储罐横焊缝自动焊接装置的研制

设计了一种立式储罐倒装施工用自动跟踪式横焊缝自动焊装置。该装置由焊接操作与电源系统、焊接行走机架与控制系统和焊缝自动跟踪系统等组成,不仅能够进行储罐罐壁横焊缝的埋弧自动焊,还可以进行气体保护焊,具有良好的防风功能;焊接过程实现了焊缝自动跟踪,跟踪精度达到±0.5 mm。焊接装置适合储罐板宽为1.4～2.2 m的焊接,具有成本低、操作方便、焊接质量好等优点。     

螺旋钢管内焊缝自动跟踪系统的研究

螺旋钢管是由低碳钢或低合金结构钢钢带按照一定的螺旋线角度经过单面或双面焊接而成,为了保证焊接质量,焊缝自动跟踪非常重要。对螺旋钢管的焊接过程进行了分析,并利用先进的微计算机技术设计完成了一套螺旋钢管内焊缝自动跟踪装置,实践证明,该装置有效实现了螺旋钢管内焊缝的自动跟踪,保证了焊接质量,降低了工人的劳动强度。     

搅拌摩擦焊焊缝受力实时测量装置研制

本文以不改装搅拌摩擦焊机工作台为前提，从焊接夹具入手，设计了一套搅拌摩擦焊接过程中焊缝受力的实时测量装置。装置通过焊缝受力传递单元、焊缝受力测量单元、专用焊接夹具、受力实时显示单元和实时显示及存储软件的组合，实现了对焊接过程中焊缝所受搅拌头轴向压力和焊缝所受搅拌头纵向作用力的实时测量。装置安装简单，操作方便。     

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.     

储罐倒装埋弧横焊自动对中装置的研制

设计研制了一种接触式埋弧横焊自动对中装置,用于大型立式储罐倒装法施工罐体横焊缝的焊接.该装置是专门为大型储罐自动焊接研制的,对中精度高,抗干扰能力强,成本低,实用性强,解决了以往储罐倒装自动焊装置人工对中调节不方便,经常出现跑偏等问题.该装置由位移传感器、信号处理器、自动调整机构和钢制柔性跟踪轨道等部分组成.     

基于单层神经元的移动焊接机器人焊缝跟踪方法研究

针对移动焊接机器人焊缝跟踪过程中不确定性因素造成的焊接精度不高的问题,阐述了焊缝跟踪的基本原理并得到了其误差模型,同时建立了基于速度误差的移动焊接机器人动力学模型。为缩短计算周期同时保证控制系统的自适应性,基于单层神经元网络设计了一种焊缝跟踪自适应控制器,并采用Lyapunov函数判定了系统的稳定性。通过MATLAB仿真试验验证了基于单神经元的移动焊接机器人焊缝跟踪方法具有较好的抗干扰性和鲁棒性,表明了所述方法的有效性和正确性。     

三维T型焊缝的双光束激光焊接及其焊缝跟踪控制

由于三维T型焊缝的焊接中存在双光束焊接结构特殊、三维焊接轨迹难以拟合、焊接变形量大的难点,针对三维T型焊缝的双光束焊接需求,在六轴联动机床上设计了双光束焊接平台的方案,根据焊件的三维模型,运用三维焊接路径控制技术,生成实际的三维双光束焊接路径;在双光束焊接过程中采用双路实时闭环焊缝跟踪技术,对焊接过程中的焊接变形引起的焊接偏差进行的跟踪. 结果表明,双光束焊接平台的实施及其双路焊缝跟踪技术很好的满足了双光束激光焊接要求.     

