厚板弧焊机器人自定义型焊道编排策略

多层多道焊路径的自动规划是实现厚板机器人焊接的关键技术之一.对典型的单面V形和双面K形坡口多道焊路径规划策略进行了研究,建立了基于图形多层多道焊离线规划模块,通过特征建模、焊接顺序、焊道参数及规划类形等设置,系统可自动生成多层多道焊路径的位置和姿态,重点推导了自定义型多道焊路径规划策略,并对单面V形坡口多层多道S形焊缝进行自定义型路径规划,实现了机器人多道焊的仿真和运动程序的快速生成,提高了示教灵活度和效率.     

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。     

基于抛物线模型的V形坡口焊道规划排布

为了提高大型相贯构件机器人焊接的焊道规划准确性，提出了抛物线模型，结合等面积与等高法研究了多层多道焊道排布方法.首先，规划焊接工艺参数、焊道的横截面、焊接顺序以及焊枪位姿，进一步推导出焊道排布算法的公式，借助MATLAB软件进行多层多道焊道排布的仿真；最后通过机器人焊接试验验证多层多道排布的方法.结果表明，仿真的焊道排布结果与试验的V形坡口每层每道轮廓相吻合，说明提出的基于抛物线模型的多层多道排布算法是准确可行的.该研究成果为机器人焊接相贯构件的多层多道焊道排布提供了重要的理论基础.     

基于激光传感器的机器人自适应多层多道焊接

针对机器人自动化焊接过程中工件的定位误差、加工误差和激光传感器的安装误差的问题,提出了一种基于线结构视觉激光传感器获取焊缝形状位置信息,并使机器人能够自动调整焊枪位置和姿态来修正误差,同时自适应不同角度焊缝的多层多道路径规划方法。首先进行手眼标定,采用pyqt5在windows系统环境下部署焊接机器人手眼标定软件,把焊道空间点信息从视觉坐标系转换为机器人基坐标系下。然后对工件进行扫描,通过预设定算法完成对实际坐标点的预处理计算,并自适应调节工具坐标系的位姿弥补偏差;最后根据处理得到的焊缝坡口的特征参数和焊接工艺要求,规划多层多道焊接的路径完成焊接。对中厚板碳钢单边V形坡口进行试验,结果表明,该方法具有良好的实用性。     

多层多道焊机器人离线编程路径规划

面向机器人多层多道焊接轨迹人工示教编程效率低、难度大的问题,为了提高焊接质量与效率,基于OpenCASCADE建模引擎,开发多层多道焊机器人离线编程软件,从工件模型中提取焊缝信息,取代在线示教操作。提出一种用户自定义焊层焊道数目的路径规划算法,确定每个焊道的空间位置、焊接速度,同时规划焊枪末端姿态,避免与工件发生碰撞。通过机器人加工仿真运动,表明各个焊道位置准确、姿态平顺,验证了路径规划的正确性与可行性,并在实际焊接试验中获得良好的焊接效果。     

基于机器人的多层多道马鞍形焊缝自动焊接应用研究

针对含盆形坡口的马鞍形焊缝的多层多道焊,研究了一种基于工业机器人的自动化焊接方法,包括机器人运动轨迹规划、焊道排布、焊枪姿态设定、焊接参数设定、起弧收弧优化、自动排道软件设计等具体内容,并且针对3种不同规格的工件进行了焊接试验。试验结果表明,该方法能充分保证焊接质量和成形效果,同时还具有广泛的适用性。     

厚板多层焊接的焊缝位置修正

针对中厚板多层多道焊接示教繁琐且焊缝坡口会随焊接层数和道数的增加而产生变形的问题，基于激光视觉的机器人中厚板焊接系统，提出一种多层多道和多层单道焊缝位置修正方法。通过在每层焊接之后重新扫描焊缝以获取当前焊缝的三维信息，提取焊缝信息特征并对焊道位置进行修正，以重新设定下一层焊道的起点与终点位置。通过V型厚板多层单道焊接实验与焊缝三维模型焊后分析表明，对焊缝位置进行修正可有效消除由于焊接过程中变形带来的影响，厚板焊接盖面层焊缝余高可平均控制在2 mm以内，提高工业机器人对多层焊接的适应性。     

机器人焊接大型接头多道焊填充策略

提出了一种可用于机器人焊接大型V形焊接接头多渠道焊填充策略。通过分析各种焊道截面形状,给出V形接头第一层敷设一道焊道,由第二层开始每增加一层也相应的增加一道焊接的敷设方法,在采用等截面积焊道的条件下,推导出从第二层开始以后有近似相等的层高,从而提出了设定多道焊焊接层数以及每层焊道数的规划方法,该填充策略具有各焊道截面积相等、所有焊道的焊接参数均相同、规划简单及适应性强的优点,克服了以往填充策略中焊接参数频率变化、焊接质量不易保证的不足,试验表明,应用这种填充策略可保证大型焊接接头的焊接质量。     

