浅谈焊接机器人使用MAG焊接不同工艺参数对焊缝熔深的影响

随着我国工业化的进程,近年来,我国的自动化技术越来越成熟,而焊接机器人是工业自动化应用很广泛的领域,焊接机器人的广泛使用代替了部分传统手工焊,但焊接机器人与手工焊接的工艺参数存在一定的差别,不同的机器人焊接参数和焊枪姿态对于焊缝有着不同的影响。机器人的焊接工艺目前并没有形成标准统一的焊接工艺数据库,从而在生产实践活动中,需要工艺人员对机器人进行多次重复的焊接实验,获得合适的焊接参数,才能完成高质量的焊缝。本文主要讨论电流、电压和焊接角度对焊缝熔深的影响,所以焊接速度等焊接参数控制不变。     

基于同轴视觉监测的激光深熔焊缝熔深监测

基于激光深熔焊接过程中稳态下小孔前壁材料气化满足的能量平衡以及在同轴视觉传感监测中提取出的小孔的径向尺寸建立了小孔深度的提取迭代方程,并基于小孔的深度实现了焊缝熔深的同轴视觉传感监测。试验结果表明：工件未焊透时,焊缝熔深的监测—计算值和试验测量值具有较好的一致性,其监测误差一般不超过12％;而工件完全焊透后,焊缝熔深的监测—计算值大于工件厚度,并基于此实现了工件是否焊透的判断。研究结果表明：基于同轴视觉传感和小孔前壁材料气化能量平衡建立的激光深熔焊缝熔深提取模型,可以有效实现激光深熔焊缝熔深的监测。     

小直径筒体全熔透焊缝焊接方法比较

以焊条电弧焊（SMAW）、埋弧焊（SAW）、钨极气体保护焊（GTAW）和熔化极气体保护焊（GMAW）四种通用焊接方法为例，从生产率、实现焊接质量的难度、劳动强度、技术先进性和经济效益等方面对小直径钢筒体的全熔透焊缝进行了比较。结果表明GMAW具有最强的竞争力，SAW对厚壁简最合适，GTAW的缺点是熔敷效率太低，而传统的SMAW在较长期内仍不会被完全淘汰。     

基于铝合金激光深熔焊接温度场研究

采用透过玻璃在线拍摄铝合金激光深熔焊接时小孔形状的方法,得到小孔形状的真实尺寸.随后建立铝和玻璃异种材料激光焊接温度场的数学模型,运用数值模拟法分析了激光深熔焊接铝合金与玻璃的温度场分布,在编制Matlab程序计算时用已观测到的小孔半径数值为基础,保证了数值模拟结果的合理性与正确性,得到了不同材料焊接温度场计算的一般方法.     

焊接机器人视觉焊缝跟踪系统分析

分析了一套焊接机器人视觉焊缝跟踪系统的总体构成.首先简述了焊接机器人及跟踪系统的总体构成,分析了机器人视觉系统寻找焊缝位置的视觉处理的动作流程,并对其中重要的步骤进行了详细的描述,重点介绍了机器人依照输入偏差与示教轨迹叠加跟踪真实焊缝的控制过程.最后使用Matlab软件仿真3关节平面机器人的跟踪焊缝的运动.     

变极性等离子弧焊接熔透信息的检测与分析

通过对铝合金3003变极性等离子弧穿孔立焊熔池振荡行为的研究,发现熔池振荡频率与焊接熔透之间的内在规律。在变极性电流的作用下,焊接熔池产生振荡,可以通过对电弧电压频谱分析获得熔池固有振荡频率。分别建立变极性等离子弧穿孔立焊未熔透及完全熔透熔池模型,并分析焊接电流的变化对熔池固有振荡频率的影响,发现焊接电流大小对其影响很小,可以忽略。为了验证该模型的准确性,进行理论与实测分析,结果表明,理论值与实测值相吻合。熔池固有振荡频率主要取决于熔池宽度、深度及材料密度等参数,而其他焊接参数对其没有直接影响。因此,熔池振荡频率可间接反映焊接熔透信息,为焊接质量自动控制提供了理论支持。     

基于RAPID焊接的起重机结构熔透性应用探索

本文通过熔透性对比及伸臂结构单侧焊接全熔透验证等方面对RAPID焊接技术在起重机结构的应用进行了探索。由实验数据分析可知RAPID焊接可增加焊接熔深,在合理的焊接工艺参数下焊接,能实现特定板厚的坡口焊缝全熔透,且背面成型良好,无未熔合缺陷。     

