【摘要】：隨著我國工業(yè)化自動化水平的不斷提高,以及“中國制造2025”的不斷推進(jìn),作為自動化設(shè)備的主要力量,工業(yè)機(jī)器人得到越來越多的關(guān)注。近些年隨著波紋板在貨車車廂、集裝箱等行業(yè)的廣泛應(yīng)用,波紋板焊接機(jī)器人的需求越來越大。因此開發(fā)一款波紋板焊接機(jī)器人系統(tǒng)即滿足了市場的需求,也符合“中國制造2025”指南中所支持高端裝備制造與機(jī)器人重點支持的領(lǐng)域。在系統(tǒng)開發(fā)之前,首先對波紋板的制造工藝、類型、焊縫特點進(jìn)行了分析;在此基礎(chǔ)上確定了以二氧化碳保護(hù)焊作為波紋板的焊接方式;分析了不同板厚下焊絲直徑、焊接電壓、焊接電流、氣體壓力等參數(shù)的選擇原則;確立了控制電壓和給定電壓、給定電流的關(guān)系式,使得可以通過上位機(jī)軟件實現(xiàn)對電壓和電流的調(diào)節(jié)。在研究焊接工藝的基礎(chǔ)上,分析了波紋板焊接機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu),并對其控制系統(tǒng)整體方案和硬件進(jìn)行了設(shè)計。波紋板焊接機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要包括:機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)和輸送夾緊結(jié)構(gòu)。機(jī)器人本體采用直角坐標(biāo)結(jié)構(gòu),主要包括X軸、Y軸、Z軸、C軸,各個運動軸在焊接過程中具有不同作用,這也是各個運動軸的設(shè)計來源,而輸送夾緊結(jié)構(gòu)則是根據(jù)上料、夾緊、下料等工藝過程進(jìn)行的設(shè)計;在機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)上,建立了以固高運動控制器為核心的波紋板焊接機(jī)器人的控制系統(tǒng),并對其硬件接口電路進(jìn)行了設(shè)計。作為機(jī)器人的“眼睛”,激光跟蹤器的選用及檢測狀況的分析是系統(tǒng)運行的重要前提。本系統(tǒng)選用日本基恩士公司的LK-G型激光跟蹤器,并確立了交叉的安裝方式來獲取橫向和豎向的位置信息;為了得到實際的位置信息,確定了采用兩點標(biāo)定的方法標(biāo)定激光跟蹤器;并通過對比確定采用RS-232作為運動控制器與激光跟蹤器的通訊方式。在焊接工藝和硬件結(jié)構(gòu)的研究基礎(chǔ)上,開發(fā)了波紋板焊接機(jī)器人軟件系統(tǒng)。主要包括:人機(jī)界面設(shè)計和功能模塊設(shè)計。人機(jī)界面包括:主界面、手動界面、自動界面、I/O診斷界面、系統(tǒng)參數(shù)界面、加工參數(shù)界面;功能模塊設(shè)計主要包括:回零模塊、通訊模塊、焊接加工模塊、加工暫停模塊、加工繼續(xù)模塊、I/O診斷模塊、參數(shù)設(shè)置模塊以及擺槍模塊設(shè)計。為了驗證系統(tǒng)的穩(wěn)定性并檢驗焊接效果,對多塊波紋板進(jìn)行了焊接實驗,從最后的焊接效果可以得出:本系統(tǒng)能焊接出比較美觀完整的焊縫。
[Abstract]:With the continuous improvement of the level of industrialization automation in China and the continuous promotion of "made in China 2025", as the main force of automation equipment, industrial robots have received more and more attention. In recent years, with the wide application of wavy plate in freight car, container and other industries, the demand of wavy plate welding robot is increasing. Therefore, the development of a wavy plate welding robot system not only meets the needs of the market, but also meets the key areas of high-end equipment manufacturing and robot support in the "made in China 2025" guide. Before the development of the system, the manufacturing process, type and weld characteristics of the corrugated plate are analyzed, on the basis of which the carbon dioxide shielded welding is determined as the welding mode of the wavy plate, and the selection principles of welding wire diameter, welding voltage, welding current, gas pressure and other parameters under different plate thickness are analyzed. The relationship between the control voltage and the given current is established, so that the voltage and current can be adjusted by the upper computer software. On the basis of studying the welding technology, the mechanical structure of the wavy plate welding robot is analyzed, and the overall scheme and hardware of the control system are designed. The mechanical structure of wavy plate welding robot mainly includes robot body structure and conveying clamping structure. The robot body adopts rectangular coordinate structure, which mainly includes X axis, Y axis, Z axis and C axis. Each moving shaft plays different roles in the welding process, which is also the design source of each moving shaft, while the conveying clamping structure is designed according to the process of feeding, clamping and cutting. Based on the analysis of the mechanical structure of the robot, the control system of the wavy plate welding robot based on the fixed height motion controller is established, and its hardware interface circuit is designed. As the "eye" of robot, the selection of laser tracker and the analysis of detection condition are important prerequisites for the operation of the system. In this system, the LK- G laser tracker of Keenz Company of Japan is selected, and the cross installation mode is established to obtain the transverse and vertical position information. In order to obtain the actual position information, the two-point calibration method is used to calibrate the laser tracker, and the communication mode between the motion controller and the laser tracker is determined by comparison. Based on the research of welding technology and hardware structure, the software system of wavy plate welding robot is developed. Mainly includes: man-machine interface design and functional module design. The man-machine interface includes: main interface, manual interface, automatic interface, I / O diagnostic interface, system parameter interface, machining parameter interface; functional module design mainly includes: zero return module, communication module, welding processing module, machining pause module, machining continuation module, I / O diagnosis module, parameter setting module and swing gun module design. In order to verify the stability of the system and test the welding effect, the welding experiments of multiple wavy plates are carried out. From the final welding effect, it can be concluded that the system can weld a more beautiful and complete weld.
【學(xué)位授予單位】：濟(jì)南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG409

