小型移动焊接机器人结构设计

针对狭窄空间自动焊接问题,设计了一种小型移动焊接机器人机构.根据机器人结构的运动特点,运用模块化设计方法,把机器人机构分为轮式移动平台、焊炬调节机构和电弧传感器三部分.其中,轮式移动平台采用三轮式差速驱动结构形式,底部安装一可调磁吸附力装置,且控制器集成于移动平台上;焊炬调节机构由十字滑块和焊炬连接装置组成,十字滑块由两电机分别驱动,实现焊缝水平和高低方向精确跟踪;电弧传感器采用圆锥摆形式,且与焊枪设计成一体,使用方便.同时,建立机器人运动学方程,并对直角焊缝不同的转弯中心进行分析,确定水平滑块的行程参数,为机器人的焊缝跟踪控制提供参考.结果表明,该机器人机构满足弯曲焊缝跟踪要求,焊接质量良好.     

基于旋转电弧填丝TIG焊焊缝跟踪信号处理研究

设计了旋转电弧TIG焊接焊缝跟踪系统,将旋转电弧传感器应用于TIG焊接,利用旋转电弧扫描焊缝,通过采集、处理焊接电压的变化实现焊缝的跟踪。对实际焊接电压信号进行了分析,提出了数字滤波器和小波滤波器相结合的方法,建立了旋转电弧TIG焊接电弧高度与电压的模型。试验结果表明,设计的滤波算法实用性好,可靠性高,能有效地识别旋转电弧填丝TIG焊接高度的变化,为焊缝跟踪打下基础。     

基于旋转电弧的GTAW填丝焊熔滴过渡数值模拟

旋转电弧传感器的使用增加了焊接过程的变量。旋转电弧与其他因变量之间的耦合,使得GTAW填丝焊过程更为复杂。利用商业CFD软件Fluent对旋转电弧GTAW填丝焊熔滴过渡进行数值模拟,不仅可以了解熔滴过渡的物理本质,也可以为科学制定焊接工艺提供理论指导。简化焊接原型,得到熔滴过渡的二维计算模型,网格化模型并确定边界条件,然后对熔滴过渡过程进行数值模拟,得到旋转电弧GTAW填丝焊熔滴过渡的形态。为了验证模拟结果与实际情况是否相符,通过高速摄像得到了实验过程中熔滴过渡的形态。结果表明,两者吻合较好。     

基于旋转电弧立焊装置设计与轨迹规划

设计了一种基于旋转电弧的竖直焊缝焊接机器人机构,采用了工业计算机与运动控制卡进行控制;水平和竖直滑块各采用一个步进电机进行控制,利用滚珠丝杠传动,竖直电机带有刹车,防止竖直滑块下滑,以此提高各滑块的精度和焊接跟踪质量;焊枪由步进电机控制旋转,因此可以在焊接过程中进行焊接姿态调节,能够焊接上下两端的角点,增加操作的灵活性,提高使用性能。焊接过程较为平稳,焊缝成形良好。     

船舱排水孔移动机器人视觉传感器检测系统

在船舶制造中,由于船舱底部存在排水孔,焊接过程出现不连续焊缝,直接影响焊接生产效率。在控制系统已实现角焊缝跟踪的基础上,在焊接机器人本体上设计安装结构光视觉传感器,使其能够检测出排水孔的起点、终点位置,控制系统实现自动引弧、熄弧,进一步提高焊接自动化程度。通过对轮式移动机器人直角焊缝跟踪分析,确定视觉传感器在机器人本体上的安装方案。同时,通过一系列试验确定CCD与激光器的空间标定。最终选择激光器光束垂直照射焊接工件,CCD偏转一定角度接收的方案,并验证了其可行性。     

基于旋转电弧传感器的焊接电流波形研究

为了实现焊接的自动化,必须研制出新型的传感器,并对采集到的信号进行滤波与分析。介绍了旋转电弧传感器的工作原理。由于采样得到的焊接电流中含有大量的噪声,必须通过多种滤波方法的组合,最终得到较理想的焊接电流波形。为了研究焊接电流的波形,进行了小弯曲角焊缝的跟踪实验,直角转弯角焊缝的跟踪实验。结果表明:滤波后的焊接电流波形比较理想,通过焊接电流波形,可以识别出焊枪是前倾、后倾,还是既不前倾也不后倾,焊枪是左偏、右偏,还是对中,为偏差识别和焊接机器人的控制铺平了道路。     

井场数据一体化集成方案对比分析

阐明了分专业数据集成管理、两级数据集成管理和一级数据集成管理三种方案的优缺点,并从系统架构、数据采集、数据存储和对应用系统的支持四个方面对三种方案进行了全面对比分析。     

平面自主移动焊接机器人仿真实验

设计了一款全新平面自主移动焊接机器人。采用两轮差速轮式移动方式,与万向球形成三点支撑,二维十字滑块作为精确定位机构。采用全封闭式结构,小型化、轻量化。利用CATIA进行三维建模,排除干涉。为验证机构的正确性,在ADAMS中对虚拟样机进行了运动轨迹仿真。由于焊接机器人的机构特点,它在行走过程中会出现偏差。为了减小因机构在运动中出现的偏差,进行了仿真实验。得出通过对焊接机器人底盘增加磁力和调整两轮速比可减小偏差,进一步提高了其焊接跟踪精度。     

旋转电弧传感器转速控制系统设计

由于焊接过程阻力、电源等的影响,致使旋转电弧传感器的转速波动较大,影响焊缝跟踪的精度,针对此问题设计出了旋转电弧转速控制的硬件系统和软件系统,并进行了试验,验证了硬件和软件设计的正确性,使得旋转电弧传感器的转速在20Hz附近小幅度波动,提高了焊缝跟踪的精确度,进一步提高了焊接的质量.     

金属橡胶精密流量阀流量特性研究

利用压电陶瓷的精密位移输出特性和金属橡胶的减压、隔振降噪、过滤等特点,设计一种新型金属橡胶精密流量阀,并对其流量特性进行理论分析.基于达西定律和牛顿第一定律建立阀流量特性的数学模型,运用Matlab软件分析压电陶瓷驱动电压、金属橡胶环孔隙度、金属橡胶环厚度、金属丝直径以及阀进出口压差对阀流量特性的影响规律.结果表明,阀的流量随着驱动电压、金属橡胶环孔隙度、金属丝直径和压差的增大而增大,随着金属橡胶环厚度的增大而减小,表明在不改变阀的其他参数条件下,仅通过改变金属橡胶环的几何参数就可以在一定范围内根据需要调整阀的流量值.