焊接是制造業(yè)中的重要工藝技術(shù),廣泛應(yīng)用在工業(yè)制造、軍事航天、家用電器等領(lǐng)域。人工焊接時(shí),產(chǎn)生的有害氣體、弧光飛濺、煙塵等會(huì)對(duì)身體造成一定的傷害。此外,工人還需要長(zhǎng)時(shí)間保持某一固定的焊接姿態(tài),其工作強(qiáng)度較大,難以保持焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性和一致性。因此,為了實(shí)現(xiàn)焊接自動(dòng)化,提高焊接產(chǎn)品的生產(chǎn)效率及質(zhì)量,改善工人惡劣的勞動(dòng)環(huán)境,對(duì)基于圖像處理的機(jī)器人焊接智能制造技術(shù)進(jìn)行了研究。本文選用ABB IRB2400型焊接機(jī)器人,利用離線編程軟件Robot Studio和三維設(shè)計(jì)軟件Solidworks,搭建了焊接機(jī)器人工作站。通過(guò)查詢焊接手冊(cè),進(jìn)行焊接試驗(yàn),確定了焊接工藝參數(shù)。創(chuàng)建了常用的焊接I/O信號(hào),進(jìn)行信號(hào)關(guān)聯(lián),編寫完成了焊接程序。進(jìn)行焊接仿真時(shí),利用示教器生產(chǎn)屏幕,不斷優(yōu)化焊接參數(shù),得到了較為理想的焊縫。焊接機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析是研究機(jī)器人技術(shù)的前提,它為焊接機(jī)器人實(shí)現(xiàn)軌跡規(guī)劃和運(yùn)動(dòng)控制提供了理論依據(jù)。本文運(yùn)用D-H參數(shù)法確定了機(jī)器人各連桿參數(shù),利用Matlab Robotics Toolbox工具箱完成了ABB IRB2400機(jī)器人建模。對(duì)機(jī)器人進(jìn)行正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解,驗(yàn)證了機(jī)器人建模的正確性。運(yùn)用多... 

【文章來(lái)源】：山東理工大學(xué)山東省

【文章頁(yè)數(shù)】：82 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

手工焊接

山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論1第一章緒論1.1課題研究的背景和意義目前，焊接工作多以手工焊為主，自動(dòng)化焊接率僅為30%[1]。如圖1.1所示，傳統(tǒng)的手工焊接會(huì)產(chǎn)生有害氣體和弧光煙塵，對(duì)焊工的身體造成一定的傷害。工人焊接時(shí)需要長(zhǎng)時(shí)間保持某一固定的姿態(tài)，其工作強(qiáng)度較大，難以保持穩(wěn)定的焊接質(zhì)量[2]。因此，用機(jī)器人自動(dòng)焊接代替人工焊接，將成為未來(lái)全球工業(yè)制造發(fā)展的主旋律。機(jī)器人自動(dòng)焊接，如圖1.2所示。圖1.1手工焊接圖1.2機(jī)器人焊接Fig.1.1ManualweldingFig.1.2Robotwelding焊接機(jī)器人工作站是將通用機(jī)器人技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的高度融合，焊接時(shí)控制工裝夾具和變位機(jī)固定工件，通過(guò)圍欄和吸塵裝置保護(hù)人身安全，所有這些配套裝置與焊接機(jī)器人協(xié)調(diào)統(tǒng)一地工作，構(gòu)成了一個(gè)整體。通過(guò)研究設(shè)計(jì)焊接機(jī)器人工作站可以降低廠房成本、節(jié)約能耗、提高工作效率，有利于推動(dòng)我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化和現(xiàn)代化地發(fā)展。工業(yè)應(yīng)用中的焊接機(jī)器人，多為示教型機(jī)器人，這類機(jī)器人通常按事先手動(dòng)示教的路徑重復(fù)焊接工作，在焊接時(shí)由于熱變形會(huì)導(dǎo)致焊縫位置變化，影響焊接效果，缺乏一定的柔性[3]。因此，為弧焊機(jī)器人集成相應(yīng)的傳感器并引入自動(dòng)化控制，從而使弧焊機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自主化、柔性化以及智能化。選用靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)的焊縫跟蹤傳感器，是決定整個(gè)焊縫跟蹤系統(tǒng)精度的重要前提[4]。視覺(jué)傳感器與焊件無(wú)接觸，具有安全可靠的特點(diǎn)，焊接時(shí)它將獲取的焊縫圖像傳送給計(jì)算機(jī)，圖像處理后得到焊縫中心線的位置[5]。通過(guò)調(diào)整焊槍和焊縫中心線的位置偏離，保持焊槍始終沿焊縫中心線運(yùn)動(dòng)，從而使得機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的跟蹤焊縫。1.2焊接機(jī)器人國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀近年來(lái)，隨著自動(dòng)控制理論、自動(dòng)化技術(shù)和集成光電器件的應(yīng)用，焊接機(jī)器人設(shè)備

