管道插接相贯线专用焊接机器人

管道插接相贯线焊缝是典型的、复杂的空间焊缝.针对管道插接焊缝的特殊焊接工艺要求,采用串并联混合方式设计了一种新型的5自由度焊接机器人,实现了机器人锚固、运动机构、焊枪姿态调节机构和送丝机构的一体化设计.设计了2自由度的自动定心手腕机构,实现了焊枪位置和焊枪姿态的独立控制,建立了专用焊接机器人的运动学模型.针对通用型的相贯线模型,建立了焊枪位置、焊枪姿态和焊接速度的实时控制数学模型.结果表明,该焊接机器人锚固牢固、定位准确,焊接过程可控性好,控制模型能够满足空间相贯线焊缝的焊接工艺要求.     

管内锚固式相贯线专用焊接机器人

管道插接相贯线焊缝是典型的、复杂的空问焊缝.针对管道插接焊缝的特殊焊接工艺要求,采用串并联混合方式设计了一种新型的5自由度焊接机器人.机器人以管道内壁为锚固对象,实现了机器人锚固、运动机构、焊枪姿态调节机构和送丝机构的一体化设计.机器人利用3个关节对焊枪位置进行控制,利用2自由度的自动定心手腕机构对焊枪进行姿态控制,实现了焊枪位置和焊枪姿态的独立控制.针对该专用焊接机器人,建立了焊接机器人的运动学模型,给出了机器人运动学模型解法.实际焊接试验表明,该焊接机器人锚固牢固、定位准确,焊接过程可控性好,控制模型能够满足空间相贯线焊缝的焊接工艺要求.     

大型相贯线埋弧焊接工艺研究及焊枪姿态建模

在分析了埋弧焊中焊枪姿态对焊接质量和焊缝成形影响的基础上,建立了焊缝焊枪的统一模型,并成功地将其应用于相贯线埋弧焊缝中,这样可以有效地减少相贯线埋弧焊接机器人控制过程中的运算量;通过对相贯线埋弧焊接过程中熔滴受力和熔池动态平衡的分析,总结出在大型相贯线埋弧焊接中的关键工艺参数,分析结果为大型相贯线埋弧焊接机器人的结构设计和控制算法设计提供了理论基础.     

圆管斜交偏置相贯线焊缝轨迹跟踪的实现

两圆管斜交偏置相贯线是复杂的空间曲线,为实现相贯线焊缝轨迹跟踪,建立了两圆管斜交偏置相贯线的数学模型,推导出相应的可控步长实时插补算法。基于所建相贯线的数学模型和插补算法设计了一套圆管斜交偏置相贯线焊缝轨迹跟踪控制系统。通过焊接实验验证,所设计的控制系统能够控制焊枪跟踪相贯线的空间曲线轨迹,且控制精度较高,可以满足相贯线焊缝自动焊接的要求。     

骑座式相贯线焊缝焊接机器人连续轨迹规划

采用弗莱纳-雪列矢量对焊枪端点的运动轨迹进行了有效地规划,针对相贯线焊缝焊接机器人的焊接要求,推导出了轨迹的时间函数和焊枪的规划矩阵,为骑座式相贯线焊缝焊接机器人的轨迹控制提供了依据和算法支持。然后通过Matlab仿真软件对一相贯线焊接轨迹进行仿真,结果表明:依此方法对焊枪端点轨迹规划可以有效地完成焊接过程焊枪轨迹控制。     

管连接五星脚自动焊接方法及主要参数的计算

针对人工焊接五星脚质量不稳定、成本高的情况，提出了应用焊枪直线运动与工件旋转运动进行合成以实现三维焊缝自动焊接的方法。通过数学分析，得出了焊缝相贯线空间轨迹方程，并且经详细计算，得出焊枪与工件旋转的速度匹配关系。     

基于需求设计的并联结构相贯线焊接机器人

相贯线焊接接头是一种复杂的空间曲线焊缝形式,给焊接运动控制提出了较高的要求.本研究从相贯线数学模型出发,运用D-H方法建立运动学逆解模型,基于整体考虑实际焊接需求的机构设计与简化控制策略思想,提出一种具有四自由度的并联式焊接机器人实现整体旋转、升降及焊枪手腕机构的解耦控制.以一种斜插相贯线轨迹为例,通过运动仿真,初步验证了所设计的机构及控制策略的正确性.最终制作出并联结构相贯线机器人实物.本研究设计的机器人具有小型化、高刚度、运动解耦的特点,为实现精确的运动轨迹控制提供硬件准备.     

管道插接焊缝位置及焊枪位姿建模

管道插接相贯线焊缝是典型的、复杂的空间焊缝.针对弧焊机器人工作的特殊要求,在不失一般性的基础上,建立了焊缝位置及焊枪位姿的数学模型,以坐标系的形式定量描述了焊缝及焊枪的位置和方向,确定了能够准确描述焊枪姿态的参数:工作角、行走角和自转角,并给出了计算方法.通过对相贯线焊缝特征的分析,发现相贯线上任意点的切线始终与过该点的两个圆柱切平面的交线重合,在此基础上提出了一种简单的建立焊缝特征矩阵的计算方法.该模型对管道插接具有通用性,对焊接工艺的建模与仿真以及机器人焊接的建模与离线编程具有重要意义.     

