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.     

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。     

基于标准方程的等步长双曲线插补算法

双曲线插补算法是数控加工双曲线轮廓的关键技术.文章从双曲线的标准方程出发,推导出不同象限不同插补方向的插补递推公式,推理出选择插补递推公式的判定方法,提出插补循环结束判断方法和确保插补终点与理论轮廓终点重合的方法,研究出双曲线的插补流程图,得到了双曲线等步长数据采样插补算法,并对插补轮廓误差进行分析.实例证明该算法计算简单,插补精度高,轮廓步长稳定,满足数控加工需求.     

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.     

空间焊缝摆动轨迹的插补算法

本文提出一种适用于空间摆动轨迹焊缝的插补运算方法。该算法采用两次插补的方法，通过坐标变换得到直线和圆弧焊缝摆动轨迹上的离散点，然后对其进行连续直线插补运算，控制焊枪的运动轨迹。     

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。     

基于时间分割法的两种抛物线插补算法的比较研究及n分步长算法

对基于时间分割法的两种抛物线插补算法在插补精度和插补运算时间两方面进行了比较分析,通过实验证明了数学分析的正确性,并提出了ｎ 分步长插补算法,该算法适用于多种曲线,可以有效地提高插补精度。     

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.     

重型压力容器马鞍形焊缝自动焊机插补算法与仿真

根据重型压力容器接管马鞍形窄坡口焊缝的焊接工艺要求,介绍了马鞍形自动焊机的总体结构和工作原理,给出了马鞍形焊道轨迹的数学模型和简化插补算法.该插补算法采用两轴协调拟合形成空间马鞍形焊道,将三维曲线插补转换成二维问题进行插补运算,并进行了计算机仿真.结果证明,两轴协作拟合算法能够很好地满足自动焊机的使用要求.     

基于数控加工的三次Bzier曲线变步长直线插补新算法

本文给出了基于数控加工的三次B啨ｚｉｅｒ曲线变步长直线插补算法 ,和算法在程序上的实现。即在德卡斯特里奥算法和细化的基础上 ,引进B啨ｚｉｅｒ曲线起点切矢与Ｘ轴夹角λ这个参数 ,通过控制相邻两段B啨ｚｉｅｒ曲线起始切矢与Ｘ轴夹角λ的夹角差△λ在恒定范围内 ,对德氏点进行取舍 ,从而得到一组适合于数控加工的B啨ｚｉｅｒ曲线插补点。     

角焊缝焊接质量的控制

分析角焊缝生产中存在的工艺设计和焊接操作问题及其产生原因,介绍不同尺寸焊脚的角焊缝焊接操作工艺,角焊缝焊脚、角焊缝长度及角焊缝类型的设计原则和经验,指出角焊缝焊脚设计时的注意事项。对控制角焊缝质量具有较好的指导及借鉴作用。     

马鞍形曲线自动焊接四轴联动插补算法

介绍了一种马鞍形曲线自动焊接系统的工作原理、系统结构、插补算法和仿真结果.设计了具有τ,γ,ρ,σ四自由度的马鞍形曲线自动焊接系统结构,通过四轴联动控制,控制焊枪运动轨迹和姿态,实现马鞍形曲线焊缝的自动焊接.在对系统运动学模型的分析基础上,利用四轴联动及空间解析几何原理,建立了马鞍形曲线焊接时的轨迹和焊枪姿态控制的数学模型,提出了马鞍形曲线自动焊接四轴联动插补算法.对马鞍形曲线实例进行了算法的仿真分析.结果表明,算法具有理想的轨迹控制精度和姿态控制精度,实现了马鞍形曲线的直接插补.     

基于管道插接的相贯线焊缝提取算法及数值模拟

针对工件上多个不同直径管道的筒体内壁焊缝位置信息难于提取的技术问题,设计了一种能识别支管空间位置和尺寸信息的焊缝位置识别传感器,通过该装置采集到的数据,结合已知工件空间位置和尺寸信息,建立管道插接焊缝的位置模型,并推导出基于此模型的焊缝特征矩阵和焊枪姿态矩阵. 将采集的数据结合上述数学模型,在MATLAB软件中进行仿真对比. 结果表明,其精度误差最大为0.25 mm,满足实际焊接精度要求,验证了该传感器与数学模型的准确性. 该传感器及其焊缝特征识别方法具有通用性,对管道插接焊接任务的自动化、智能化具有重要意义.     

