目前,大型儲罐在焊接施工中所采用的自動焊接裝置在焊前都需要手工將焊絲調(diào)整到剖口焊接位置,并未實現(xiàn)真正的自動化焊接。焊接時裝置沿固定導(dǎo)軌移動從而帶動焊絲沿剖口移動施焊,由于儲罐板材在加工制造以及裝配定位上的誤差以及焊接變形等原因,板材剖口在某些位置會存在一定程度的錯位,然而焊接裝置對這種情況卻不能做出相應(yīng)的自適應(yīng)調(diào)整,其仍然會按照固定的軌跡進行焊接,這極易導(dǎo)致偏焊現(xiàn)象的發(fā)生,影響焊接質(zhì)量。因此,為提高大型儲罐的焊接施工效率,保證焊接質(zhì)量,提升儲罐焊接自動化及智能化程度,本文提出了一種基于視覺引導(dǎo)的大型儲罐機器人焊接系統(tǒng),并對該系統(tǒng)展開研究。第一,本文對焊接數(shù)值模擬計算的理論基礎(chǔ)進行了研究,討論了焊接熱傳導(dǎo)和熱彈塑性的有限元分析方法,分析了材料在彈塑性狀態(tài)下的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。第二,本文構(gòu)建了儲罐板材的焊接有限元模型,基于熱-機耦合原理對儲罐板材多層多道焊過程進行仿真分析。參照工程實際設(shè)置焊接熱源模型,單獨改變熱源模型中的焊接電流、電壓與速度三大影響因子,形成不同焊接工藝組合,并對不同工藝組合下的焊接溫度場、應(yīng)力應(yīng)變場以及焊接變形進行了分析。將所有分析結(jié)果進行整理,并形成了一個數(shù)據(jù)庫,在對該數(shù)...

【文章頁數(shù)】：98 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究動態(tài)
        1.2.1 儲罐自動焊接技術(shù)研究動態(tài)
        1.2.2 焊接機器人研究動態(tài)
        1.2.3 視覺引導(dǎo)自動化焊接技術(shù)研究動態(tài)
    1.3 主要研究內(nèi)容
    1.4 技術(shù)路線
2 焊接過程的有限元分析理論與方法
    2.1 焊接溫度場分析
        2.1.1 熱傳導(dǎo)問題的數(shù)學(xué)描述
        2.1.2 熱傳導(dǎo)問題的有限元分析
    2.2 焊接應(yīng)力場分析
        2.2.1 基本假定
        2.2.2 應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系
    2.3 焊接熱-機耦合問題的有限元法
    2.4 Marc軟件介紹
    2.5 本章小結(jié)
3 基于熱-機耦合的焊接工藝優(yōu)化
    3.1 有限元模型建立
        3.1.1 幾何模型與網(wǎng)格劃分
        3.1.2 材料熱物理及力學(xué)性能參數(shù)
        3.1.3 熱源的選取
        3.1.4 初始條件與邊界條件
    3.2 焊接數(shù)值模擬結(jié)果分析
        3.2.1 焊接溫度場結(jié)果分析
        3.2.2 焊接應(yīng)力場結(jié)果分析
        3.2.3 焊接變形結(jié)果分析
    3.3 焊接工藝優(yōu)化
        3.3.1 工藝優(yōu)化原則
        3.3.2 焊接工藝優(yōu)化模型的建立
    3.4 本章小結(jié)
4 基于視覺引導(dǎo)的機器人焊接系統(tǒng)設(shè)計
    4.1 系統(tǒng)平臺的設(shè)計
        4.1.1 焊接機器人模塊
        4.1.2 視覺傳感模塊
    4.2 相機標(biāo)定
        4.2.1 相機模型的常用坐標(biāo)系
        4.2.2 相機的成像模型
        4.2.3 基于Halcon的相機標(biāo)定
    4.3 機器人手眼標(biāo)定
        4.3.1 手眼標(biāo)定的基本原理
        4.3.2 手眼標(biāo)定的實現(xiàn)
    4.4 本章小節(jié)
5 焊縫圖像處理與坐標(biāo)提取
    5.1 圖像預(yù)處理
        5.1.1 圖像灰度轉(zhuǎn)換
        5.1.2 圖像平滑濾波
        5.1.3 圖像閾值分割
    5.2 連通域提取
        5.2.1 連通域劃分定義
        5.2.2 求取連通域
        5.2.3 感興趣區(qū)域提取
    5.3 數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)處理
        5.3.1 數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的理論基礎(chǔ)
        5.3.2 拼接對縫的形態(tài)學(xué)處理
    5.4 焊縫邊緣檢測
        5.4.1 邊緣檢測算子
        5.4.2邊緣檢測算子效果對比實驗
        5.4.3 邊緣檢測的亞像素級別
    5.5 焊縫骨架提取
        5.5.1 骨架的定義及性質(zhì)
        5.5.2 骨架的提取方法
        5.5.3 焊接路徑坐標(biāo)提取
    5.6 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻
致謝
作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論著及取得的科研成果



本文編號：3778083