机器人焊接复杂焊缝的仿真

为了实现焊接过程中对复杂焊缝的焊接,运用Pro/Toolkit与Visual Studio 2005搭建的Pro/Engineer二次开发环境对PUMA焊接机器人进行参数化建模,实现在Pro/Engineer中快速调查整机器人主要参数;运用D-H参数法在MATLAB中对机器人建立空间位姿模型,运用MATLAB软件对机器人进行运动仿真,精确控制焊枪嘴运动轨迹,以实现对复杂焊缝的焊接。仿真结果表明,建立的仿真模型可以实现对复杂焊缝的焊接。     

基于图像空间的焊接机器人起始点自动识别与自动控制

以集装箱薄钢板对接焊为背景,提出了一种焊接机器人起始点自动识别与焊枪精确对位的图像空间控制方法。分别以迭代圆形霍夫变换方法、直线霍夫变换方法确定了包含焊枪特征点的圆形感兴趣区域,实现焊枪特征点、焊缝直线的识别和焊缝特征点提取,设计了基于图像空间的焊缝起始点视觉控制策略,实现了起始点的精确定位控制。实验表明:该方法能够精确地识别焊缝特征和焊枪坐标,快速精确定位焊枪,具有较好的鲁棒性。     

轮式机器人折线焊缝跟踪协调控制方法

研究了以旋转电弧作为传感器,采用轮式移动机器人对折线焊缝进行跟踪的协调控制方法.设计了自适应模糊控制器对十字滑块和车轮进行协调控制,通过控制机器人移动对焊缝进行粗略跟踪,同时调整十字滑块带动焊枪对焊缝进行精确跟踪.为了使机器人的移动方向与焊缝走向一致,采用Sugeno型模糊逻辑系统作为滤波器对机器人本体的方位角偏差进行滤波处理,使机器人本体在跟踪焊缝的直线段时做直线运动,在跟踪焊缝的曲线段时做转弯运动.结果表明,该算法能够成功应用于最大为60°的折线焊缝和Z形焊缝的自动跟踪焊接.     

基于共享控制策略的遥控弧焊机器人焊缝跟踪

对应用于遥控弧焊机器人的共享控制技术进行了研究,建立了遥控机器人共享控制试验系统.激光视觉传感器基于三角测量原理,根据提取焊缝的特征点,实现焊缝的自主跟踪和焊接.根据解析速率控制算法,把手控器的控制命令与激光视觉传感器的自主控制命令在人控制器中进行融合,控制焊枪的六个自由度.弧焊机器人的控制权可以在局部自主控制和直接手动控制之间进行共享和交互,实现对远端非结构环境下的焊缝跟踪.结果表明,人机共享控制焊枪,实现未知环境的避障;提高了焊缝跟踪精度;把操作者从焊缝跟踪的底层操作中解放出来,减轻操作者的工作强度.     

Dynamic and control system analysis of two-wheeled robot for welding application

Aiming at the welding condition of space complex seam is uncertain and the intelligerwe of welding robot is unideal, a two-wheeled mobile robot is developed. It not only has the capacity of autonomous decision and avoiding obstacles, bat also can flexibly move and strongly adapt variable environment. The composition of the welding robot is described and the dynamic model is established. The feasible control strategy and control algorithm is pat forward. The simulation experiments of real world are conducted, the results are satisfying.     

焊接机器人轨迹跟踪研究现状

各类传感器和智能控制方法极大促进了机器人在焊缝跟踪中的应用,不仅提高了焊缝跟踪的精度,同时提高了焊接效率和保证了焊接质量。简述了机器人焊缝跟踪系统的结构,详述了焊缝跟踪过程中各类传感器的工作原理及其特点;阐述了图像处理技术在机器人焊缝轨迹跟踪过程中的研究进展,并对图像的预处理、图像分割与边缘检测和特征提取等研究方法进行了分析。最后,总结了智能控制方法在焊缝跟踪中研究进展及不同形状的焊缝跟踪情况。     

膜式水冷壁多焊机群控系统

基于DSP的多焊接电源群控系统被应用于膜式水冷壁焊机中.该系统引入优先级群控策略,多台焊接电源在外部参数发生波动时,按不同优先级的群控策略进行有序调整,减小了调整时间和调整误差.同时,根据焊接区域和焊接过程中管屏温度场分布规律,引入焊接参数实时调整策略,实现多台焊接电源在起弧段、稳弧段和收弧段等不同焊接过程的参数动态调整.结果表明,使用该系统控制焊机中的多台焊接电源,膜式水冷壁管屏焊接变形得到有效控制,焊接质量有较明显的提高.     

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.     

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.     

弧焊机器人结构光视觉传感焊缝跟踪

建立了弧焊机器人视觉传感焊缝跟踪系统,重点研究了跟踪路径提取算法和焊缝跟踪的实现策略。采用传感器引导机器人运动的控制方式,为克服前视距离的影响,提取的焊缝跟踪点信息在跟踪过程中不是立刻被使用的,而是存储在循环队列结构中,要等到焊枪到达该点附近时才能用到。计算出的机器人驱动向量使焊枪向焊缝的中心点方向调整,并按照给定的步长运动,使其始终沿焊缝方向向前运动,实现沿焊缝的自主跟踪。结果表明,通过对焊枪位置及绕焊枪旋转角度的调节,实现了S形曲线焊缝的实际跟踪,跟踪过程平稳、精确。