焊接过程传感与控制

《焊接过程传感与控制》的读者对象为材料加工工程、焊接、自动化等专业的高年级本科生、研究生和教师，以及相关专业的科研技术人员。 

张广军、李海超、许志武编著的《焊接过程传感与控制》是根据焊接专业新教学大纲的“焊接过程传感与控制”课程编写的教材。主要内容包括：焊接过程中的传感与控制问题概述，典型传感器原理及特性，焊缝跟踪传感，焊缝成形传感，焊接过程计算机控制系统的组成、工作原理和设计方法，焊接过程控制方法，焊接过程传感与控制实例分析等。
《焊接过程传感与控制》的读者对象为材料加工工程、焊接、自动化等专业的高年级本科生、研究生和教师，以及相关专业的科研技术人员。

绪论
0.1 焊接过程传感与控制的必要性
0.2 焊接过程传感与控制实例
0.3 焊接过程传感与控制的特点
0.4 焊接过程的智能控制
0.5 本课程的任务
思考题及习题
参考文献
第1章 焊接过程典型物理量的传感方法
1.1 引言
1.2 焊接过程的典型物理量
1.3 传感器基本知识
1.3.1 传感器的概念
1.3.2 传感器的构成
1.3.3 传感器的分类
1.3.4 传感器的特性
1.4 位移传感器
1.4.1 电感式传感器
1.4.2 电容式传感器
1.4.3 电位器式传感器
1.4.4 应变片式传感器
1.4.5 光栅式传感器
1.4.6 超声波传感器
1.5 温度传感器
1.5.1 热电阻式温度传感器
1.5.2 热电偶式温度传感器
1.5.3 光纤温度传感器
1.5.4 红外温度传感器
1.6 视觉传感器
1.6.1 光电管
1.6.2 光敏半导体器件
1.6.3 光电位置传感器
1.6.4 电荷耦合器件
1.7 霍尔传感器
1.7.1 霍尔效应的基本原理
1.7.2 霍尔效应的主要特征
思考题及习题
参考文献
第2章 焊接过程的数据采集与信号处理
2.1 引言
2.2 基本概念
2.2.1 数据采集
2.2.2 信号
2.2.3 数据处理
2.3 数据采集
2.3.1 数据采集原理
2.3.2 数据采集系统
2.4 采集信号的预处理
2.4.1 数字滤波
2.4.2 信号补偿
2.4.3 平滑处理
2.5 信号分析与处理基础
2.5.1 信号分析
2.5.2 数字信号处理基础
2.6 数据采集与处理常用工具软件
2.6.1 LabVIEW简介
2.6.2 MATLAB简介
思考题及习题
参考文献
第3章 焊缝跟踪传感
3.1 概述
3.1.1 焊缝跟踪与智能化焊接
3.1.2 焊缝跟踪对传感器的要求
3.1.3 焊缝跟踪传感器的分类
3.2 电弧跟踪传感
3.2.1 基本原理
3.2.2 摆动扫描式电弧传感
3.2.3 旋转电弧传感
3.2.4 磁控电弧传感
3.2.5 并列双丝电弧传感
3.2.6 GTAW弧长传感
3.2.7 电弧跟踪传感器的应用
3.3 视觉传感焊缝跟踪
3.3.1 焊接中的视觉传感分类
3.3.2 主动视觉传感
3.3.3 被动视觉传感
3.4 接触式传感焊缝跟踪
3.5 红外辐射传感焊缝跟踪
3.6 电磁传感焊缝跟踪
3.7 超声传感焊缝跟踪器
思考题及习题
参考文献
第4章 焊缝成形传感
4.1 概述
4.1.1 熔池及其尺寸参量
4.1.2 焊缝成形参数
4.1.3 焊缝成形传感方法
4.2 视觉传感检测焊缝成形
4.2.1 被动视觉成形传感
4.2.2 主动视觉焊缝成形传感
4.3 熔池振荡法熔透传感
4.3.1 熔池震荡的基本规律
4.3.2 熔池振荡信息的检测
4.3.3 基于熔池振荡的熔透控制
4.3.4 应用
4.4 熔池红外热像法的熔透控制
4.4.1 概述
