开放式管道插接专用焊接机器人控制系统

针对管道插接形成的空间相贯线焊缝,开发了一套基于PC+PMAC模式的开放式焊接机器人控制系统.提出以焊缝位姿信息为基准的焊枪轨迹控制、焊枪姿态控制和焊接工艺参数控制的三位一体逻辑控制模式,实现了真正意义上的焊接机器人运动与焊接电源参数的集成化控制.提出连续参数控制和规划参数控制两种控制方法,建立了分层递阶结构的控制系统软件,实现了焊接过程的状态检测.结果表明,该控制系统适应性强,系统运行平稳可靠,能够很好的完成空间相贯线的焊接任务.     

管内锚固式相贯线专用焊接机器人

管道插接相贯线焊缝是典型的、复杂的空问焊缝.针对管道插接焊缝的特殊焊接工艺要求,采用串并联混合方式设计了一种新型的5自由度焊接机器人.机器人以管道内壁为锚固对象,实现了机器人锚固、运动机构、焊枪姿态调节机构和送丝机构的一体化设计.机器人利用3个关节对焊枪位置进行控制,利用2自由度的自动定心手腕机构对焊枪进行姿态控制,实现了焊枪位置和焊枪姿态的独立控制.针对该专用焊接机器人,建立了焊接机器人的运动学模型,给出了机器人运动学模型解法.实际焊接试验表明,该焊接机器人锚固牢固、定位准确,焊接过程可控性好,控制模型能够满足空间相贯线焊缝的焊接工艺要求.     

大型相贯线埋弧焊接工艺研究及焊枪姿态建模

在分析了埋弧焊中焊枪姿态对焊接质量和焊缝成形影响的基础上,建立了焊缝焊枪的统一模型,并成功地将其应用于相贯线埋弧焊缝中,这样可以有效地减少相贯线埋弧焊接机器人控制过程中的运算量;通过对相贯线埋弧焊接过程中熔滴受力和熔池动态平衡的分析,总结出在大型相贯线埋弧焊接中的关键工艺参数,分析结果为大型相贯线埋弧焊接机器人的结构设计和控制算法设计提供了理论基础.     

管道插接相贯线专用焊接机器人

管道插接相贯线焊缝是典型的、复杂的空间焊缝.针对管道插接焊缝的特殊焊接工艺要求,采用串并联混合方式设计了一种新型的5自由度焊接机器人,实现了机器人锚固、运动机构、焊枪姿态调节机构和送丝机构的一体化设计.设计了2自由度的自动定心手腕机构,实现了焊枪位置和焊枪姿态的独立控制,建立了专用焊接机器人的运动学模型.针对通用型的相贯线模型,建立了焊枪位置、焊枪姿态和焊接速度的实时控制数学模型.结果表明,该焊接机器人锚固牢固、定位准确,焊接过程可控性好,控制模型能够满足空间相贯线焊缝的焊接工艺要求.     

圆管斜交偏置相贯线焊缝轨迹跟踪的实现

两圆管斜交偏置相贯线是复杂的空间曲线,为实现相贯线焊缝轨迹跟踪,建立了两圆管斜交偏置相贯线的数学模型,推导出相应的可控步长实时插补算法。基于所建相贯线的数学模型和插补算法设计了一套圆管斜交偏置相贯线焊缝轨迹跟踪控制系统。通过焊接实验验证,所设计的控制系统能够控制焊枪跟踪相贯线的空间曲线轨迹,且控制精度较高,可以满足相贯线焊缝自动焊接的要求。     

双机器人协调焊接任务规划及仿真

针对复杂曲线焊缝,对一台机器人夹持待焊接的工件,另一台机器人对物体进行焊接的双机器人协调焊接运动问题展开研究,建立了双机器人协调焊接坐标系,采用非主从式运动学轨迹规划,给定待焊接物体上某一点u的位姿,通过点u到焊接机器人和夹持机器人工具末端的两个约束矩阵,分别计算得到焊接机器人和夹持机器人的末端轨迹;焊接过程采用船形焊缝约束,保证焊枪与焊缝在弧焊过程中始终处于接头成形良好的位置,建立双机器人协调焊接Solidworks-SimMechanics仿真平台,并对一个管道直角钢制弯头的协调焊接进行了运动学轨迹规划和仿真.结果表明,建立的平台能精确和有效地对双机器人协调焊接运动进行任务规划和分析,机器人运动轨迹与规划的轨迹一致.     

双焊枪同步联动焊接系统建模与仿真分析

钢铝复合散热器多立管、避障相贯线焊接时,采用双焊枪同步联动焊接方式.在自主研发避障式双焊枪四轴复合联动自动焊接机过程中,建立T型圆柱管相贯线焊缝以及焊枪姿态的数学模型.应用VC++编程推导出插补周期内焊枪转角与时间的对应关系,根据双焊枪同步联动焊接系统末端执行器所要完成的轨迹特点,进行轨迹规划,在Pro/E环境下建立焊接系统的三维模型,进行运动仿真,检查焊枪运动是否与散热器铝翼干涉.结果表明,相贯线焊缝以及焊枪姿态的数学模型正确,能很好地完成相贯线处的焊接,提高了生产效率和焊接质量.     

双焊枪同步联动焊接系统建模与仿真分析

钢铝复合散热器多立管、避障相贯线焊接时,采用双焊枪同步联动焊接方式.在自主研发避障式双焊枪四轴复合联动自动焊接机过程中,建立T型圆柱管相贯线焊缝以及焊枪姿态的数学模型.应用VC++编程推导出插补周期内焊枪转角与时间的对应关系,根据双焊枪同步联动焊接系统末端执行器所要完成的轨迹特点,进行轨迹规划,在Pro/E环境下建立焊接系统的三维模型,进行运动仿真,检查焊枪运动是否与散热器铝翼干涉.结果表明,相贯线焊缝以及焊枪姿态的数学模型正确,能很好地完成相贯线处的焊接,提高了生产效率和焊接质量.     

基于需求设计的并联结构相贯线焊接机器人

相贯线焊接接头是一种复杂的空间曲线焊缝形式,给焊接运动控制提出了较高的要求.本研究从相贯线数学模型出发,运用D-H方法建立运动学逆解模型,基于整体考虑实际焊接需求的机构设计与简化控制策略思想,提出一种具有四自由度的并联式焊接机器人实现整体旋转、升降及焊枪手腕机构的解耦控制.以一种斜插相贯线轨迹为例,通过运动仿真,初步验证了所设计的机构及控制策略的正确性.最终制作出并联结构相贯线机器人实物.本研究设计的机器人具有小型化、高刚度、运动解耦的特点,为实现精确的运动轨迹控制提供硬件准备.     

基于空间等距线的焊接机器人轨迹优化

针对球管相贯焊缝焊接机器人多道多层焊接中示教时间过长的问题,开展了等距线法机器人焊接轨迹规划的研究,提出了一种基于B样条空间等距线的轨迹优化方法. 在机器人轨迹规划中,将前一道机器人焊接时局部修改过的轨迹投影到理论轨迹的拟合平面,将拟合平面上计算得到的投影曲线法向量作为求解下一道等距线轨迹的实际轨迹法向量;在指定端点切矢条件下,利用最小二乘法生成B样条曲线以逼近等距线,利用等距线生成机器人运动轨迹,从而有效地减少示教时间. 结果表明,利用该方法得到的机器人焊接轨迹能够满足球管相贯焊缝焊接要求.