机器人三维可视化离线编程和仿真系统

提出了一种基于PC的交互式三维可视化离线编程和动态仿真系统。利用目前流行的PC机和Windows操作系统所支持的OpenGL三维图形功能,在系统中实现了焊接机器人及其工件的三维几何建模和机器人运动学建模,并研究了机器人运动轨迹的自动规划和编程以及它的图形化三维动态仿真。采用交互式三维“虚拟示教”方式实现了机器人单道焊焊接路径的规划和编程,对多层多道焊,则通过采用“宏”技术实现机器人焊接运动轨迹的自动规划和编程,通过图形化三维动态仿真实现了对机器人程序及运动轨迹的可靠性和安全性验证。离线编制的程序在向机器人控制系统传送的过程中实现了向机器人语言的自动转换,从而使机器人离线编程的实用性得到大大提高。     

Boss头预制多层多道焊接机器人离线编程研究

BOSS头预制采用多层多道焊接,且焊接轨迹为马鞍形空间轨迹,机器人示教再现难以满足实际使用需求。针对这种情况开发了针对BOSS头预制焊缝的自定义焊道排布离线编程技术,用户可根据实际工况自行输入填充层数和每一层的焊接道数和单道截面积,即可自动生成所需全部轨迹。焊接实验表明,此离线编程技术适用于BOSS头预制焊缝的焊接工作,大大提高了焊接质量和生产效率。     

基于WebGL的焊接机器人仿真及多层多道路径规划

针对中厚板机器人焊接运动仿真、多层多道路径规划等需求,开发了一种基于Web GL的开放的机器人焊接离线编程系统.首先搭建了基于激光视觉传感的机器人MAG焊接系统,接着利用Java Script,Web GL等技术搭建了仿真平台,通过传感器获取焊道的三维点云数据,利用点云处理技术对焊道特征信息进行提取,在此基础上,进一步提出了对20 mm厚的开V形坡口钢板的多层多道路径规划策略,最终完成了V形坡口4层10道的焊接实验.结果表明,该系统对机器人焊接自动化、智能化关键技术提供了可靠的实现途径.     

厚板多层多道焊角变形分析方法

角变形一直是厚板多层多道焊过程中的突出问题，然而有关这方面的研究报道并不多见。作者对多层多道焊角变形的预测方法进行了分析，对已有的有关多层多道焊角变形经验公式进行了总结。在此基础上，提出了一种多层多道焊角变形的分析方法。应用基本的力学公式，结合焊接变形产生的原因，分析并推导出计算多层多道焊角变形的公式。最后，对厚板低碳钢单面V形坡口多道焊以及厚板高强铝合金双面V形坡口多道焊的角变形进行了实例分析。     

盾构机结构件机器人多层多道焊关键技术

盾构机作为先进的大型工程装备在隧道施工中得到广泛应用,其与普通工程机械有两个明显的不同之处,一是盾构机重要结构件属于超厚钢板,焊接工作量很大;二是为了更好地适应隧道地质条件,结构件均采用针对性的设计。这导致每个结构件的形状、尺寸、重量乃至结构形式都不相同,从而给机器人焊接的实施带来挑战。为了实现盾构机结构件超厚钢板多层多道机器人焊接,需要解决焊接变形与应力、焊缝传感与跟踪、离线编程示教,以及多机器人协同焊接等关键技术。对于盾构机结构件机器人焊接的未来发展而言,通过接头图形自动生成、坡口智能规划等技术加强计算机辅助焊接工艺功能、融合虚拟现实等多种技术手段提升焊接过程监测水平,以及大力开发针对具体应用的焊接工艺规范数据库等,将是重要方向。     

用于型钢切割的机器人离线编程路径规划

造船行业需要用到大量的型钢,针对实现型钢的自动切割与划线问题,对机器人离线编程技术进行了研究,开发了用于型钢切割的机器人离线编程系统,实现型钢切割的自动化.重点对型钢切割机器人离线编程中的路径规划进行深入研究,开发了坡口切割特征建模的路径偏置和路径求交算法,分别完成了扁钢和角钢切割的仿真和坡口切割试验.结果表明,切割路径规划算法能够完成型钢坡口切割和过棱切割,坡口角度的最大误差小于1°,切割过程平稳,能够满足实际型钢切割的要求.     

