隨著焊接機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展,焊接機(jī)器人在空間焊縫的實(shí)際焊接當(dāng)中應(yīng)用極為廣泛,比如管-管、管-球、管-板等相貫線的焊接,球罐的焊接,壓力容器的焊接,石油平臺(tái)導(dǎo)管架管道的焊接等。但是在當(dāng)前的生產(chǎn)過程中,焊接機(jī)器人仍以在線示教編程為主,再加上零件的復(fù)雜性和環(huán)境的特殊性對(duì)焊接機(jī)器人的編程提出了苛刻的要求;而機(jī)器人離線編程技術(shù)以其眾多優(yōu)勢(shì),彌補(bǔ)了在線示教編程的不足。本文介紹了空間物體的位置和姿態(tài)的描述方法和空間坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換方式。根據(jù)相貫線模型推導(dǎo)出了相貫線的數(shù)學(xué)方程,同時(shí)建立了空間焊縫和焊槍的位置與姿態(tài)模型。根據(jù)角焊縫的焊接特點(diǎn)給出了船形焊接角度的計(jì)算方法,并通過D-H法建立了KR60HA機(jī)器人連桿坐標(biāo)系并推導(dǎo)出了正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解方法。采用KUKA SimPro和KUKA OfficeLite軟件,構(gòu)建了KR60HA機(jī)器人的離線編程工作站。根據(jù)船形焊接角度,采用CIRC運(yùn)動(dòng)指令編輯了KR60HA機(jī)器人與變位機(jī)協(xié)調(diào)配合的相貫線行走軌跡程序;同時(shí)實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行軌跡的仿真、碰撞檢測(cè)及程序文件的生成。對(duì)比了軌跡規(guī)劃前后的機(jī)器人關(guān)節(jié)角度變化;通過關(guān)節(jié)空間規(guī)劃方法有效地解決了KR60HA機(jī)器人的A4-A6關(guān)節(jié)角度在相貫線的1/4焊點(diǎn)上變化幅度大的問題。分析了虛擬工作環(huán)境的坐標(biāo)系與實(shí)際工作環(huán)境的坐標(biāo)系之間的誤差,并給出了一種基于理想狀態(tài)下求解實(shí)際坐標(biāo)值的計(jì)算方法。該計(jì)算方法的計(jì)算結(jié)果幾乎與軟件中的坐標(biāo)值相等;通過該計(jì)算方法有效地提高了KUKA SimPro的離線編程效率。研究了焊接參數(shù)和機(jī)器人運(yùn)行軌跡對(duì)相貫線焊縫成形的影響。當(dāng)MIG電流為135A、平均焊接速度為498.5mm/min時(shí),運(yùn)行至相貫線的3/4時(shí)工件已被燒穿;當(dāng)MIG電流128A和120A,平均焊接速度分別為608.3mm/min和629.5mm/min時(shí),在相貫線焊縫的起始階段、1/4段和最后階段出現(xiàn)了未熔合、焊縫不連續(xù)和熔池未填滿等缺陷;當(dāng)MIG電流和平均焊接速度分別為120A和629.5mm/mim時(shí),采用規(guī)劃后的運(yùn)行軌跡程序獲得的相貫線焊縫成形連續(xù),具有較均勻的魚鱗紋。
【學(xué)位單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG409
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究目的及意義
    1.2 機(jī)器人空間復(fù)雜焊縫的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 弧焊機(jī)器人研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
        1.3.1 弧焊機(jī)器人國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.2 弧焊機(jī)器人技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.3.3 弧焊機(jī)器人發(fā)展趨勢(shì)
    1.4 弧焊機(jī)器人離線編程技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.5 本文主要研究?jī)?nèi)容
    1.6 本文主要技術(shù)路線
第二章 試驗(yàn)設(shè)備、材料及離線編程軟件
    2.1 試驗(yàn)設(shè)備
    2.2 試驗(yàn)材料
    2.3 離線編程軟件
        2.3.1 KUKASimPro3.0
        2.3.2 KUKAOfficelite8.3
第三章 機(jī)器人與工件的空間描述及運(yùn)動(dòng)學(xué)求解
    3.1 空間位置、姿態(tài)及坐標(biāo)系
        3.1.1 空間位置
        3.1.2 空間姿態(tài)
        3.1.3 空間坐標(biāo)系
        3.1.4 坐標(biāo)系之間的變換
    3.2 空間焊縫位姿模型
        3.2.1 空間焊縫模型方程
        3.2.2 空間焊縫位姿模型的建立
        3.2.3 相貫線焊縫的船形焊接角度的計(jì)算
    3.3 焊槍位姿模型
    3.4 KUKAKR60HA-3機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)求解
        3.4.1 KUKAKR60HA-3機(jī)器人連桿坐標(biāo)系的建立
        3.4.2 KUKAKR60HA-3機(jī)器人正運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算
        3.4.3 KUKAKR60HA-3機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算
    3.5 本章小結(jié)
第四章 相貫線焊縫的離線編程、仿真及機(jī)器人軌跡規(guī)劃
    4.1 KUKA機(jī)器人離線編程環(huán)境的搭建
        4.1.1 離線編程工作環(huán)境的建立
        4.1.2 Tool坐標(biāo)與Base坐標(biāo)系的標(biāo)定
    4.2 相貫線焊縫焊接軌跡的離線編程
        4.2.1 E1軸旋轉(zhuǎn)角度的計(jì)算
        4.2.2 變位機(jī)E1軸的翻轉(zhuǎn)方向?qū)C(jī)器人行走軌跡的影響
        4.2.3 弧焊機(jī)器人相貫線運(yùn)動(dòng)軌跡的生成
    4.3 弧焊機(jī)器人相貫線運(yùn)動(dòng)軌跡的仿真
        4.3.1 碰撞檢測(cè)
        4.3.2 機(jī)器人軌跡規(guī)劃
    4.4 離線編程程序文件的生成
    4.5 本章小結(jié)
第五章 系統(tǒng)誤差分析及補(bǔ)償算法
    5.1 坐標(biāo)系的標(biāo)定誤差
        5.1.1 Tool坐標(biāo)系的標(biāo)定
        5.1.2 DKP變位機(jī)足底坐標(biāo)系的標(biāo)定
        5.1.3 工作臺(tái)坐標(biāo)系的標(biāo)定
        5.1.4 工件坐標(biāo)系的標(biāo)定
    5.2 離散焊點(diǎn)坐標(biāo)值在世界坐標(biāo)系中的補(bǔ)償算法
        5.2.1 求解理想工件位置的焊點(diǎn)坐標(biāo)值算法
        5.2.2 求解實(shí)際工件位置的焊點(diǎn)坐標(biāo)值算法
    5.3 本章小結(jié)
第六章 鋁合金相貫線焊接工藝試驗(yàn)
    6.1 離線編程程序文件的導(dǎo)入
    6.2 鋁合金相貫線焊接試驗(yàn)
        6.2.1 焊前準(zhǔn)備
        6.2.2 軌跡調(diào)試
        6.2.3 焊接參數(shù)
    6.3 焊接參數(shù)對(duì)相貫線焊縫成形的影響
    6.4 機(jī)器人運(yùn)行軌跡對(duì)相貫線焊縫成形的影響
    6.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)介

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2843268