带钝边马鞍形焊接坡口数控切割数学模型

以带钝边马鞍形焊接坡口数学模型建立为出发点,给出了钝边曲线的几何定义,讨论了选择不同的切割轨迹对钝边高度原理性误差Δb的影响范围.提出了坡口母线长度变化Δm对割炬与工件之间切割距离a的影响规律及消除因Δm存在引起割炬与工件距离变化Δa的方法.简述了带钝边马鞍形焊接坡口三维几何模型的建立步骤,利用焊接坡口三维几何模型计算Δm并创建Δm与切割转角θ曲线的方法.结果表明,用纯边曲线作为切割轨迹,同时消除因Δm引起的Δa变化,可有效提高切割质量和精度.     

厚板U形火焰切割技术

伴随着焊接结构的大型化发展,厚板 U 形的坡口加工量日益增加。哈尔滨焊接研究所对 U 形坡口的火焰切割工艺进行了研究,制造了切割机,并通过了部级技术鉴定。该工艺方法是在一台直线气割机上,配置了三把割炬:一把用作正常切割与切割钝边,一把用作切割斜边的第二次成形;一把为主割炬,用作沿钢板厚度方向气刨出半圆     

坡口切割用新型割嘴的探讨

焊接坡口一般采用铣、刨、铲、磨等机械加工方法。近年来随着对火焰切割加工焊接坡口工艺的精心研究、高精度门式气割机(Flame Planner)和数控气割机的出现,专门用于坡口切割的三割炬装置的不断改进以及新型割嘴的研制,使坡口的加工方法出现了巨大变化。当今在先进国家中,作为一项成熟的工艺,火焰切割替代机械加工不仅在实际生产中已经实现,并且已经越来越明显地形成一种     

管锥相贯焊接坡口数控切割

利用空间解析几何的原理建立了管锥相贯数学模型，用参量方程描述了管端相贯线焊接坡口的几何形状，该数学模型可应用于三轴联动火焰数控切管机。针对三轴联动火焰数控切管机，分析了管锥相贯焊接坡口数控切割运动，将切割运动分解为割炬绕被切管的回转、沿管轴线的平移及在轴剖面内的倾斜三轴联动，给出了数控切割所需相贯线、两面角、实际切割角等参数的参量表达式。并研究了应用过渡切割方法解决小角度存在的问题，给出了过渡切割时各参数的数学表达式。切割试验结果表明，所切焊接坡口完全符合美国石油协会标准(API)规范。     

中厚板变坡口焊缝填充自适应控制系统

针对中厚板变坡口机器人焊接焊缝填充的问题,利用激光传感器扫描坡口拟合出坡口截面积变化规律. 设计焊接数据库,存储不同焊接参数下对应的焊缝截面积,使用最小二乘法推理出焊缝截面积与焊接速度的函数关系. 根据坡口截面积变化规律,自适应控制焊接速度的变化,从而使得工件坡口刚好填满,解决了变坡口焊接参数调整的难题. 可用数据库语言对知识库进行规范管理,不断完善焊接数据库. 以厚度为12 mm的变坡口中厚板为例进行试验. 结果表明,该系统焊接效果良好,坡口金属填充量误差较小.     

水再压缩等离子弧切割的研究

本文研究设计的新型水再压缩等离子弧割炬,也可以作为浅水下等离子弧割炬,还可以作为一般等离子弧割炬。文中较详细地介绍了该割炬喷嘴的结构,列举了切割2.5～60mm厚不锈钢和10～23mm厚铝板的一些技术数据。本文还对等离子弧切割时产生的有害气体、粉尘及经济效果进行了分析。     

手工气割坡口架

在火力发电厂的检修工作中,有不少是切割焊接坡口的工作。一般来说,仅靠手工割炬是不易保证割口质量和坡口角度的。这样,不仅增加了辅助工种的加工量,而且还不能较好地保证焊接件的有关尺寸。为此,设计了用于切割钢板与钢管(直径大于194mm)坡口的手工气割坡口架(下图)。实践证明,该手工气割坡口架的结构简单、体积小,可做为火焰切割时的辅助切割设备,以提高手工切割的质量。     

钢管的等离子弧切割工艺

介绍了直径大于200mm钢管的等离子弧快速切割工艺和切口的焊接性。试验结果表明,对于壁厚7mm的钢管,切割速度可达3.5m/min。切口光洁,坡口角度符合焊接要求,可直接进行管端对接焊。     

大型封头的半自动切割

我厂在生产容器的过程中,遇到了切割椭圆封头的余边问题。该封头直径为2800mm,高为750mm。以前由于没有专用切割封头的转胎,切割封头的余边时,都是将封头口朝下扣在地上。待找出中心,划上线后,再用割炬进行手工切割。若要开坡口时,还须将封头再翻过来,用割炬切割坡口。用这种方法切割出来     

盾构机焊接/切割机器人的研制

针对盾构机盾体结构复杂、焊接耗时长这一问题,设计了全自动焊接/切割机器人.该机器人同时具备焊接/切割功能,能够进行多层多道自动焊接,并满足焊缝自动切割要求;焊接机器人控制系统具有横焊、平焊、立焊三种位置的焊接数据库,每个数据库中层数、道数可灵活设置;具有坡口规划和轨迹存储功能,实现不规则坡口的多层多道自动焊.利用所研发的焊接/切割机器人进行盾体自动焊接及切割试验,试验结果表明,该机器人能够满足盾构机盾体焊缝自动焊接及切割要求.     

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.     

