现扭转摆动电弧平稳焊接，具体的说，扭转摆动电弧轨迹呈圆弧状，把它近似看成是正弦波摆动，设任意时刻t对应的焊枪与焊缝中心的偏移距离为y，则y可以写成

y＝A sin2πft+e

其中，A是扭摆摆幅，f是扭摆频率，e是扭摆偏差值。

根据扭摆预处理之后，扭摆电信号扭摆曲率半径长度r会呈线性变化，即可设

r＝KI+b

其中，K,b是一个常数，r是扭摆曲率半径长度,I是扭摆电流大小。

设焊炬位于悬臂自由伸缩杆的水平距离为r₀且已知，对应的电流为为I₀，那么随着焊枪摆动，以先提取左侧偏差为例，在半个扭摆周期内，电流变化方程为：

I＝I₀-K(Asin2πft+e)tanθ

I＝I₀-K(Asin2πft+e)tanθ

I＝I₀-K(-Asin2πft-e)tanθ

I＝I₀-K(-Asin2πft+e)tanθ

因此电流关于摆幅、摆频、坡口角度及扭摆偏差e的方程是

I(t)＝-K|Asin2πft+e|tanθ+I₀

进一步转化为

3.根据以上关系及如图7所示不同V型坡口坡度图，面对不同坡口角度变化，扭摆偏差阈值分段处理器通过扭摆焊缝偏差信息处理装置会将信息反馈到扭摆控制电路，通过扭转摆动机构加快或放慢扭摆电弧摆幅，保证扭摆电弧更加稳定，再将扭摆偏差值重新发送至扭摆偏差信息提取模块，提取出扭摆左右焊缝偏差信息以及扭摆偏差变化值；当e>e₁时，偏差变化起伏比较明显，说明焊接表面可能有明显凹凸不平、不光滑，类似如图5复杂空间曲面焊缝等情况，扭转摆摆电弧可能会出现明显抖动，稳定性差等现象需要调节扭摆曲率半径大小，根据上述扭摆曲率半径r与电流之间的线性变化关系，电流信号通过扭摆控制电路反馈到扭摆伺服电机，电机控制悬臂自由伸缩杆的长度来调节扭摆轨迹弧长的曲率半径大小，扭摆轨迹弧长会发生长短变化，如图6弧长曲率半径从r₁变到r₂，扭摆偏差信号采集器所采集的各通道的扭摆左右偏差焊缝信息会有所增加或减少，电流会有相应的变化，进而减轻电弧摆动压力，提高扭摆电弧的稳定性。同理通过上述方法通过扭摆控制电路控制扭摆伺服电机2调节往返摆动幅度大小，防止摆动速度过快，电弧抖动造成飞溅，提高扭摆电弧的稳定性，最后由扭摆偏差信息提取模块提取扭摆左右焊缝偏差信息以及扭摆偏差变化值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。

Claims (2)