锅炉封头人孔加强圈的CO_2自动焊

介绍了锅炉封头椭圆形人孔加强圈CO,自动焊的焊接装置(包括回转台、焊缝跟踪装置,焊接小车和机头)及焊接工艺。     

狭小空间移动焊接机器人角焊缝跟踪的动力学控制

文中对移动焊接机器人在大型结构件中狭小空间的角焊缝跟踪控制问题进行了研究,首先,建立了焊接机器人在直角角焊缝处的运动学模型;然后,基于牛顿-欧拉方法分析了焊接机器人驱动轮、机器人移动本体及十字滑块的动力学行为,并建立了焊接机器人的整体动力学模型;最后,在对整体动力学模型合理简化的基础上,设计了焊接机器人焊缝跟踪控制的鲁棒PI控制器.应用MATLAB软件进行了仿真分析,并进行了试验研究,通过结果可以看出,该方法可实现移动焊接机器人在狭小空间内直角角焊缝的跟踪,且具有较高的跟踪精度.     

基于单目线性结构光膜式壁焊缝跟踪系统研究

针对锅炉行业中膜式壁焊接作业劳动强度大、生产效率低,设计了一种基于单目线性结构光的膜式壁焊缝跟踪系统。首先,设计了一种基于单目线性结构光的膜式壁焊缝检测传感器,建立了空间坐标系和相机成像坐标系下焊炬轨迹空间位姿和偏差数学模型;其次,焊接过程中,基于图像处理检测出的焊缝特征点建立了焊缝轨迹和焊缝纠偏数学模型;最后,结合图像处理检测出的焊缝特征点和焊缝跟踪控制算法,在龙门式焊接机器人平台上完成了上坡角和下坡角为30°的膜式壁焊缝焊接。实验证明,膜式壁焊缝图像处理算法能够快速准确地检测焊缝特征点,结合焊炬纠偏控制算法能够完成焊缝跟踪,跟踪精度为0.20 mm,满足实际要求。     

记忆式焊缝跟踪系统

介绍了新近研制的一种可用于多层焊缝的自动焊接记忆跟踪系统，此系统在焊接第一层焊缝时能实时跟踪焊缝，同时记忆焊缝跟踪数据，此后，系统依据此记忆数据进行各层焊缝的自动跟踪工作，本系统具有新颖的二维焊缝跟踪机构及传感器，其实跟踪精度及重复跟踪精度都满足了焊接工艺的要求。     

基于焊缝跟踪控制系统的机器人FSW实现及表面质量

焊缝跟踪控制系统的应用对机器人搅拌摩擦焊接接头的表面质量具有重要作用。为研究焊缝跟踪系统对机器人搅拌摩擦焊缝的控制效果,设计了一种基于激光视觉传感器和PD纠偏算法的焊缝跟踪控制系统。以3 mm厚2A12-T4铝合金板材为试验材料,进行了斜线焊缝的跟踪引导焊接以及曲线焊缝的纠偏焊接试验,观察分析焊速200mm/min下斜线和曲线焊缝焊接后接头的表面质量。结果表明:两种焊缝接头表面均匀平整,本试验设计的焊缝跟踪控制系统有助于提高机器人搅拌摩擦焊焊缝的表面成形质量。     

大型构件水下焊接机器人系统

针对水下焊接环境要求,设计了一种履带式水下焊接机器人系统,该系统由机器人本体机构、激光视觉传感器、控制系统和焊接系统组成. 机器人本体机构由履带式移动平台和焊枪调节机构构成,运动灵活可靠,满足水下焊接焊缝跟踪要求. 完成了视觉传感器部件选型及光路设计,实现水下环境的焊缝自动识别. 设计了基于PLC机器人控制系统和协调控制方法,实现水下环境的焊缝跟踪控制. 同时在水下焊接试验平台完成焊接跟踪试验. 结果表明,机器人运行稳定,焊缝成形较好,焊接质量满足要求.     