方管管端焊接坡口模型及加工工艺精度

针对一般用于加工圆管的五轴联动数控切割机床在加工方管时出现的加工工艺问题,相对传统的管、管模型,运用解析几何方法推导出了新的圆、方管空间相贯数学模型,提出了解决纵向轴补偿的“外接圆包络法”,研究了适用于方管切割时切割角度的割炬位姿和两面角、坡口角等相关参数的数学模型,解决了方管相贯线拐点处坡口处理难题,提出了对带突变的切割轨迹的精度进行控制的自适应分点法和突变位置速度的控制处理方法,并验证了所建立的数学模型的可靠性和实用性.为多功能数控管道切割机床的开发提供了新的理论依据和思路.     

基于CCD传感器的球罐焊接机器人焊缝跟踪

主要研究以轮式移动机器人为本体的球罐焊接机器人的焊缝跟踪问题。轮式移动机器人本体难以实现实时、准确的运动轨迹控制 ,而球罐焊接工艺要求焊炬必须精确地沿焊缝以恒定的焊接速度焊接。为解决这一矛盾 ,本文首先设计了在一定运动约束条件下的轮式机器人本体与焊炬运动机构 ,建立了基于双CCD传感器的焊缝路径检测系统。在对轮式移动机器人在球罐表面移动时的运动学分析基础上 ,建立了机器人本体在一定误差范围内跟踪焊缝的控制模型 ,并设计了相应的控制策略。根据机器人与焊炬之间的运动约束关系 ,提出了焊炬位置实时精确的跟踪控制策略。现场工艺试验表明 ,所研制的球罐焊接机器人焊炬跟踪精度可达± 0 .5mm ,能够满足实际工程应用     

主管旋转式相贯曲线自动焊接模型与仿真

相贯管道的主管旋转式焊接方式能够实现相贯焊缝的全过程平角焊,降低工艺复杂度并提高焊接质量. 为了实现相贯管道的自动化焊接,建立了主管旋转式相贯曲线自动焊接模型. 以一般性相贯管道几何模型为基础,用齐次变换矩阵分析了焊缝特征和焊枪姿态,得出了主管旋转角的变化规律及焊枪与世界坐标系的空间位置关系. 利用MATLAB和OpenGL对相贯管道的几何模型和焊接过程的运动模型进行了仿真. 结果表明,该自动焊接模型是可行的,可以用于主管旋转式相贯曲线自动焊接的实时插补或离线编程.     

基于组合激光结构光的多功能视觉传感器

提出并设计了一款基于组合激光结构光的新型多功能单目视觉传感器,介绍了其研究开发思路和结构设计过程. 基于单目视觉和单幅图像处理,可实现焊接坡口截面尺寸、焊枪高度和空间位姿检测等功能. 传感器的标定充分利用了其内部固有参数,在焊枪空间位姿发生变化时,不需要进行重新标定,有效提高了其应用于复杂结构件焊接时的适应能力. 组合激光结构光的应用,有效解决了常规单目视觉存在的深度方向信息丢失问题. 针对V形坡口的截面尺寸和焊枪高度检测,推导了检测算法并进行了试验验证. 试验结果表明,最大检测误差不超过2.1%.     

椭球压力容器开孔切割机器人运动控制算法

针对椭球压力容器开孔和坡口切割问题,研制了一种专用的四自由度开孔切割机器人.介绍了切割机器人的机械结构及工作原理;利用空间解析几何原理建立了极坐标系下椭球壳体上开孔的相贯线数学模型;推导了坡口角度计算公式和变角度切割时四轴联动的控制算法;通过直线插补算法获得了机器人的理想运动轨迹;为克服切割机器人安装定位及壳体变形等误...     

基于单片机控制的Q890D钢/6061铝合金MIG焊接头组织与性能

选取TI公司开发的MSP430F149单片机为控制核心的MIG焊过程控制系统,研究焊接电流、焊接速度、焊接方向&焊枪角度和钢侧坡口角度等对Q890D钢/6061铝合金焊缝成形的影响,并在优化焊接工艺下分析焊接电流和焊接速度对Q890D钢/6061铝合金MIG焊接头界面区组织和接头力学性能的影响。结果表明:Q890D钢/6061铝合金适宜焊接方向为右焊法,适宜的焊枪角度为10°,适宜的钢侧坡口角度为45°,焊丝位置宜处于钢侧坡口中部,适宜的焊接电流和焊接速度分别为105 A和50 cm/min;不同焊接电流和焊接速度的Q890D钢/6061铝合金MIG焊接头的断裂位置都处于界面区,而MIG焊过程中界面区形成的靠近钢侧的(Fe,Cu)2Al5和靠近铝侧的(Fe,Cu)4Al13相的双层金属间化合物层结构有助于改善焊接质量。     

双线激光传感焊枪定位与焊缝走向识别

为实现焊接机器人焊枪定位与焊缝走向识别,提高焊缝跟踪精度,提出了一种交叉式双条纹激光传感方式,建立了该传感方式下双条纹激光间距与焊枪高度关系的理论模型.按图像行上灰度值和的一阶导数提取感兴趣区域(region of interest, ROI)、最大类间方差阈值分割及Canny边界提取等处理后,获得了上下激光条纹中心间距离及坡口中心值,由理论模型计算得焊枪高度,上下坡口中心值获得焊缝精确偏差与焊缝轨迹走向.结果表明,建立的理论模型正确,该方法可快速实现焊枪准确定位,识别焊缝轨迹走向,减小导前误差,提高偏差识别精度和焊接机器人智能化程度.