组合焊缝的焊接工艺评定

为便于准确地执行ＪＢ４７０８－９２《钢制压力容器焊接工艺评定》中关于组合焊缝的焊接工艺评定的有关规定,本文就不同种类的组合焊缝的评定方法分别进行了讨论,对于全焊 组合焊缝,专门举例说明了进行评定的具体试件制作方法。     

基于图像色彩信息的焊缝识别算法

提出了基于图像色彩信息的焊缝识别算法,旨在为用于自动化焊接及自动无损检测的焊缝跟踪技术探索可能的解决方案.从色彩理论和图像分割的基本原理出发,开展了对RGB(红、绿、蓝)彩色空间中图像色彩信息表达的研究,提出了彩色空间变换的方法,根据灰度直方图对图像进行阈值分割,得到焊缝区与母材区基本被区分开的二值化图像,进而检出焊缝边缘.结果表明,该算法简便易行,识别效果好.     

Welding deviation detection method based on weld pool image contour features

Automatic on-line detection of welding deviation based on machine vision is one of the key technologies of arc welding robot tracking welding,in which obtaining high quality weld pool image and accurate welding deviation detection algorithm are two important steps of tracking welding.Through the research and analysis of the weld pool image of gas metal arc welding(GMAW),it was found that the weld pool contains abundant welding information.First,the average gray value of the weld pool image can reflect the interference degree of arc to weld pool image and the heat input of welding process.Secondly,the tip of the weld pool image contour can reflect the center of the groove gap.Finally,the horizontal distance between the center coordinate of the wire contour and the tip coordinate of the weld pool image contour can reflect the welding deviation.On the basis of analyzing the characteristics of weld pool image,this paper proposes a new method of weld seam deviation detection,which includes the collection of weld pool image,image preprocessing,contour extraction and deviation calculation.The results of the tests and analyses showed that the maximum error of the on-line welding deviation obtained was about 2 pixels(0.17 mm) when the welding speed was ≤60 cm/min,and the algorithm was stable enough to meet the requirements of real-time deviation detection for I-groove butt welding.The method can be applied to the on-line automatic welding deviation detection of arc welding robot.     

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.     

一种基于生物智能控制算法的焊缝跟踪控制系统

焊接自动化的关键技术是焊缝跟踪。针对传统PID在焊缝跟踪过程中存在快速性和平稳性的矛盾问题,提出一种基于睾丸素分泌调节原理的两级生物智能控制器,一级控制单元根据控制偏差的大小动态调整二级控制单元的给定值输入,从而可迅速、稳定地消除控制偏差,并针对焊缝跟踪系统的电机位置进行精确的自适应跟踪控制。仿真结果表明,该生物智能控制器具有动态性能好、收敛速度快、控制精度高等优点。     

基于改进的边界追踪算法的管道法兰焊缝识别

针对目前管道法兰焊接中存在的缺点,文中对管道法兰焊缝进行先检测后识别,提出了一种基于改进的边界追踪算法的管道法兰焊缝识别方法.在焊缝检测阶段,利用曲率角估计的方法精确确定焊缝位置.在焊缝识别阶段,利用膨胀和掩码操作,根据检测到的焊缝位置,提出了一种在原图中设置不规则感兴趣区域的方法;细化边缘,并提出一种过滤伪边缘的算法.通过实际焊缝的试验验证,结果表明,基于改进的边界追踪算法的管道法兰焊缝识别方法能够准确的识别焊缝边缘,并且系统的识别稳定性好.     

基于机器视觉焊接轨迹搜索算法

传统的焊接机器人一般采用示教再现的方法获取焊接轨迹,为确保这种工作模式能够实施,需要在前工序中采用人工点焊完成工件的定位,这将引起定位误差,使实际轨迹偏离示教轨迹. 针对该问题,提出了基于机器视觉焊接轨迹搜索算法. 基于几何形状的金字塔分层模板匹配技术,计算偏移量和旋转量从而校正示教轨迹. 结果表明,该算法具有较高的精度和效率,能满足机器人自动搜索轨迹对实时响应的要求. 工业应用表明,在实际焊接中,当焊接工件在X轴和Y轴方向有±5.5 mm的偏移量、在XOY平面上有8°的旋转角度时,该算法仍能准确搜索到焊接轨迹.