1.一种用于机械手的扭转摆动电弧的焊缝偏差提取方法，该方法由扭转摆动控制系统完成，该系统由扭转摆动机构、焊接机器人、扭摆焊缝偏差信息处理装置和扭摆控制电路组成；其中，扭转摆动机构由摆动伺服电机、回转圆筒、悬臂自由伸缩杆组成，摆动伺服电机与回转圆筒连接，悬臂自由伸缩杆连接在回转圆筒下方且横向连接在机械手一侧，焊枪通过机械手进行固定；扭摆焊缝偏差信息处理装置与焊接机器人连接，由扭摆滤波器、扭摆时频转化器、扭摆偏差信号采集器、扭摆偏差比较器、扭摆偏差阈值分段处理器和扭摆偏差信息提取模块组成；扭摆控制电路由stm32单片机和摆动伺服电机完成，其特征在于：扭转摆动电弧是通过摆动伺服电机控制回转圆筒进行扭转，通过悬臂自由伸缩杆带动固定在机械手的焊枪进行往返摆动；摆动伺服电机的驱动控制及回转方向、往返摆动幅度大小和扭摆偏差信号采集器均由扭摆控制电路控制，同时当电机通电回转圆筒进行扭转，摆动伺服电机能通过扭摆控制电路控制悬臂自由伸缩杆自由调节扭摆弧长曲率半径大小，在焊接过程中，电弧通过扭转摆动机构开始扭摆，扭摆焊缝偏差信息处理装置首先对电弧信号进行预处理，电弧信号分别依次经过扭摆滤波器、扭摆时频转化器进行滤波处理、扭转和摆动时频转化同一时频，扭摆偏差信号采集器通过扭摆控制电路对信号进行初步采集，利用左右半弧长分段多点法开始采集扭摆焊缝偏差信息，通过分段多点的方式采集左右各8个通道的扭摆焊缝偏差信息并计算出扭摆焊缝偏差信息变化值，此时扭摆偏差比较器收到未处理的扭摆焊缝偏差信号，然后对未处理扭摆偏差值和所设初始偏差阈值进行比较划分，得到扭摆偏差值在不同阈值下的偏差分段区间，扭摆偏差阈值分段处理器对不同扭摆偏差值所在的偏差分段区间进行处理，通过控制扭摆控制电路反馈到扭转摆动机构，通过适应不同焊接坡口和焊接表面平整度调节扭摆摆幅、扭摆弧长曲率半径等焊接因素，保证扭摆电弧的稳定性，进而通过扭摆偏差信息提取模块提取出有效的扭摆焊缝偏差信息以及扭摆焊缝偏差信息变化值；其中所述的扭摆焊缝偏差信息处理装置的处理过程为扭摆焊缝偏差信息处理装置的扭摆偏差比较器会对未处理的扭摆偏差值e进行分段区分，识别处理扭摆偏差值e与扭摆偏差阈值e₀和扭摆偏差阈值e₁之间的关系，扭摆偏差阈值分段处理器会对不同扭摆偏差分段区间进行处理,当扭摆偏差值e小于扭摆偏差阈值e₀时，说明焊枪一直保持对中状态以及焊缝的左右偏差基本相差不大且都相互接近，变化趋近于0，说明焊接表面较为平整光滑，电弧较为稳定，直接通过扭摆偏差信息提取模块提取扭摆焊缝偏差信息和扭摆焊缝偏差信息变化值；当扭摆偏差值e大于扭摆偏差阈值e₀小于扭摆偏差阈值e₁时，此时扭摆偏差阈值分段处理器识别到扭摆偏差值处于偏差值变化较小的区间，因偏差值波动影响扭摆的电弧稳定性对焊接偏差值提取造成困难，说明该焊接表面可能有一定凹凸不平，影响电弧的稳定，扭摆偏差阈值分段处理器通过扭摆焊缝偏差信息处理装置会将信息反馈到扭摆控制电路，通过扭转摆动机构加快或放慢扭摆电弧摆幅，保证扭摆电弧更加稳定，再将扭摆偏差值重新发送至扭摆偏差信息提取模块，提取出扭摆焊缝偏差信息以及扭摆焊缝偏差信息变化值，该情况也适应不同的焊接坡口角度变化，通过调整扭摆摆幅避免因坡口角度变化所带来的电弧稳定性问题，实现平稳焊接；当扭摆偏差值e大于扭摆偏差阈值e₁时，此时扭摆偏差阈值分段处理器识别到扭摆偏差值处于偏差值变化较大的区间，扭摆偏差值相差过大，偏差变化起伏比较明显，说明焊接表面可能有明显凹凸不平、不光滑，扭转摆动电弧可能会出现明显抖动，稳定性差等现象，通过扭摆焊缝偏差信息处理装置将信息反馈到扭摆控制电路，从而由扭转摆动机构中的摆动伺服电机控制悬臂自由伸缩杆调节扭摆弧长的曲率半径大小，扭摆轨迹弧长会发生长短变化，扭摆偏差信号采集器通过左右半弧长分段多点法所采集的各通道的扭摆焊缝偏差信息会有所增加或减少，以减轻电弧摆动压力；扭转摆动机构还会通过扭摆控制电路调节摆动幅度大小，防止摆动速度过快，电弧抖动造成飞溅，提高扭摆电弧的稳定性进而通过扭摆偏差信息提取模块提取出有效的扭摆焊缝偏差信息以及扭摆焊缝偏差信息变化值。

2.根据权利要求1所述的用于机械手的扭转摆动电弧的焊缝偏差提取方法，其特征在于，左右半弧长分段多点法，包括扭转摆动电弧通过扭转摆动机构以圆弧式轨迹进行扭摆，取一个扭摆周期的弧长为采样对象，以焊枪对中点取半弧长进行采样，以焊缝对中点为中心对焊缝轨迹左右进行分段采样，左右偏差采样方式一致，通过分段多点的方式采集左右各8个通道的扭摆焊缝偏差信息，经过多点扭摆偏差拟合叠加的方式，得出扭摆偏差均值既而确定焊缝扭摆偏差信息变化值，完成初步扭摆焊缝偏差信息的采集。

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