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。     

多层多道埋弧焊工艺参数优化设计方法

多层多道埋弧焊应用领域广泛,但是由于焊接参数较多,焊接工艺的制定和参数优化较为困难。首先给出了底层焊(打底焊)、填充焊和盖面焊的焊接参数设定和优化的基本原则,然后设计了相应的参数设定和优化软件,对焊接电流、焊接速度、焊接电压、热输入以及焊道数等基本参数进行优化计算。对所设计的焊接参数优化系统,采用K型坡口的工件进行实验验证,实验结果和本焊接参数优化系统给出的结果符合良好。利用该系统还可以实现填充焊阶段的电流递增优化设计,在保证焊接热输入不超标的情况下,减少焊道数,提高生产效率。     

厚板Invar钢多层多道焊与多层摆动焊效率与接头质量对比分析

对19 mm厚Invar钢板进行多层多道焊和多层摆动焊对接试验,计算分析了这两种工艺的功耗和效率,并通过观察和测量Invar钢焊件的金相组织和显微硬度以比较两种焊接方法的焊接接头质量。结果表明,在连接厚板Invar钢时,由于多层摆动焊焊道数少于多层多道焊焊道数,多层摆动焊所用焊接时间较少、效率更高、功耗更少;多层摆动焊的层间重熔区熔合良好,而多层多道焊接接头处观察到明显的未熔合缺陷;多层摆动焊的热影响区宽度远小于多层多道焊;多层摆动焊的平均晶粒尺寸及显微硬度均略大于多层多道焊。     

厚板多层多道焊温度场的有限元分析

考虑坡口形式对焊接热输入分布的影响及焊缝横断面形状特征,建立了超细晶Q460高强钢厚板多层多道GMAW焊有限元分析模型.利用ANSYS软件对超细晶钢多层多道焊焊缝及热影响区形状尺寸进行了模拟计算,计算结果与试验结果吻合较好.对超细晶钢多层多道焊温度场及热循环曲线进行了计算和定量分析.结果表明,后续焊缝对整个厚度方向上热影区热循环的峰值温度、高温停留时间及冷却时间有重要影响,应严格控制后续焊缝热输入或层间温度.     

弧焊机器人系统协调焊接的路径放置规划

以RHJD4－1九自由度弧焊机器人系统协调焊接情况为研究对象，提出了以变位机冗余自由度为变量、以保证焊接路径规划成功为约束、以变位机运动变化最小为目标的路径旋转规划问题的规划模型，并以1200mm长直对接焊缝为例进行了仿真试验，结果证明该规划模型可以有效地实现由机器人和变位机组成的复杂系统的最优路径旋转规划。     

用于自动编程的机器人弧焊几何模型

几何信息对于弧焊机器人自动编程具有重要作用,本文建立了完整的机器人弧焊几何模型,在焊缝曲线几何模型中,提出用焊缝长度为参数建立参数方程表达任意形状的焊缝,并给出了确定焊缝上离散编程点的方法,在焊接工件几何模型中,针对焊接结构的特点,采用三级基本体系和基本体素对表示焊接工件,给出了具体的数据结构。在焊枪位姿变换中,定义了世界坐标系,焊枪坐标系和活动坐标系给出了坐标系间的变换关系,在此几何模型基础上,     

冗余自由度弧焊机器人路径自主规划的优化控制

提出了冗余度弧焊机器人及其路径自主规划的概念,讨论了在机器人焊接作业中引入冗余自由度的意义,运用控制变量法作为解决弧焊机器人冗余的优化问题方法,提出了包括焊接姿态参数在内的多性能指标融合控制方法,定义了焊接姿态参数函数,运动位置约束函数,运动平稳性函数,针对空间复杂焊缝,运用该路径自主规划方法求得的各关节角变化范围小,机器人运动过程平稳,远离关节极限位置,并且能够满足焊接质量的要求,有效地解决了冗     

