本文關(guān)鍵詞：多層多道焊離線編程技術(shù)及應(yīng)用研究

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【摘要】：機(jī)器人多層多道焊接技術(shù)廣泛應(yīng)用于汽車、工程機(jī)械、船舶等諸多領(lǐng)域。對(duì)大型焊接件,手工示教編程效率低,焊接質(zhì)量也難以保證。本文在福建省產(chǎn)學(xué)研研重大項(xiàng)目的資助下,對(duì)多層多道焊離線編程技術(shù)在大型焊接件上的應(yīng)用進(jìn)行研究。目前市面上的離線編程軟件功能相對(duì)簡(jiǎn)單,無(wú)法自適應(yīng)生成多層多道焊縫軌跡。離線編程在中厚板焊接應(yīng)用中存在兩個(gè)突出的問(wèn)題。一是大批量生產(chǎn)時(shí),工件的加工誤差以及定位誤差均會(huì)影響離線編程事先規(guī)劃路徑的準(zhǔn)確性;二是離線編程軟件缺少多層多道焊接工藝參數(shù)規(guī)劃,而焊接工藝參數(shù)對(duì)焊接質(zhì)量影響較大。針對(duì)上述問(wèn)題,本文主要對(duì)離線編程技術(shù)的坡口檢測(cè)、焊接工藝規(guī)劃、多層多道焊路徑規(guī)劃三個(gè)方面進(jìn)行研究。然后在RobotStudio軟件上進(jìn)行二次開發(fā),在開發(fā)軟件上對(duì)裝載機(jī)大梁進(jìn)行仿真和實(shí)際的焊接試驗(yàn)。坡口檢測(cè)主要是基于二維激光位移傳感技術(shù)獲取工件坡口圖像,通過(guò)圖像處理和坡口特征識(shí)別等方法來(lái)判別坡口類型和計(jì)算坡口特征參數(shù)。并通過(guò)獲取坡口截面和位置信息,對(duì)離線編程事先規(guī)劃的機(jī)器人路徑進(jìn)行糾偏,保證了機(jī)器人焊接位置的準(zhǔn)確性,解決了坡口加工誤差和定位誤差的影響。焊接工藝規(guī)劃主要是對(duì)焊接電流、焊接速度、干伸長(zhǎng)度、擺幅等焊接參數(shù)進(jìn)行規(guī)劃。提取焊機(jī)專家數(shù)據(jù)庫(kù)中的送絲速度和焊接電流數(shù)據(jù),采用三次多項(xiàng)式擬合方法求得焊接電流和送絲速度的關(guān)系式,通過(guò)關(guān)系式代換進(jìn)而求的焊道截面積與焊接電流和焊接速度的關(guān)系式,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該關(guān)系式的正確性。通過(guò)焊接實(shí)驗(yàn),分析了各個(gè)焊接參數(shù)對(duì)焊道成型的影響,為焊接參數(shù)規(guī)劃提供參考依據(jù)。多層多道焊路徑規(guī)劃是通過(guò)規(guī)劃出層數(shù)、道數(shù),采用等面積型坡口截面規(guī)劃方法計(jì)算出每道焊槍的偏移量,以及每道焊槍偏轉(zhuǎn)角度,并采用齊次變換矩陣對(duì)基路徑進(jìn)行平移變換和姿態(tài)旋轉(zhuǎn)變換,求出多層多焊其它的各條路徑。通過(guò)焊接順序的規(guī)劃,優(yōu)化機(jī)器人工作路徑,提高生產(chǎn)效率和焊接質(zhì)量。最后,以裝載機(jī)后車架大梁為例,使用多層多道焊離線編程軟件規(guī)劃出大梁所有的焊接路徑和焊接工藝參數(shù),并進(jìn)行焊接。從實(shí)際焊接效果可以證明該開發(fā)軟件的實(shí)用性。
【關(guān)鍵詞】：多層多道焊 離線編程 激光傳感器 焊接工藝參數(shù) 路徑規(guī)劃
【學(xué)位授予單位】：廈門理工學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG409;TP242
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 引言9-15
• 1.1 課題研究的意義及背景9-10
• 1.1.1 課題來(lái)源9
• 1.1.2 課題研究的意義及背景9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與進(jìn)展10-13
• 1.2.1 國(guó)外離線編程研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)離線編程研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容13-15