山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論2得到了巨大地發(fā)展。焊接機(jī)器人的廣泛應(yīng)用，不僅提高了焊接產(chǎn)品生產(chǎn)效率，也改善了工人的勞動(dòng)環(huán)境，降低了工人的工作強(qiáng)度[6]。1.2.1焊接機(jī)器人國(guó)外研究現(xiàn)狀目前，工業(yè)應(yīng)用中的焊接機(jī)器人多采用示教再現(xiàn)功能進(jìn)行焊接作業(yè)，先由用戶操控機(jī)器人沿焊接軌跡示教，存儲(chǔ)每個(gè)動(dòng)作的位姿、運(yùn)動(dòng)參數(shù)和焊接參數(shù)，并自動(dòng)生成完成此任務(wù)的程序[7]。進(jìn)行焊接時(shí)，發(fā)送一個(gè)啟動(dòng)指令，機(jī)器人就可以準(zhǔn)確的重復(fù)示教動(dòng)作，完成給定的焊接作業(yè)[8]。1961年，美國(guó)Unimation公司生產(chǎn)的“Unimate”工業(yè)機(jī)器人，是世界上第一臺(tái)工業(yè)示教機(jī)器人，如圖1.3所示。這臺(tái)工業(yè)機(jī)器人遵照磁鼓上的程序指令工作，按次序堆疊熱壓鑄金屬件，被用于通用汽車的生產(chǎn)線中，可以進(jìn)行搬運(yùn)和焊接等危險(xiǎn)的作業(yè)[9]。圖1.3Unimate機(jī)器人Fig.1.3UnimateRobot1973年，德國(guó)庫(kù)卡公司將“Unimate”機(jī)器人進(jìn)行改造，研發(fā)了世界上第一臺(tái)機(jī)電驅(qū)動(dòng)的六軸機(jī)器人“Famulus”，如圖1.4所示[10]。圖1.4Famulus機(jī)器人Fig.1.4FamulusRobot1974年，瑞典ASEA公司推出了“IRB6”五軸機(jī)器人，它由全電動(dòng)微型處理器控制，其機(jī)械手臂模仿人類的手臂，可以載重6公斤工作[11]。1978年，美國(guó)Unimation公司推出了“PUMA”工業(yè)機(jī)器人，將其應(yīng)用于通用汽車裝配線[12]。截止到2019年底，

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于ANSYS的焊接溫度場(chǎng)仿真分析[J]. 王士軍,孫增光,周永鑫,王海寧,趙士偉.  熱加工工藝. 2020(09)
[2]基于RobotStudio焊接機(jī)器人工作站仿真設(shè)計(jì)[J]. 孫增光,王士軍,孟令軍,王春璐,周永鑫.  機(jī)床與液壓. 2020(05)
[3]CO2氣體保護(hù)焊短路過(guò)渡控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀與展望[J]. 陳濤,薛松柏,孫子建,翟培卓,陳衛(wèi)中,郭佩佩.  材料導(dǎo)報(bào). 2019(09)
[4]基于圖像處理的焊縫實(shí)時(shí)跟蹤技術(shù)研究[J]. 孫增光,王士軍,周永鑫,張臨松,陳偉.  制造技術(shù)與機(jī)床. 2019(05)
[5]云計(jì)算模型下圖像邊緣重疊區(qū)域檢測(cè)方法研究[J]. 王蘋.  內(nèi)蒙古民族大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2019(02)
[6]自適應(yīng)中心加權(quán)的改進(jìn)均值濾波算法[J]. 韓濤,孫科.  通信技術(shù). 2019(01)
[7]預(yù)光滑子正則化求解的圖像修復(fù)策略[J]. 吳文亮,李建軍.  科技通報(bào). 2018(09)
[8]基于ABB機(jī)器人實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的機(jī)床上下料編程與調(diào)試[J]. 吳芬.  山東工業(yè)技術(shù). 2018(20)
[9]焊接機(jī)器人在鋼結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用[J]. 孟慶彪,李偉,張建民,秦建偉,齊杭賓.  金屬加工(熱加工). 2018(09)
[10]焊絲干伸長(zhǎng)量對(duì)堆焊成形效果影響研究[J]. 董杰,許燕,王恪典,周建平,伊里哈木·阿不都熱木.  鑄造技術(shù). 2018(08)

碩士論文
[1]六自由度搬運(yùn)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃及仿真分析[D]. 南永博.陜西理工大學(xué) 2018
[2]六關(guān)節(jié)機(jī)器人離線軌跡規(guī)劃和仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 鄒善席.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)計(jì)算技術(shù)研究所) 2018
[3]新型多指靈巧手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及系統(tǒng)仿真研究[D]. 徐衛(wèi)東.山東科技大學(xué) 2018
[4]焊接機(jī)器人視覺(jué)焊縫跟蹤系統(tǒng)研究[D]. 陳天元.東南大學(xué) 2018
[5]基于機(jī)器視覺(jué)的異型工件機(jī)器人焊接軌跡自動(dòng)生成方法研究[D]. 周仁義.華南理工大學(xué) 2018
[6]基于機(jī)器視覺(jué)的焊接機(jī)器人焊縫識(shí)別與跟蹤系統(tǒng)[D]. 孫文俠.青島科技大學(xué) 2018
[7]基于焊縫激光跟蹤技術(shù)的波紋板焊接機(jī)器人控制系統(tǒng)研發(fā)[D]. 洪亞魯.濟(jì)南大學(xué) 2017
[8]基于視覺(jué)的焊縫路徑識(shí)別與軌跡規(guī)劃[D]. 李華.山東科技大學(xué) 2017
[9]基于ANSYS的低碳鋼高頻感應(yīng)焊接工藝優(yōu)化及實(shí)驗(yàn)研究[D]. 單慧云.重慶理工大學(xué) 2017
[10]移動(dòng)焊接機(jī)器人的軌跡規(guī)劃與跟蹤控制[D]. 孫雙雙.南京理工大學(xué) 2017



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