【參考文獻(xiàn)】

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1 趙文光;李士凱;張斌斌;;焊接機(jī)器人智能化技術(shù)研究現(xiàn)狀與展望[J];材料開發(fā)與應(yīng)用;2016年03期

2 寧光芳;甘泉;;激光位移傳感器誤差補償?shù)姆抡娣治鯷J];激光雜志;2016年04期

3 朱劍;舒志兵;鄭之開;;基于激光傳感器的玻璃切割控制系統(tǒng)的設(shè)計[J];儀表技術(shù)與傳感器;2016年02期

4 薛羊;付景順;王光輝;;集裝箱波紋板焊接數(shù)值模擬[J];科技展望;2016年04期

5 阮大勇;;匯川技術(shù)在SCARA工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中的解決方案[J];變頻器世界;2015年11期

6 趙巧敏;;機(jī)器視覺行業(yè)投資分析報告[J];機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用;2015年05期

7 于杰;陳希章;胡超;林濤;朱振友;;一種基于激光測距波紋板機(jī)器人自動焊接軌跡恢復(fù)方法[J];焊接學(xué)報;2015年07期

8 李兵;孫彬;陳磊;魏翔;;激光位移傳感器在自由曲面測量中的應(yīng)用[J];光學(xué)精密工程;2015年07期

9 常宏杰;岳彥芳;楊光;王惠貞;;纖維自動鋪放設(shè)備多軸運動控制系統(tǒng)設(shè)計[J];機(jī)械設(shè)計與制造;2015年06期

10 崔筱瑋;田松亞;熊憶明;牛大力;;波紋板焊縫跟蹤激光傳感器的性能研究[J];電焊機(jī);2015年05期

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1 宋以國;多焊縫管板結(jié)構(gòu)焊接工藝與殘余應(yīng)力分析[D];哈爾濱工程大學(xué);2013年

2 許燕玲;基于視覺及電弧傳感技術(shù)的機(jī)器人GTAW三維焊縫實時跟蹤控制技術(shù)研究[D];上海交通大學(xué);2013年

3 周律;基于視覺伺服的弧焊機(jī)器人焊接路徑獲取方法研究[D];上海交通大學(xué);2007年

4 徐琳;角焊縫角變形數(shù)值預(yù)測方法研究[D];武漢理工大學(xué);2007年

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1 韓帥;面向木工雕刻的五軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床研發(fā)[D];華東理工大學(xué);2015年

2 李學(xué)瑞;基于激光雙目視覺的焊接機(jī)器人波紋板焊縫三維重建的研究[D];華南理工大學(xué);2014年

3 許陽;基于CPAC的六自由度開放式機(jī)器人控制系統(tǒng)的開發(fā)[D];廣東工業(yè)大學(xué);2013年

4 王璇;焊接機(jī)器人焊縫信息視覺檢測系統(tǒng)研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2013年

5 黃瀟蘋;激光傳感器位移測量精度分析及不確定度評定[D];大連理工大學(xué);2012年

6 于璽;基于MCX314的四軸運動控制系統(tǒng)開發(fā)與研究[D];西南石油大學(xué);2012年

7 郭海;六自由度焊接機(jī)器人運動控制精度的分析與研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2011年

8 劉濤;基于激光測距的焊接軌跡檢測與控制[D];山東大學(xué);2009年

9 吳之光;集裝箱焊接機(jī)器人控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計[D];山東科技大學(xué);2009年

10 虞瑤;基于CCD的激光切割機(jī)高度跟隨檢測系統(tǒng)的研究[D];華中科技大學(xué);2007年

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本文編號：2504575