多层多道焊机器人离线编程路径规划

面向机器人多层多道焊接轨迹人工示教编程效率低、难度大的问题,为了提高焊接质量与效率,基于OpenCASCADE建模引擎,开发多层多道焊机器人离线编程软件,从工件模型中提取焊缝信息,取代在线示教操作。提出一种用户自定义焊层焊道数目的路径规划算法,确定每个焊道的空间位置、焊接速度,同时规划焊枪末端姿态,避免与工件发生碰撞。通过机器人加工仿真运动,表明各个焊道位置准确、姿态平顺,验证了路径规划的正确性与可行性,并在实际焊接试验中获得良好的焊接效果。     

集成虚拟结构光传感器的焊接机器人离线编程技术

针对传统现场示教型的焊接机器人线结构光视觉传感器的应用缺点,旨在通过离线编程技术进行解决.首先对传感器离线编程系统进行了架构设计,其次根据传感器的成像原理开发了仿真传感器的自动建模技术,并进一步讨论了针对焊接仿真对象进行特征轮廓的提取,最后介绍了如何将编程结果应用于实际的焊接特征识别,分别对复杂结构件的焊缝跟踪和焊缝起...     

核电站特殊接管座(BOSS头)焊缝缺陷处理

通过对核电站特殊接管座(BOSS头)焊缝中产生缺陷的原因进行分析,制订了焊缝缺陷处理的方案,并增加了非标检测方法。结果表明:按照所制订的缺陷处理方案进行修复的焊缝,符合现行相关标准规范的要求。同时,针对新制作的BOSS头从技术和管理角度制订改进措施,落实到BOSS头在工厂预制及现场安装阶段的制作中,确保核电站BOSS头焊缝的质量,为后续核电站同类型结构部件的制作提供重要的借鉴。     

柔性轨道全位置焊接机器人研究

针对钢结构现场焊接的工程实践,开发出系列柔性轨道套位置焊接机器人,可选用直导轨、圆导轨、柔性轨道,实现各种复杂曲面的全位置焊接;设计出在线焊缝轨迹示教、在线全位置焊接参数控制、离线焊接参数设置等智能控制程序,并开发出自主学习开放式专家系统,可适应不规则焊缝的轨迹跟踪,实现多层多道焊及全位置焊的自动化焊接.实践表明,该焊接机器人能够较好完成复杂工件的多种焊缝的现场焊接工艺要求.     

核电厂BOSS头焊缝的无损检测要求

结合核电厂BOSS头焊缝的结构形式和预制成型工艺,对RCC-M规范《压水堆核岛机械设备设计和建造规则》中对BOSS头焊缝无损检测要求的合理性和适用性进行探讨,为压水堆核电厂BOSS头焊缝无损检测的改进提供建议。     

基于离线编程技术的机器人焊接干涉仿真研究

由于雷达底座具有复杂的内腔结构,在进行机器人焊接生产时容易出现机械结构对机器人手臂的干涉。本文采取KUKA Sim Pro仿真软件,应用离线编程技术,对雷达底座进行了机器人焊接的干涉仿真研究。模拟发现在底座内部的焊缝,特别是支撑板与圆筒连接的焊缝,容易出现干涉现象,机器人手臂不能正常到达;在底座外围的焊缝,不会出现干涉现象。与实际的机器人焊接过程进行对比发现,模拟过程中焊接机器人运行轨迹与现场实际焊接过程中记录的轨迹基本吻合,发生干涉的位置也基本一致。由此证明可以用软件的模拟仿真来指导实际产品的机器人焊接生产,提高焊接生产效率,减少焊接缺陷。     

核电厂BOSS头焊缝缺陷处理及质量改进

分析核电厂部分BOSS头焊缝存在未熔合、夹渣、气孔等超标缺陷问题,确定了BOSS焊缝缺陷产生的原因主要为焊工经验欠缺、焊接过程实施和控制不当等。考虑缺陷情况和现场条件等因素,制定了挖补返修、管件更换、Overlay堆焊修复、评估与监控等缺陷处理方案。根据经验总结,提出了BOSS头焊缝坡口角度、焊接工艺和无损检验的优化建议,降低了BOSS头焊缝缺陷产生几率,提升了核电厂的安全性和经济性。     

钢结构全位置焊接机器人的研究与开发

介绍了一组适用于钢结构焊接的GDC型全位置焊接机器人.该焊接机器人具有在线焊缝轨迹示教、在线全位置焊接参数示教、离线焊接参数设置等智能控制手段,可适应不规则焊缝的轨迹跟踪,实现多层多道焊及全位置焊的自动化焊接,并可灵活方便地完成多台焊接机器人的焊接参数设置.GDC-1型焊接机器人已成功应用于"奥运鸟巢工程"现场焊接,可在建筑铜结构焊接工程中推广应用.     

