基于轨迹可达性的盾构机焊接工作站结构优化

文中从机器人焊接工件时的轨迹可达性入手,通过模拟仿真方式分析了盾构机零部件工作站结构的布局问题,并进行机器人焊接工作站优化,实现了大部分零部件的焊接生产,凸显了机器人焊接的柔性化,证明了通过模拟仿真可以实现机器人焊接工作站布局优化,为机器人焊接工作站的设计及生产提供指导。     

盾构机盾体结构焊接自动化改造升级及模块化生产

机器人焊接常用于大批量标准件的生产,但因在线示教编程时间长等原因在非标件或小批次生产中受到很大限制。随着重工等行业对于生产自动化需求的日益提高,利用机器人焊接工作站自动化、柔性化等特点,对大型非标产品盾构机盾体生产进行了模块化设计,根据产品结构特点和尺寸特征进行了工作模块划分,优化成不同的焊接工作站,即盾体拼焊与组装工作站和多个零部件焊接工作站,实现了其自动化改造升级及模块化生产,大大提高生产效率、产品质量。为大型非标产品的自动化改造升级提供范例。     

面向盾构机制造的移动式焊接机器人的研制

针对盾构机盾体焊接特点研制了适用于盾构机焊接的移动式焊接机器人系统。根据机器人焊接作业需求,设计成分体式结构,焊接机头小巧,方便搬运及安装。该焊接机器人适用于横焊、平焊、立焊3种位置焊接模式,并可以对不同的焊接过程参数进行分类管理;具有多层多道焊的"坡口规划"及焊缝示教等功能,可满足盾构机厚板多层多道自动化焊接。利用研制的移动式焊接机器人在盾构机制造现场进行工艺焊接试验,试验结果证明,该移动式机器人能够满足盾构机盾体厚板焊缝自动焊接要求。     

盾构机中厚板的自动化焊接

针对盾构机关键零部件焊接特点,使用弧焊机器人对50 mm厚Q345D低合金钢板进行对接焊试验,寻找合适的自动化焊接工艺。结果表明,利用自动化焊接技术与深熔焊技术,在对接间隙小于2 mm,钝边2～3 mm,并使用小喷嘴进行打底焊接时,能够获得优质的焊接接头,可实现盾构机变速箱产品的自动化焊接。     

汽车零部件点焊机器人工作站设计与应用

以汽车零部件左、右前轮罩总成及后地板左、右纵梁总成自动化焊接生产为例,详细介绍点焊机器人工作站的设计思路,包括点焊机器人工作站的技术要求、组成与特点以及电气控制系统等,重点分析点焊机器人工作站安全系统、焊接夹具系统及水气系统的工作原理,最后简要介绍点焊机器人工作站使用情况。实践证明,所设计的4个点焊机器人工作站操作方便、焊接质量好、生产效率高,完全能够满足左、右前轮罩总成及后地板左、右纵梁总成自动化焊接要求。该点焊机器人工作站设计理念对机器人工作站及自动化生产线的设计及应用具有一定参考和借鉴作用。     

盾构机结构件机器人多层多道焊关键技术

盾构机作为先进的大型工程装备在隧道施工中得到广泛应用,其与普通工程机械有两个明显的不同之处,一是盾构机重要结构件属于超厚钢板,焊接工作量很大;二是为了更好地适应隧道地质条件,结构件均采用针对性的设计。这导致每个结构件的形状、尺寸、重量乃至结构形式都不相同,从而给机器人焊接的实施带来挑战。为了实现盾构机结构件超厚钢板多层多道机器人焊接,需要解决焊接变形与应力、焊缝传感与跟踪、离线编程示教,以及多机器人协同焊接等关键技术。对于盾构机结构件机器人焊接的未来发展而言,通过接头图形自动生成、坡口智能规划等技术加强计算机辅助焊接工艺功能、融合虚拟现实等多种技术手段提升焊接过程监测水平,以及大力开发针对具体应用的焊接工艺规范数据库等,将是重要方向。     

