本文關(guān)鍵詞：弧焊機(jī)器人增材制造成形信息檢測及控制研究　出處：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： GMA-AM 多層多道結(jié)構(gòu) 熔敷道尺寸檢測 成形精度控制

【摘要】：熔化極氣體保護(hù)電弧增材制造(Gas Metal Arc-Additive Manufacturing,GMA-AM)是一種金屬材料增材制造工藝,具有生產(chǎn)成本低、熔敷效率高、靈活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),然而,其熔敷過程易受干擾,熔敷道尺寸容易偏離規(guī)劃值,隨著尺寸偏差不斷累積,后續(xù)熔敷過程有可能無法按照規(guī)劃進(jìn)行,得到的成形件尺寸也會(huì)與規(guī)劃結(jié)果相差甚遠(yuǎn)。因此提高GMA-AM成形精度是一個(gè)亟待解決的問題,本文建立了一套智能GMA-AM系統(tǒng),對多層多道結(jié)構(gòu)GMA-AM成形信息檢測與閉環(huán)控制展開了研究。首先結(jié)合智能GMA-AM的需求,本文基于弧焊機(jī)器人技術(shù)以及主動(dòng)視覺傳感技術(shù),設(shè)計(jì)并建立了一套智能GMA-AM系統(tǒng),該系統(tǒng)能夠在逐道熔敷過程中實(shí)時(shí)檢測熔敷道尺寸信息,在人機(jī)交互界面顯示并存儲(chǔ),同時(shí)具有操作者在線調(diào)控熔敷規(guī)范參數(shù)的接口,支持人機(jī)協(xié)作,操作者和機(jī)器都可以對熔敷過程進(jìn)行決策,為實(shí)現(xiàn)熔敷道尺寸閉環(huán)控制打下了良好基礎(chǔ)。在熔敷過程中采用META線結(jié)構(gòu)光傳感器提取熔敷道截面輪廓信息,開發(fā)了一套基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)的多層多道GMA-AM熔敷道尺寸實(shí)時(shí)檢測算法,根據(jù)結(jié)構(gòu)光條紋形態(tài)學(xué)特征,從點(diǎn)云數(shù)據(jù)中提取熔敷道頂點(diǎn)以及焊趾特征來計(jì)算熔敷道高度、熔敷道寬度以及熔敷道中心距,并結(jié)合熔敷道截面積信息對其加以修正,使檢測結(jié)果更接近實(shí)際值。通過階躍試驗(yàn)辨識了熔敷道尺寸與熔敷規(guī)范參數(shù)之間的傳遞函數(shù),制定了以“控制熔敷道寬度為主要目標(biāo),控制熔敷道高度與熔敷層表面平整度為次要目標(biāo)”的控制策略,結(jié)合人機(jī)協(xié)作控制思想,設(shè)計(jì)了由熔敷速度控制熔敷道寬度的單神經(jīng)元PI控制器以及由熔敷電壓調(diào)整熔敷道高度的經(jīng)驗(yàn)規(guī)則控制器,同時(shí)由操作者調(diào)整熔敷道中心距,保證各個(gè)熔敷道平整搭接。最后,進(jìn)行了多層兩道結(jié)構(gòu)的閉環(huán)控制熔敷試驗(yàn),成形件熔敷道寬度偏差小于0.5mm,高度偏差無明顯積累,同時(shí)熔敷層上表面平整,表明采用本文所設(shè)計(jì)的多層多道GMA-AM熔敷道尺寸控制器能夠保證成形件尺寸與規(guī)劃結(jié)果相吻合,達(dá)到了提高GMA-AM成形精度的目標(biāo)。
[Abstract]:MIG arc increasing material manufacturing (Gas Metal Arc-Additive Manufacturing, GMA-AM) is a kind of metal material increase in material manufacturing process, has low production cost, high deposition efficiency, flexibility and other advantages, however, the melting process is vulnerable to interference, deposited Chi Cunrong easy to deviate from the value of planning, with the continuous size deviation the accumulation of subsequent deposition process may not be carried out according to the plan, the forming size will vary greatly with the planning results. Therefore, improving the forming accuracy of GMA-AM is a problem to be solved urgently. In this paper, a set of intelligent GMA-AM system is established, and the information detection and closed loop control of multi-layer and multi-channel GMA-AM forming is studied. Firstly, combined with the GMA-AM requirements, the arc welding robot technology and active vision sensing technology based on the establishment of a set of intelligent GMA-AM system design and the system can gradually deposited in the process of real-time detection of weld size information in the man-machine interface display and store at the same time, the operator has online regulation of cladding parameters interface, support man-machine collaboration, the operator and the machine can make decision on the deposition process, in order to achieve closed-loop control of cladding size and lay a good foundation. In the deposition process of weld cross section contour information extraction using META line structure light sensor was developed based on the real-time multi pass GMA-AM cladding size detection algorithm of point cloud data, according to the morphological characteristics of structured light stripe extraction, cladding road vertex and weld toe feature from point cloud data to calculate the cladding height, width and cladding cladding road center distance, and combined with the weld cross section area of the corrected information, making the results more close to the actual value. Through the step test identification of the transfer function between the cladding channel size and cladding parameters, to set up control weld width as the main target, the control strategy of cladding height and smooth surface cladding layer as a secondary target, combined with collaborative control thought, design of a single neuron PI the controller consists of melting speed control cladding width and cladding by voltage adjusting cladding height controller experience road rules, at the same time by the operator to adjust the weld road center distance, to ensure the smooth lap weld. Finally, the two closed-loop control structure of multilayer cladding forming test, weld width deviation is less than 0.5mm, the height deviation without obvious accumulation, and the cladding layer on the surface, show that the designed multi-layer cladding GMA-AM controller can guarantee the size of parts size and planning results GMA-AM, to improve the forming accuracy of target.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG409;TP242

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7 韓慶t，

本文編號：1344079