中厚板V形坡口多层多道焊机器人焊接技术研究

针对采用在线示教方式的中厚板V形坡口多层多道焊机器人焊接工艺进行了研究,结合机器人程序中的偏移指令设计了一种新的多层多道焊机器人焊接方法。通过对机器人焊接顺序、焊接路径进行规划,利用简化的焊道截面计算出各个目标点的偏移量,完成对机器人程序的编写。利用机器人离线编程软件Robot Studio以及实际的焊接设备对所提出的方法进行了试验验证。结果表明,该方法可有效减少示教次数,提高焊接效率,焊接后的V型坡口板填充效果以及焊缝成形良好。     

核电站核一级BOSS头焊缝缺陷的处理

经排查国内压水堆核电站一回路压力边界核一级BOSS头焊缝存在大量未熔合、夹渣、气孔等缺陷。对BOSS头焊缝缺陷的类型、位置、原因进行分析,制定了打磨+补焊和切割+更换两种处理方案,设计并开发了专用工具,攻克了打磨剩余壁厚控制、切割防异物控制和焊缝背面充氩保护等技术难题,在宁德、福清、防城港和昌江等核电站成功应用,较好地完成了核电站核一级BOSS头焊缝缺陷处理工作,为核电站BOSS头及类似结构焊接缺陷的处理提供参考依据。     

焊缝跟踪系统的轨迹再现

使用等速送丝系统配合恒压或缓降外特性的焊接电源进行焊接时,由于电弧的自调节作用,弧长的变化可以引起电弧参数的变化,而电弧参数和焊缝的位置成几何关系.针对离散积分求差值的焊缝跟踪方法在多层多道焊时难于获取电弧对中信号的问题,对第一层采集的轨迹信号利用最小二乘法实现了焊缝轨迹的优化再现.使用Delphi软件编程实现了直线焊缝的拟合计算和显示,并分析了拟合直线和实际焊缝之间的误差,误差产生的原因以及修正方法.     

核电厂薄壁不锈钢管道BOSS头焊缝在线维修技术研究

为解决在运核电厂无法隔离的BOSS头焊缝在线修复问题,设计了在不去除原焊缝缺陷情况下的堆焊修复方案,并采用手工钨极氩弧焊工艺对薄壁不锈钢管道上BOSS头焊缝在排空以及带水带压条件下进行堆焊返修,通过理化性能分析、金相检验以及相控阵超声波检验模拟仿真、试验,评价所开发的修复方案、工艺和堆焊层质量。结果表明:设计的堆焊返修方案可行,可在核电厂20 h的窗口期内完成焊接返修,所开发的焊接工艺,通过控制焊接熔深可避免焊接过程中冷却介质的泄漏并获得组织和力学性能满足要求的焊缝,为电厂薄壁管道在线维修提供了一种新的选项,提升电厂的安全性和经济性。     

中厚板复杂焊缝机器人自动跟踪系统

针对中厚板复杂焊缝轨迹变化的不确定性、焊枪位姿难以实时调整的问题,开发了一套用于中厚板复杂焊缝自动焊接机器人自动跟踪系统。利用激光位移传感器采集复杂曲线焊缝信息,建立工件坐标系,根据采样点对焊缝路径进行函数拟合,使得焊缝路径的曲线轨迹变得圆滑连续。根据曲线轨迹函数采用齐次坐标变换矩阵实时改变焊枪位姿,并结合导轨和机器人的运动,完成复杂焊缝曲线轨迹的插补。根据多层多道焊的焊接工艺要求,确定各焊道的偏移量,实现轨迹再现,完成中厚板复杂焊缝的多层多道自动跟踪。     