盾构机结构件机器人多层多道焊关键技术北大核心

盾构机作为先进的大型工程装备在隧道施工中得到广泛应用,其与普通工程机械有两个明显的不同之处,一是盾构机重要结构件属于超厚钢板,焊接工作量很大;二是为了更好地适应隧道地质条件,结构件均采用针对性的设计。这导致每个结构件的形状、尺寸、重量乃至结构形式都不相同,从而给机器人焊接的实施带来挑战。为了实现盾构机结构件超厚钢板多层多道机器人焊接,需要解决焊接变形与应力、焊缝传感与跟踪、离线编程示教,以及多机器人协同焊接等关键技术。对于盾构机结构件机器人焊接的未来发展而言,通过接头图形自动生成、坡口智能规划等技术加强计算机辅助焊接工艺功能、融合虚拟现实等多种技术手段提升焊接过程监测水平,以及大力开发针对具体应用的焊接工艺规范数据库等,将是重要方向。     

城轨门弧焊机器人工作站技术经济分析

以南京康尼机电新技术公司手工焊接的城轨门铝镁硅合金框架为研究对象,针对城轨门产品型号、规格、品种多,多挡条装夹以及实现焊接自动化困难等特点,在引进日本安川UP6工业机器人本体及焊接装置的基础上,进行城轨门框架弧焊机器人工作站的开发研制.在确定工作站研究目标与内容的基础上,进行域轨门焊接机器人工作站基本组成与工艺分析、方案论证及技术经济分析.论证了工作站工艺方案的可行性,对方案的技术性、经济性指标进行讨论分析,与现行手工焊接方案进行对比,为企业正确决策提供了依据.本项目不仅提升了企业城轨门设计制造的技术水平,且成为企业现代先进制造工艺与装备在工程应用中的一个亮点.     

焊接机器人在盾构机刀盘部件制造中的应用

针对盾构机刀盘部件类型多样、结构复杂、焊缝众多、尺寸差异显著的特点,开发了机器人焊接系统,。该机器人焊接系统采用双工位、配置了焊接数据库,并可以通过三维离线编程软件进行示教,从而显著提高了机器人的编程效率和使用效率。进行了盾构机中心刀梁、刀箱机器人焊接试验,试验获得的焊接工艺参数已成功地应用于生产实践之中,焊接过程稳定高效且焊缝美观、一致性好。结果表明,该机器人焊接系统因为能够大幅度降低劳动强度、改善劳动环境、提高焊缝质量、提升焊接生产效率,将在中心刀梁、刀箱、扭腿等刀盘部件的制造,以及盾构机管片拼装机的制造等众多场合中发挥重要作用。     

双层床架焊接机器人工作站的设计

机器人焊接工作站是指以焊接机器人为核心,可以实现工件快速装夹、变位的自动化生产单元。针对床架结构的焊接要求,提出一种以弧焊机器人为核心的焊接自动化工作站,设计了翻转变位机、移动滑轨、工装夹具等周边设备。试验表明:该焊接工作站可以满足不同型号床架的焊接工艺要求。对工作站的组成、床架焊接工艺、翻转变位机和工装夹具设计、电气控制等内容进行了详细介绍。     

与弧焊逆变器兼容的高频引弧器的研究

本文介绍一种能与弧焊逆变器良好兼容的新型高频引弧装置。文中分析了该引弧器的原理以及影响引弧高频强度的因素及其调节，试验结果表明，该装置引弧容易，控制调节方便，并实现了高频主电路的无触点切断。     

The characteristics of welding currents in a rotating arc lead tandem GMAW process and the weld-seam tracking

Tandem gas metal arc welding (T-GMAW) process shows a high deposition rate that up to three times of the single electrode GMAW,so the welding speed could be significantly increased in this process.However,the majority of this process applications are based on the pre-programmed robotic welding,which does not allow them to track the seam real-time during welding.Rotating arc sensor,sensing the seam position by detecting the changing of welding currents,has been widely adopted in the automatic robot welding process.It is proposed in this paper to integrate the rotating arc sensor with a trailing torch to develop a new approach of rotating arc lead tandem gas metal arc welding (RLT-GMAW) process.The characteristics of the welding currents in the proposed new welding process were firstly studied,and then a self-turning fuzzy control seam tracking strategy was developed for the mobile robot automatic welding.The experimental results showed that the proposed RLT-GMAW process had an excellent seam tracking performance and high welding deposition rate.Even if there were some electromagnetic interactions between the two arcs,the deviation of the welding seam could also be reflected by the fluctuation of the welding currents on the leading arc once the correct welding parameters were selected.Based on the detected deviation,the welding tracking experiments showed that the proposed self-turning fuzzy controller had a good performance for the RLT-GMA W process seam tracking.     

