【摘要】：隨著中國“智能制造”創(chuàng)新戰(zhàn)略的深入推進(jìn),傳統(tǒng)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級面臨巨大的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。焊接在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中起到不可替代的作用,在橋梁、農(nóng)業(yè)機(jī)械、國防建設(shè)、石油化工、航空航天、工程機(jī)械以及海洋工程等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本文針對立焊這種典型工況,在焊接過程中熔滴受重力影響而導(dǎo)致的焊縫成形和焊接質(zhì)量問題,研發(fā)了一種基于擺動電弧的三軸立焊機(jī)器人,并對其關(guān)鍵技術(shù)和焊接工藝參數(shù)進(jìn)行了深入研究,具體研究內(nèi)容如下:首先自主研發(fā)了基于擺動電弧的三軸立焊機(jī)器人。先是對三軸立焊機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計、焊接自動控制及焊縫成形等基礎(chǔ)理論進(jìn)行了深入闡述,以擺動電弧為基礎(chǔ)實現(xiàn)了三軸立焊機(jī)器人的框架設(shè)計與結(jié)構(gòu)組裝。通過對電氣控制理論與焊縫跟蹤原理的深入研究,采用霍爾傳感器和擺動電弧傳感器實時反饋焊縫信號,利用單片機(jī)控制焊接過程,按鍵箱與主控箱顯示屏實時觀測焊縫跟蹤狀態(tài),從而自主研發(fā)出基于擺動電弧跟蹤的三軸立焊焊接機(jī)器人。其次建立立焊熔池?zé)嵩茨Ｐ筒⑻岢霾ㄐ芜^濾新方法。本文針對重力影響下的立焊熔池成形不穩(wěn)定,通過對立焊熔池?zé)嵩磁c受力分析,根據(jù)熔池?zé)嵩茨Ｐ?采用sysweld軟件對立焊向下與立焊向上的熔池成形進(jìn)行仿真,深入解析了立焊的焊縫成形理論。在焊接實踐中由于波形的信噪比在立焊條件下變化很大,針對焊接信號的處理問題,在常規(guī)中值濾波的基礎(chǔ)上提出一種修正型中值濾波方法,該方法在常規(guī)濾波方法的基礎(chǔ)上很好的優(yōu)化波形,為后續(xù)立焊理論研究提供了基礎(chǔ)。然后提出三軸立焊焊接機(jī)器人的優(yōu)化方案。針對立焊條件下焊縫成形困難,跟蹤難度大的技術(shù)性難題,本文在豐富的理論基礎(chǔ)與項目經(jīng)驗的的積累下,設(shè)計出立焊工況下的焊槍自適應(yīng)調(diào)節(jié)裝置,通過調(diào)節(jié)焊槍傾角實現(xiàn)焊縫的良好成形。提出一種基于雙激光雷達(dá)探測傳感器的自動化焊接方法,將激光雷達(dá)與焊槍制成一體化,實現(xiàn)激光雷達(dá)對焊縫的精確跟蹤。最后針對三軸立焊機(jī)器人的優(yōu)化方案進(jìn)行試驗驗證。試驗表明焊槍傾角的調(diào)節(jié)和激光雷達(dá)跟蹤使得三軸立焊焊接機(jī)器人的焊接成形效果與跟蹤效果顯著提高,這為立焊機(jī)器人的進(jìn)一步研究提供了基礎(chǔ)。
【圖文】：

與跟蹤質(zhì)量；由步進(jìn)電機(jī)控制焊槍旋轉(zhuǎn)，因此可以在焊接過程中對焊接姿態(tài)進(jìn)逡逑行有效調(diào)節(jié)，能夠焊接的兩個端頭的角點，使得操作的靈活性大大加強(qiáng)，提高逡逑性能值［１５］。機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖１－１所示。逡逑－豎直電機(jī)、剎車逡逑ｚ豎直滑塊逡逑水平電機(jī)逡逑旋轉(zhuǎn)電機(jī)逡逑．底座逡逑ｖ邋．尫旋轉(zhuǎn)電弧傳感器逡逑圖１－１南昌大學(xué)立焊機(jī)器人逡逑２逡逑

模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，由信號采集器對硬件濾波后的數(shù)字信號進(jìn)行信號采集，逡逑然后采集信號匯總輸送至ＤＳＰ處理器進(jìn)行偏差信號計算，并將偏差結(jié)果轉(zhuǎn)給傳逡逑動機(jī)構(gòu)來校正焊槍和焊縫的軌跡偏差，控制原理框圖如圖１－３所示１２８］。完成一個逡逑擺動周期，焊槍的軌跡要分成四段來分析。在完全對中的情況下，位置ａ左右兩逡逑邊的電流積分一樣，在有偏差的時，位置ａ左右兩邊電流積極分不一致，通過左逡逑右偏差值將左右偏差提出來，由糾偏算法補(bǔ)償機(jī)器人末端軌跡，實現(xiàn)焊縫自動化逡逑跟蹤。原理圖如圖１－４，，在焊槍對中狀態(tài)，波形呈現(xiàn)正弦波形狀態(tài)，當(dāng)焊槍存在逡逑左右偏差時，波形發(fā)生變化，詳見圖１－５所示。逡逑５逡逑
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG409

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2708264