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.     

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。     

全位置相贯线自动焊接新型焊枪设计

在焊接复杂的空间曲线或进行全位置焊接操作时,传统焊接机器人关节耦合、系统干涉现象较为普遍,焊接局限性明显. 为了克服焊枪位姿改变时的干涉现象,基于各位置焊缝角度和深度均动态变化的特征,设计出一款能调节自身工作角的新型焊枪,使焊枪自身能够具有一定的实时调节能力,在自动焊接过程中通过调节焊枪工作角配合机器人完成全位置焊接,增强机器人的实用性和可行性,满足较为复杂相贯曲线的焊接要求,使用OpenGL对焊枪运动学模型和焊接过程进行了仿真,仿真结果证明了所设计的自动焊接焊枪的有效性.     

基于角度逼近的马鞍形曲线自动焊接插补算法

介绍了马鞍形曲线自动焊接系统的工作原理、插补算法及软件实现.系统通过x,y,z三轴联动,控制焊枪实现马鞍形曲线焊缝的自动焊接.在基于角度逼近的平面圆弧插补算法的基础上,分析了马鞍形曲线空间几何特点,根据x,y,z三坐标的空间几何关系设计了一个插补决策.算法利用焊枪对马鞍形曲线焊缝在xOz平面内投影轨迹的回转联动y轴运动来拟合马鞍形曲线,从而解决了马鞍形曲线焊缝的自动焊接问题.由该算法实现的程序结构简单,易于实现,而且运行效率高,插补出的曲线均匀且误差小.     

开放式管道插接专用焊接机器人控制系统

针对管道插接形成的空间相贯线焊缝,开发了一套基于PC+PMAC模式的开放式焊接机器人控制系统.提出以焊缝位姿信息为基准的焊枪轨迹控制、焊枪姿态控制和焊接工艺参数控制的三位一体逻辑控制模式,实现了真正意义上的焊接机器人运动与焊接电源参数的集成化控制.提出连续参数控制和规划参数控制两种控制方法,建立了分层递阶结构的控制系统软件,实现了焊接过程的状态检测.结果表明,该控制系统适应性强,系统运行平稳可靠,能够很好的完成空间相贯线的焊接任务.     

MasterCAM在焊接相贯线焊缝中的应用

自动焊接机在对两相交管件相贯线焊接之前,为了实现焊枪准确的插补运动,利用现有软件MasterCAM实现对相贯线焊缝的加工模拟仿真,后处理生成NC程序,由程序可以准确得到焊接点的坐标值,为自动焊机焊枪的插补运动和运动机构设计提供了依据.     

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,     

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。     

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.     

相交双管的焊接装配接触线

在大型管结构的焊接工程中，相交双管的装配精度及支管下料高度一直未得到很好的解决。作者依据管结构工程实际，运用空间解析几何的知识建立了相交双管焊接装配时，沿径向切割的支管与非切割的主管之间密闭准确安装的数学模型。通过对此数学模型的求解，导出了相交双管相贯线上各点局部二面角的计算公式，给出了相交双管装配接触线的参数方程，并解释了其数学本质。按此方程计算的接触线进行下料，所切支管能够保证支管与主管准确装配。     

UOE焊管埋弧焊的三维数值模拟

UOE焊管以热轧厚钢板做坯料,经过铣边、预弯边、U成型、O成型、焊接、机械扩径等工序而成。焊接过程产生的焊接应力、变形影响焊管的使用性能和寿命。基于改进的双椭球热源模型,利用"生死单元"技术,模拟UOE焊管三丝埋弧焊的内外焊接过程,获得了焊接过程中和冷却后的温度场分布;分析内焊和外焊对钢管变形的影响,得出内焊和外焊后钢管的梨形凸度、椭圆度的变化情况,仿真结果与实测数据吻合良好;分析不同焊接热输入对焊接后管型质量的影响规律,模拟结果可为UOE内外焊接工艺的制定,以及焊接后焊管几何形貌的预测提供依据。     

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。     

一种能自动定心的环缝焊机

针对大直径管板环缝焊接中工件体积大、管子无法转动的问题,研制一种包括自动定心和焊枪旋转机构的环缝自动焊接设备,通过3组曲柄滑块机构实现焊枪旋转中心与管子中心的快速准确对齐,并设计了基于AVR单片机的自动控制系统,实现定心和焊接过程的自动化,且该系统能够适应管径变化范围大的应用场合。     

基于DSP的不锈钢大直径焊管焊缝实时跟踪系统

介绍了一种基于DSP的不锈钢焊管等离子弧焊的焊缝实时跟踪系统,对其工作原理、控制系统的硬件设计和软件程序设计的要点等进行了阐述.该系统采用激光传感器测量焊缝的位置,并采用Fuzzy-P双模控制进行焊缝的纠偏;采用DSP作为核心控制器产生控制信号,驱动焊枪高度方向的运动和焊管的旋转,实现焊枪对焊缝的实时自动跟踪,并根据焊...     

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.     

自动焊接相贯线接缝的实时插补控制算法与仿真

圆柱管之间连通焊接是较为广泛的管连接形式之一,而形成的相贯线接缝则是较为复杂的空间曲线.在一种专用焊接机床的基础上,以圆柱管之间连通焊接形式为例,介绍了实现复杂相贯线接缝自动焊接的可控步长实时插补控制算法,重点研究了保持焊接速度恒定以及满足给定逼近误差条件时利用等长直线段拟合复杂空间曲线的插补计算处理方法.以一种通用的圆柱管之间连通焊接应用为例进行了实时控制算法计算说明,并且利用OpenGL工具软件对插补合成运动轨迹进行了动态仿真.仿真结果表明,该实时插补控制算法是可行的.     

基于高压水射流的燃气管道带压智能切割机械的研制

燃气输送管道经常需要在不断气运行情况下安装分支管道，其与主管道相贯部分的切割必须防火、安全、不漏气。基于高压水射流的燃气管道带压智能切割机械采用添加磨料的高压水射流作为切割方法，能满足由不同管径、不同相交角度、非标准圆管相交而成的非标准相贯线在密封环境中的自动切割，并能自动取出废料。本文介绍了该机械的总体结构、智能控制方案、运动执行机构及密封结构：使用结果表明相贯部分切割准确，且切割过程高效、安全，完全符合使用要求：