精密脉冲TIG焊接中的弧长跟踪技术

在研究小电流脉冲TIG焊接弧压与弧长对应关系的基础上 ,提出了一种新的基于硬件电路的弧长传感与控制技术 ,并建立了相应的弧长跟踪系统。工艺试验表明 ,采用该技术可实现较宽电流范围内的脉冲TIG焊及直流TIG焊的弧长跟踪控制 ,在平均焊接电流 2 0A ,弧长给定为 1mm时的弧长跟踪静态误差为± 0 .1mm。整个系统控制精度高 ,动态响应快 ,运行可靠。该技术较好地解决了常规的弧长跟踪方法所无法解决的复杂曲面薄壁不锈钢试件焊接过程中的弧长跟踪问题 ,取得了较好的工艺效果     

莱姆（LEM）电流传感器在弧焊逆变器研究中的应用

本文介绍LEM电流传感器的结构,工作原理及其在弧焊逆变器研究中的应用。     

无辅助光源图像法TIG焊焊缝跟踪传感系统

焊接过程中焊炬自动跟踪焊缝对保证焊接质量,提高自动化程序有着极其重要的实际意义。焊缝自动跟踪技术的关键是焊缝位置的传感方法,本文在深入研究ＴＩＧ焊电弧发光行为的基础上,结合的实际的焊接工况,建立了一套利用电弧弧光检测焊缝位置的图像传感系统。该系统在硬件方面解决了图像采集与焊接电流的同步以及图像品质的提高等问题,在计算机软件方面解决了阀值与图像品质相匹配以及焊缝位置的提取等问题。生产实际应用结果表明     

应用于遥控焊接的激光视觉传感辅助遥控示教

提出了用于遥控焊接的激光视觉传感辅助遥控示教技术.克服了基于立体视觉显示遥控示教的缺点,操作者工作强度减轻.通过激光视觉传感提取焊缝特征点作为示教点,提高了识别精度.空间鼠标作为远端焊接机器人的手控器,提高了操作的灵活性.实现了对平面曲线焊缝和复杂空间焊缝的遥控示教.结果表明,此技术可以大大减少操作者的示教时间;示教路径精确;焊接过程自动执行,避免了远程操作的时间延迟影响,对遥控焊接在实际工程的应用有较高的价值.     

单电源双丝埋弧自动焊研究

单电源双丝埋弧自动焊是一种高熔敷速率、高焊接速度、低热输入的埋孤焊方法.通过改变焊丝排列方式和丝间距,其焊缝成形、熔深/熔宽、稀释率可得到更充分的调节.既可适用于稀释率要求较低的耐磨或耐腐蚀表面的埋弧堆焊,亦可适用于各种对接、角接焊缝的单道或多道高速埋孤焊.简述了这种焊机的结构要点,指出了电源及送丝系统的合理配置要求.     

无辅助光源图像法TIG焊焊缝跟踪传感系统

焊接过程中焊炬自动跟踪焊缝对保证焊接质量 ,提高自动化程度有着极其重要的实际意义。焊缝自动跟踪技术的关键是焊缝位置的传感方法 ,本文在深入研究TIG焊电弧发光行为的基础上 ,结合实际的焊接工况 ,建立了一套利用电弧弧光检测焊缝位置的图像传感系统。该系统在硬件方面解决了图像采集与焊接电流的同步以及图像品质的提高等问题 ,在计算机软件方面解决了阈值与图像品质相匹配以及焊缝位置的提取等问题。生产实际应用结果表明 ,该系统在检测精度、处理速度、稳定性、可靠性及实际工况的适应性等方面完全满足高质量焊缝对焊接过程自动对中的要求。     

弧焊机器人结构光视觉传感焊缝跟踪

建立了弧焊机器人视觉传感焊缝跟踪系统,重点研究了跟踪路径提取算法和焊缝跟踪的实现策略。采用传感器引导机器人运动的控制方式,为克服前视距离的影响,提取的焊缝跟踪点信息在跟踪过程中不是立刻被使用的,而是存储在循环队列结构中,要等到焊枪到达该点附近时才能用到。计算出的机器人驱动向量使焊枪向焊缝的中心点方向调整,并按照给定的步长运动,使其始终沿焊缝方向向前运动,实现沿焊缝的自主跟踪。结果表明,通过对焊枪位置及绕焊枪旋转角度的调节,实现了S形曲线焊缝的实际跟踪,跟踪过程平稳、精确。