4.4.2 应用
思考题及习题
参考文献
第5章 焊接过程自动控制方法
5.1 概述
5.1.1 自动控制的基本概念
5.1.2 自动控制的基本术语
5.1.3 控制系统的动态性能指标
5.1.4 控制系统的分类
5.1.5 对控制系统的基本要求
5.1.6 控制理论的发展过程
5.1.7 控制理论在焊接过程中的应用
5.2 PID控制
5.2.1 PID控制的原理
5.2.2 数字PID控制算法
5.2.3 PID控制器参数的整定
5.2.4 PID控制器在焊接中的应用
5.2.5 智能PID控制器
5.3 模糊控制
5.3.1 模糊的概念
5.3.2 模糊控制的基本思想
5.3.3 一般模糊控制系统结构及设计过程
5.3.4 模糊控制在焊接中的应用
思考题及习题
参考文献
第6章 焊接过程计算机控制系统的设计及其抗干扰
6.1 计算机控制系统概论
6.1.1 计算机系统的组成
6.1.2 控制用计算机系统的硬件及软件要求
6.1.3 计算机控制系统的发展与分类
6.1.4 对计算机控制系统的要求
6.2 计算机控制系统的设计与实现
6.2.1 计算机控制系统总体设计步骤
6.2.2 计算机控制系统设计方法
6.3 计算机中断技术
6.3.1 中断的概念及分类
6.3.2 中断的基本过程
6.3.3 8086／8088CPU的中断结构
6.3.4 可编程中断控制器8259A
6.4 计算机控制系统的抗干扰及可靠性技术
思考题及习题
参考文献
第7章 焊接过程计算机控制系统的接口设计
7.1 接口技术的基本知识
7.1.1 接口的概念及组成
7.1.2 接口的功能
7.1.3 接口的分类
7.1.4 CPU与I／O设备之间的接口信息
7.1.5 I／O端口的编址方式
7.1.6 CPU与接口的数据传送方式
7.2 可编程并行接口芯片8255A
7.2.1 并行接口的概念
7.2.2 可编程并行接口芯片8255A
7.2.3 8255A的应用
7.3 串行通信和串行通信接口
7.3.1 串行通信
7.3.2 串行通信传送方式
7.3.3 串行通信原理
7.3.4 串行通信速率
7.3.5 串行接口标准
7.3.6 可编串行通信接口8251A
7.3.7 串行通信和并行通信的比较
7.4 定时／计数接口及其应用
7.4.1 定时／计数器的基本概念
7.4.2 可编程定时／计数器8253A
7.4.3 8253A的编程及应用
7.5 数／模（D／A）转换技术
7.5.1 概述
7.5.2 D／A转换的基本原理
7.5.3 D／A转换器的主要技术参数
7.5.4 常用D／A转换器及接口
7.6 模／数（A／D）转换技术
7.6.1 A／D转换的基本原理
7.6.2 A／D转换器的主要技术参数
7.6.3 ADC0809的结构和功能
7.6.4 ADC0809的应用
思考题及习题
参考文献
第8章 焊接过程传感与控制系统设计实例
8.1 焊接电流、电压实时采集与分析系统
8.1.1 设计要求
8.1.2 硬件系统设计
8.1.3 软件系统的设计开发
8.1.4 测量结果
8.2 结构光焊缝跟踪系统设计
8.2.1 设计要求
8.2.2 系统组成
8.2.3 结构光视觉传感器的设计
8.2.4 计算机控制接口
8.2.5 软件设计
8.2.6 集成调试和跟踪效果
8.3 反面焊缝熔宽检测与控制系统设计
8.3.1 设计要求
8.3.2 系统组成
8.3.3 硬件系统设计
8.3.4 软件系统设计
8.3.5 反面熔池图像处理及反面熔宽的提取
8.3.6 模糊控制器设计
8.3.7 控制实验效果
思考题及习题
参考文献