高速数控机床平滑路径规划分析

高速数控机床切削速度大于60 m/min,加速度大于2g,对于小曲率及不连续切线加工,易导致冲击尖峰,产生机械振动,降低切削质量,缩短设备寿命。目前,通过路径平滑技术可消除刀具路径的不连续性,但该技术仅限于线性刀具路径。提出基于双回旋曲线倒角的路径平滑方法,该方法可将任意直线、弧组成路径转换为曲率连续路径,通过路径的弧长参数化,简化插值。通过数控激光切削机床测试可知,平滑圆角可在圆弧与圆弧之间或圆弧与直线之间拟合。与贝塞尔曲线圆角比较分析可知,该方法提高了进给速度,缩短了循环时间,且所得曲率轮廓更平滑。     

大型三维复杂构件双机器人协同焊接智能路径规划方法

大型三维复杂构件是船舶、海洋装备、集装箱等的重要组成部分,其焊缝种类较多、空间分布复杂,部分焊缝存在协同同步弧焊焊接、焊接方向等特殊焊接工艺约束,现有协同焊接规划方法难适用于这类复杂场景。提出全局与局部相结合的双机器人协同焊接路径规划多阶段寻优方法;建立复杂构件三维空间焊缝模型以及双焊接机器人协同模型;根据协同同步焊焊缝的数量将构件划分出相应数量的分块,通过蚁群算法求解每一焊接分块的局部路径规划近似最优解;通过遗传粒子群算法进行多分块间的全局路径规划。仿真结果表明:通过分块划分多阶段寻优的方法可以有效地解决特殊焊接工艺约束下的大型三维复杂构件双机器人同步焊接路径规划问题。     

精度焊接生产线规划

分析了精度焊接产品及其特点，提出精度焊接生产线规划的4个关键问题：广义工艺规划、生产规划、生产线布局及精度焊接的多元质量控制规划；针对各关键问题讨论了精度焊接生产线规划阶段的相应对策。根据精度焊接生产线规划的要求，提出了结合虚拟制造技术和现代优化算法的集成规划方法，并建立了相应的规划仿真环境，时精度焊接生产线规划具有参考价值和指导作用。     

Planning of circle locus for multi-path/multi-layer welding robot with automatical error-correction

0　ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＦｏｒｔｈｅｃｉｒｃｕｌａｒｌｏｃｕｓｐｌａｎｎｉｎｇｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ,ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｔｅａｃｈｉｎｇａｎｄｐｌａｙｉｎｇｉｓａｋｉｎｄｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌａｌｇｏｒｉｔｈｍ.ＢｕｔｔｏｔｈｅｗｅｌｄｉｎｇｏｆｎｉｐｐｌｅｓｓｈｏｗｎｉｎＦｉｇ.1,ｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｎｏｌｏｎｇｅｒｓｕｉｔａｂｌｅ,ｔｈｅｒｅａｓｏｎｓａｒｅａｓｆｏｌｌｏｗｓ:(1)Ｔｈｅｎｉｐｐｌｅｒｅｑｕｉｒｅｓｍｕｌｔｉｐａｔｈ/ｍｕｌｔｉ…     

Study on general inverse kinematics of rotating/tilting positioner for robotic arc welding off-line programming

0　ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＷｅｌｄｉｎｇｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔａｎｄｐｏｐｕｌａｒｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｎｉｎｄｕｓｔｒｙ .Ｈｏｗｅｖｅｒ ,ｄｕｒｉｎｇｔｈｅｗｅｌｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ,ａｒｃ,ｆｕｍｅｓａｎｄｎｏｉｓｅｉｓｇｅｎｅｒａｔｅｄ ,ｐｒｏｄｕｃｉｎｇａｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｔｈａｔｉｓｕｎｐｌｅａｓａｎｔａｎｄｈａｚａｒｄｏｕｓｔｏｈｕｍａｎｈｅａｌｔｈ .Ｔｈｅｕｓｅｏｆｗｅｌｄｉｎｇｒｏｂｏｔｓｈａｓｉｍｐｒｏｖｅｄｔｈｅｈｕｍａｎｗｏｒｋｉｎｇｅｎｖｉｒｏ…