隨著焊接機器人技術的不斷發(fā)展,焊接機器人在空間焊縫的實際焊接當中應用極為廣泛,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,石油平臺導管架管道的焊接等。但是在當前的生產過程中,焊接機器人仍以在線示教編程為主,再加上零件的復雜性和環(huán)境的特殊性對焊接機器人的編程提出了苛刻的要求;而機器人離線編程技術以其眾多優(yōu)勢,彌補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系之間的轉換方式。根據(jù)相貫線模型推導出了相貫線的數(shù)學方程,同時建立了空間焊縫和焊槍的位置與姿態(tài)模型。根據(jù)角焊縫的焊接特點給出了船形焊接角度的計算方法,并通過D-H法建立了KR60HA機器人連桿坐標系并推導出了正逆運動學求解方法。采用KUKA SimPro和KUKA OfficeLite軟件,構建了KR60HA機器人的離線編程工作站。根據(jù)船形焊接角度,采用CIRC運動指令編輯了KR60HA機器人與變位機協(xié)調配合的相貫線行走軌跡程序;同時實現(xiàn)了運行軌跡的仿真、碰撞檢測及程序文件的生成。對比了軌跡規(guī)劃前后的機器人關節(jié)角度變化;通過關節(jié)空間規(guī)劃方法有效地解決了KR60HA機器人的A4-A6關節(jié)角度在相貫線的1/4焊點上變化幅度大的問題。分析了虛擬工作環(huán)境的坐標系與實際工作環(huán)境的坐標系之間的誤差,并給出了一種基于理想狀態(tài)下求解實際坐標值的計算方法。該計算方法的計算結果幾乎與軟件中的坐標值相等;通過該計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)和機器人運行軌跡對相貫線焊縫成形的影響。當MIG電流為135A、平均焊接速度為498.5mm/min時,運行至相貫線的3/4時工件已被燒穿;當MIG電流128A和120A,平均焊接速度分別為608.3mm/min和629.5mm/min時,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MIG電流和平均焊接速度分別為120A和629.5mm/mim時,采用規(guī)劃后的運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。
【學位單位】：內蒙古工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：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 機器人空間復雜焊縫的國內外研究現(xiàn)狀
    1.3 弧焊機器人研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
        1.3.1 弧焊機器人國內外研究現(xiàn)狀
        1.3.2 弧焊機器人技術研究現(xiàn)狀
        1.3.3 弧焊機器人發(fā)展趨勢
    1.4 弧焊機器人離線編程技術國內外研究現(xiàn)狀
    1.5 本文主要研究內容
    1.6 本文主要技術路線
第二章 試驗設備、材料及離線編程軟件
    2.1 試驗設備
    2.2 試驗材料
    2.3 離線編程軟件
        2.3.1 KUKASimPro3.0
        2.3.2 KUKAOfficelite8.3
第三章 機器人與工件的空間描述及運動學求解
    3.1 空間位置、姿態(tài)及坐標系
        3.1.1 空間位置
        3.1.2 空間姿態(tài)
        3.1.3 空間坐標系
        3.1.4 坐標系之間的變換
    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算
    3.3 焊槍位姿模型
    3.4 KUKAKR60HA-3機器人運動學求解
        3.4.1 KUKAKR60HA-3機器人連桿坐標系的建立
        3.4.2 KUKAKR60HA-3機器人正運動學計算
        3.4.3 KUKAKR60HA-3機器人逆運動學計算
    3.5 本章小結
第四章 相貫線焊縫的離線編程、仿真及機器人軌跡規(guī)劃
    4.1 KUKA機器人離線編程環(huán)境的搭建
        4.1.1 離線編程工作環(huán)境的建立
        4.1.2 Tool坐標與Base坐標系的標定
    4.2 相貫線焊縫焊接軌跡的離線編程
        4.2.1 E1軸旋轉角度的計算
        4.2.2 變位機E1軸的翻轉方向對機器人行走軌跡的影響
        4.2.3 弧焊機器人相貫線運動軌跡的生成
    4.3 弧焊機器人相貫線運動軌跡的仿真
        4.3.1 碰撞檢測
        4.3.2 機器人軌跡規(guī)劃
    4.4 離線編程程序文件的生成
    4.5 本章小結
第五章 系統(tǒng)誤差分析及補償算法
    5.1 坐標系的標定誤差
        5.1.1 Tool坐標系的標定
        5.1.2 DKP變位機足底坐標系的標定
        5.1.3 工作臺坐標系的標定
        5.1.4 工件坐標系的標定
    5.2 離散焊點坐標值在世界坐標系中的補償算法
        5.2.1 求解理想工件位置的焊點坐標值算法
        5.2.2 求解實際工件位置的焊點坐標值算法
    5.3 本章小結
第六章 鋁合金相貫線焊接工藝試驗
    6.1 離線編程程序文件的導入
    6.2 鋁合金相貫線焊接試驗
        6.2.1 焊前準備
        6.2.2 軌跡調試
        6.2.3 焊接參數(shù)
    6.3 焊接參數(shù)對相貫線焊縫成形的影響
    6.4 機器人運行軌跡對相貫線焊縫成形的影響
    6.5 本章小結
結論
參考文獻
致謝
個人簡介

【參考文獻】

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本文編號：2843268