基于点云数据驱动的中厚板机器人焊接路径规划

为实现中厚板多层多道自动化焊接的需求,提出一种基于点云数据驱动的机器人焊接路径自适应规划算法。以V形焊缝为例,首先通过线结构光扫描焊缝表面采集点云数据,对点云数据进行滤波预处理,在精简数据量的同时也去除噪声点,据此采用点云分割和边缘提取算法成功提取焊缝特征点。最终通过焊接实验验证算法的准确性和可行性,结果表明,提出的算法处理得到的焊缝特征点坐标与人工示教得到的实际坐标偏差小于0.17 mm,能够满足实际应用需求。     

基于线结构光扫描的机器人GMAW自适应规划方法

针对弧焊机器人在中厚板焊接中的应用,研制了一套激光视觉传感器,基于FANUC机器人TCP/IP协议,开发了传感器与机器人控制器之间的通讯平台。以厚20 mm的Q345单V型坡口机器人GMAW为例,结合机器人手眼标定、线结构光平面参数标定结果,实现变间隙焊道参数自适应规划及多层多道自动编排,结果满足机器人中厚板自适应焊接要求。     

基于激光视觉的机器人中厚板焊接规划

针对中厚板机器人自动焊接出现的易形变、定位误差大等问题,基于激光视觉的机器人中厚板焊接规划系统,提出了一种不同角度自适应的多层多道焊接规划方法.以PLC作为中继,在接收机器人位置信息等信号后,计算机获取激光传感器采集的点位信息,并按照预定算法进行系列规划处理,进而控制机器人完成空间位置及姿态调整,实现中厚板自动焊接.以...     

基于堆焊-电解的复合3D加工技术

建立了基于堆焊-电解的复合3D成形系统,包括弧焊机器人、数字化焊机以及电解加工设备等.通过机器人堆焊对工件进行快速成形,进而采用电解加工设备对其进行精密修形,得到与预设三维实体模型尺寸一致的成品零件.提出了一种名为螺旋递进重熔的路径规划方式,可以很好的解决堆焊成形中的塌陷问题.针对低碳钢与铝合金两大类材料进行3D成形工艺试验,发现分别采用氯化钠电解液以及磷酸硝酸钠混合电解液进行电解加工可以得到表面光洁的零件.结果表明,利用堆焊-电解复合3D加工系统可以在无模具的条件下制备尺寸精确、表面光洁的零件.     

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。     

弧焊机器人工作站协同作业研究

采用耦合规划方法,对弧焊机器人/变位机工作站和多机器人焊接工作站的协同作业路径进行规划。利用自主开发的协调路径规划器,构建弧焊机器人工作站仿真模型的驱动函数,完成了马鞍型焊缝和螺旋线焊缝的协同作业仿真实验,验证了协同作业路径规划方法的正确性和可行性。     

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。     

电弧增材制造多层单道堆积的焊道轮廓模型函数

焊道截面轮廓的建模和分析为电弧增材制造过程中的切片、路径规划和工艺自动化提供必要的形貌数据. 采用MATLAB开发基于图像处理和曲线拟合的自适应拟合程序,可以在半椭圆函数、圆弧函数、余弦函数和抛物线函数之间自适应选择合适的拟合模型函数. 基于该程序,研究分析在焊接参数可行域内单层单道焊道截面轮廓最佳数学模型函数的分布情况,以及多层单道堆积过程中不同层数上焊道轮廓的最佳模型函数. 结果表明,自适应拟合程序对焊道截面的轮廓曲线拟合具有较好的精度;在堆焊焊接参数可行域中,单层单道焊道截面轮廓可以用半椭圆函数或余弦函数模型表示;而对于多层单道堆积,半椭圆函数模型对焊道最上层轮廓的拟合精度最高.     

旋转电弧机器人V形坡口焊缝跟踪模型与仿真

通过建立旋转电弧传感器扫描V形坡口焊缝时焊枪空间姿态数学模型,提取焊枪三维信息,根据V形坡口焊缝特点,推导出焊枪纠正偏差后ABB机器人的工具坐标系相对于基坐标系的变换矩阵,结合机器人逆运动学,建立了ABB机器人对V形坡口焊缝跟踪纠偏的数学模型,并针对该模型的求解提出了一种渐进粒子群优化算法,利用LABVIEW并结合该算法对该模型进行仿真分析,得出了左右、高低跟踪偏差. 结果表明,模型具有准确性、有效性以及该算法的高效性,为旋转电弧传感器与ABB机器人相结合对V形坡口焊缝进行自动焊接提供了理论依据.     

基于改进蜂群算法的焊接机器人路径规划方法研究

针对焊接机器人的运动特点及焊接工作过程中焊枪的避障问题,提出基于改进人工蜂群算法的机器人避障焊接路径规划策略。首先针对传统人工蜂群算法存在的问题,将Lévy(莱维)分布引入到人工蜂群算法侦查蜂寻找新蜜源的过程中,代替其原有0～1之间的随机分布过程,形成了基于Lévy飞行的改进型人工蜂群算法,然后将其应用到焊接机器人的路径规划问题中,并进行了仿真实验。结果表明:改进后的方法能够得到最优的焊接避障路径,且寻优速度快、过程稳定。该方法可用于解决焊接机器人避障路径规划问题。