基于PC控制的窄间隙GMAW焊缝跟踪系统

窄间隙焊接的一个难点在于在焊接过程中如何保证焊枪严格对中焊缝，作者开发了一种基于PC控制的闭环焊缝跟踪系统。通过性能测试，系统跟踪精度达到设计目标。死区设置既保证焊抢对中精度，又可以抗坡口侧壁粘附金属颗粒造成的干扰。     

基于响应面法的埋弧焊磁控传感器参数优化

为解决磁控埋弧焊传感器焊缝跟踪信号不稳定性、成形质量差等问题,采用BBD(Box-Behnken design)设计试验方案,基于响应面法建立了的埋弧焊焊缝自动跟踪磁控传感器参数(励磁频率、励磁电流、磁极高度、焊接电流)与预测响应值(焊缝跟踪信号、熔宽)的数学模型,并检验数学模型在试验点上的拟合情况,以能够根据跟踪信号质量和焊缝成形的要求优选传感器参数. 并通过优化传感器参数来预测埋弧焊焊缝跟踪信号质量以及焊缝的熔宽,实现跟踪信号与焊缝成形的最佳组合,以提高磁控埋弧焊的焊缝跟踪精度及焊接质量.     

水下机器人激光视觉传感焊缝跟踪

为实现水下焊接的智能化,在设计好的水下机器人平台上,开发了一套焊缝自动跟踪算法。采用2自由度PID控制算法控制横向滑块实时精确跟踪焊缝,爬行小车依据滑块的位置与速度信号粗略跟踪焊缝轨迹的模糊控制方法实现大范围的焊缝自动跟踪。焊接试验表明,该算法具有较好的稳定性、可靠性,跟踪精度高,可达到±0.3 mm,在水下环境中移动机器人自动焊接具有良好的应用前景。     

高斯核相关结合粒子滤波的对接焊缝跟踪方法

针对电弧焊自动焊接过程中焊缝轨迹定位精度不高的问题,提出一种高斯核相关与粒子滤波相结合的焊缝跟踪方法。利用图像处理技术提取焊缝图像初始特征区域,在焊接过程中利用高斯核相关算法跟踪焊缝特征区域,由跟踪的特征区域求解焊缝中心位置。为了降低焊接环境中的动态噪声和观测噪声对焊缝轨迹定位精度的影响,构建焊缝中心位置粒子滤波模型,对焊缝实际位置进行滤波估计。跟踪试验对象为标准对接焊缝,试验结果表明,高斯核相关结合粒子滤波算法能进一步提高焊接环境噪声干扰下的焊缝轨迹定位精度。     

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。     

基于移动焊接机器人动力学的焊缝轨迹跟踪控制

焊缝跟踪的高精度要求使得跟踪系统动力学问题愈加突出.建立了移动焊接机器人具有非完整力学系统形式的动力学模型,并设计了基于移动焊接机器人动力学和十字滑块协调控制的滑模变结构控制器,考虑了焊接机器人的惯性、电机动力学、工件表面不平度等因素对跟踪精度的影响.理论分析和系统仿真证明了动力学模型和滑模变结构控制算法在焊缝轨迹跟踪中的正确性和有效性.为智能控制方法在移动焊接机器人中离线编程、仿真和动态控制奠定了重要基础.     

激光视觉焊缝跟踪系统设计与关键技术

设计了一种具有较好应用前景的激光视觉焊缝跟踪系统,该系统基于DSP图像处理平台,采用焊接行业常用PLC工业可编程控制器、工业触摸屏等模块,具有焊缝图像实时显示单元。其总体成本较低,功能完善,可独立控制焊炬运动,检测速度快,易于与焊接领域其他控制系统直连。通过改进的激光器电源调节与滤波电路设计,解决了焊接现场电磁干扰影响激光器寿命问题;从CCD成像原理,推导出影响焊缝跟踪中CCD标定的关键因素,设计了CCD自适应标定方法,提高了系统的检测准确度;跟踪试验表明,本系统软硬件设计合理,有效地防止了焊接现场较强的弧光干扰,跟踪过程平稳,满足焊接自动化发展需要。