• 第二章 RobotStudio離線編程軟件二次開發(fā)15-24
• 2.1 Robot Studio離線編程開發(fā)系統(tǒng)構(gòu)成15-17
• 2.2 Robot Studio二次開發(fā)17-23
• 2.2.1 Robot Studio API對(duì)象17-18
• 2.2.2 Robot Studio開發(fā)工具18
• 2.2.3 主要模塊設(shè)計(jì)18-23
• 2.2.3.1 軌跡優(yōu)化模塊18-19
• 2.2.3.2 激光視覺(jué)檢測(cè)模塊19-20
• 2.2.3.3 焊接工藝規(guī)劃模塊20-21
• 2.2.3.4 通訊模塊21
• 2.2.3.5 監(jiān)視模塊21-23
• 2.3 本章小結(jié)23-24
• 第三章 基于激光視覺(jué)的坡口特征識(shí)別24-37
• 3.1 激光視覺(jué)手眼標(biāo)定24-29
• 3.1.1 機(jī)器人焊槍標(biāo)定25-28
• 3.1.2 線激光傳感器標(biāo)定28-29
• 3.2 坡口特征識(shí)別29-32
• 3.2.1 激光傳感器檢測(cè)原理29-30
• 3.2.2 圖像處理30-31
• 3.2.3 坡口特征提取31-32
• 3.3 坡口檢測(cè)試驗(yàn)32-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 第四章 焊接工藝對(duì)焊道成型的影響37-50
• 4.1 焊道截面積與焊接參數(shù)的關(guān)系38-42
• 4.1.1 焊道截面積與焊接參數(shù)的函數(shù)關(guān)系式38-40
• 4.1.2 焊道幾何參數(shù)測(cè)量方法40-41
• 4.1.3 焊道截面積算法驗(yàn)證41-42
• 4.2 焊接工藝參數(shù)對(duì)焊道成形的影響42-47
• 4.2.1 干伸長(zhǎng)度對(duì)焊道成型的影響43-44
• 4.2.2 焊接電流對(duì)焊道成型影響44-45
• 4.2.3 焊接速度對(duì)焊道成型的影響45-47
• 4.3 焊槍擺動(dòng)對(duì)焊道成型的影響47-49
• 4.3.1 擺動(dòng)模式對(duì)焊道成形的影響47-48
• 4.3.2 擺幅對(duì)焊道成形的影響48-49
• 4.4 本章小結(jié)49-50
• 第五章 多層多道焊路徑規(guī)劃50-60
• 5.1 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)路徑50-51
• 5.2 坡口填充方式51-52
• 5.3 坡口截面規(guī)劃52-56
• 5.3.1 等面積坡口截面規(guī)劃53-54
• 5.3.2 焊縫截面中焊槍位姿的確定54-55
• 5.3.3 多層多道焊路徑規(guī)劃實(shí)現(xiàn)55-56
• 5.4 焊接順序規(guī)劃56-57
• 5.5 截面積規(guī)劃焊接實(shí)例57-59
• 5.6 本章小結(jié)59-60
• 第六章 多層多道焊離線編程軟件實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用60-69
• 6.1 裝載機(jī)大梁焊接工藝研究60-62
• 6.2 離線編程軟件在大梁焊接中應(yīng)用62-68
• 6.2.1 裝載機(jī)大梁虛擬工作站建立63
• 6.2.2 軌跡調(diào)試63-64
• 6.2.3 激光檢測(cè)64-65
• 6.2.4 多層多道焊工藝規(guī)劃65-67
• 6.2.5 大梁焊接試驗(yàn)67-68
• 6.3 本章小結(jié)68-69
• 第七章 總結(jié)與展望69-71
• 7.1 總結(jié)69-70
• 7.2 展望70-71
• 參考文獻(xiàn)71-75
• 致謝75-76
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷76
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文76-77
• 附錄一 主要程序代碼77-87
• 附錄二 焊接工藝卡87-88

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