厚板V形坡口机器人填充焊接工艺研究

针对厚板V形坡口的焊缝宽、母材厚、焊接轨迹曲线与待焊工件焊缝中心线不一致等问题,设计了一套摆动焊接程序,在机器人离线编程软件中进行工作站建模、离线编程、运动轨迹仿真,仿真结果满足试验要求。使用六轴机器人、Fronius焊机等搭建试验系统,采用经典的单一变量控制理论,选择最优焊接参数。使用厚度为18mm的低碳钢板,对V形坡口进行多次填充焊以及盖面焊。试验结果表明,焊接工艺良好,V形坡口两侧的母材熔合情况良好,未见焊缝塌陷、层间未熔合和咬边现象发生,焊缝两边无间隙,焊缝成形呈"鱼鳞纹"状。     

厚板多层焊接的焊缝位置修正

针对中厚板多层多道焊接示教繁琐且焊缝坡口会随焊接层数和道数的增加而产生变形的问题，基于激光视觉的机器人中厚板焊接系统，提出一种多层多道和多层单道焊缝位置修正方法。通过在每层焊接之后重新扫描焊缝以获取当前焊缝的三维信息，提取焊缝信息特征并对焊道位置进行修正，以重新设定下一层焊道的起点与终点位置。通过V型厚板多层单道焊接实验与焊缝三维模型焊后分析表明，对焊缝位置进行修正可有效消除由于焊接过程中变形带来的影响，厚板焊接盖面层焊缝余高可平均控制在2 mm以内，提高工业机器人对多层焊接的适应性。     

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.     

空间中厚板相贯线轨迹多层多道机器人焊接系统

管管相贯的相贯线轨迹的机器人自动化焊接是锅炉、压力容器及相关行业的难题,介绍了空间中厚板相贯线轨迹多层多道机器人焊接系统的构成、工作原理。包括:作业对象的模型、焊道数据、系统软件,机器人系统的构成、离线编程、电弧跟踪原理及纠偏应用等。     

基于虚拟现实的焊接机器人工作站离线编程系统

在自动焊接应用中,离线编程焊接机器人通常具有一定的控制局限性。结合虚拟现实技术搭建了一套焊接机器人工作站,通过开发离线编程系统,简化机器人控制方式、灵活调整视角和自动规划焊接轨迹等,提升了焊接机器人离线编程效率。开发了同点异线焊缝识别算法,实现了单机器人的轨迹规划功能。基于焊枪基准姿态,分析横焊、平焊、立向上焊和立向下焊的焊接姿态,实现全位置焊接姿态规划。增加KBR-2Z500双轴变位机,实现多轴联动的复杂轨迹规划功能,研究了机器人运动与变位机运动的耦合与解耦问题,达成焊接机器人工作站协同运动规划。通过现实空间完全复现虚拟环境下的空间曲线焊接轨迹规划实验,验证了工作站离线编程系统的交互性、可行性和可靠性。     

机器人自动脉冲TIG焊J形坡口焊缝填充策略

核电压力容器封头由半球形封头和多个圆管相贯构成,连接的焊缝为J形坡口,轨迹是球管相贯的空间曲线,位于封头内部.由于该焊缝的特殊性,目前普遍采用手工焊接,质量与效率不佳.文中针对核电压力容器封头J形坡口的机器人自动焊接技术提出了一种多层多道焊填充策略.通过焊接结构分析,确定了J形坡口的焊接工艺分区,提出了设定焊接层数、道数的焊接轨迹规划方法,进而提出了焊接工艺参数的设定规则并据此对焊缝形状进行控制.结果表明,应用文中提出的焊缝填充策略及焊缝形状控制方法可获得良好的焊缝成形.     

接管座焊缝缺陷分析及修复

文中以宁德、阳江核电厂运行和调试期间发现反应堆冷却剂系统多个接管座焊缝(BOSS头)存在超标缺陷、部分焊缝出现泄漏为例,分析接管座焊缝的焊接特点以及常见的焊接缺陷;阐述接管座焊缝母材的力学性能及所用焊接工艺的匹配性;解析接管座焊缝发现缺陷后修复过程控制的难点、重点,为其他核电厂处理类似接管座焊缝缺陷提供参考。