基于正面焊接多信息融合的GMAW熔透控制

对气体熔化极弧焊(Gas metal arc welding, GMAW)过程中采集的正面熔池图像和温度信息通过多传感器定量信息融合技术,实现熔池图像的有效性判别。将熔滴热焓对温度场的影响考虑在内,对半椭球热源温度场进行修正,得到新型的三维温度场解析模型。借助信息融合后有效的熔池图像可获得无数个熔点温度的位置信息,通过阻尼最小二乘法求解新型温度场模型超定方程、辨识模型中椭球热源系数及熔滴热焓4个时变参数,从而得到实时修正的三维温度场动态解析模型。借助该模型通过PID控制实现了利用正面传感信息对GMAW焊接过程中背面熔宽的闭环控制,取得了满意效果。     

狭小空间直角角焊缝移动焊接机器人系统研制

针对大型结构件中狭小空间角焊缝焊接,提出了一种基于旋转电弧传感的新型移动焊接机器人系统。系统包括轮式移动本体、二维运动平台、旋转电弧传感器和超声传感器;系统采用二级跟踪策略——机器人本体粗跟踪和二维运动平台精确跟踪,采用旋转电弧传感器作为焊缝跟踪传感器,采用超声传感器作为避障传感器;建立了运动学模型,设计了参数自调整模糊控制器。实验表明该机器人系统能实现小空间中大折角角焊缝的自动焊接。     

深熔激光焊接数学模型研究现状

对已有的有关深熔激光的数学模型的类型、建模方法及其应用进行了讨论，评述了深熔激光焊接小孔和熔池形状数学模型的研究现状，对深熔激光焊焊缝形状预测和工艺参数优化人工神经网络模型等典型的模型进行了介绍。     

基于焊接温度场正面信息的熔透控制方法及验证

在所建立的试件有限尺寸三维温度场解析模型的基础上,利用相关性原理同时考虑温度变化的灵敏度问题,定量地给出了控制背面熔宽时正面测温点的选择区域,提供了测温点的一般选择原则,讨论了基于温度场正面信息的GTAW熔透控制方法,运用仿真手段进行了PID参数优化设计,通过试验验证了PID和FUZZY复合控制的有效性。     

基于Hammerstein模型的GMAW-P焊接熔深自适应预测控制

针对脉冲熔化极气体保护焊(Pulsed gas metal arc welding,GMAW-P)过程中焊接熔深的实时控制,使用脉冲峰值期间的电压变化幅值(ΔU)来表征焊接熔深变化,并且通过测量和控制ΔU的大小来间接达到熔深控制的目的。建立了以ΔU为输出和脉冲基值电流为输入的单输入单输出熔深控制系统。系统输入输出之间的静态关系模型显示该熔深控制系统具有一定非线性,因此,采用加入干扰的Hammerstein模型描述该非线性系统。在基于该Hammerstein模型的经典预测控制算法基础上,在控制过程中加入递推最小二乘法在线辨识模型参数,从而实现焊接熔深自适应控制。控制算法仿真和实时焊接试验表明该熔深控制算法能够较好地实现GMAW-P焊接过程中的熔深控制。变散热试验结果验证了该控制算法的有效性和适应性。     

爬行式焊接机器人焊缝跟踪的协调控制

针对大型构件的自动焊接问题，采用由爬行小车和十字滑块组合而成的跟踪机构进行焊缝的跟踪，提出了协调控制的方法，并对爬行小车的控制进行了理论分析和大量的实验研究，焊接实验表明这种控制方案能够实现爬行机器人对焊缝的精确跟踪。     

基于视觉定位的机器人焊接系统

本文基于三维扫描视觉系统开发了具有对汽车零部件在线整体定位功能的机器人焊接系统.详细介绍了系统的组成、工作流程及被焊接工件机器人视觉定位过程,为汽车焊接过程提出了一套自动化、柔性化应用方案,可以有效克服工件的装卡误差,大大提高焊接质量.     

基于机器人的充气机柜焊接系统

SF6充气柜焊接工作重复性大,对焊接的工艺要求较高,手工焊无法满足要求;根据工作的特点,采用机器人及数字化焊机来构建机器人充气机柜焊接工作站.本文将从技术概述、工作特点、部件连接、误差检测等几方面来详述该系统.实践证明,该系统工作稳定,生产效率高,达到了原设计的要求.     

激光深熔焊接镀锌高强板工艺参数对熔深熔宽的试验研究

通过对薄板激光深熔焊接正交实验的设计,初步得到了焊接时不同工艺参数,即焊接速度、离焦量、辅助气体流量与焊缝熔深熔宽的关系,对焊缝质量的进一步研究提供了重要参考价值.     

基于视觉特征的厚板机器人焊接焊缝轮廓的有效提取

基于结构光的主动视觉传感技术是用于厚板机器人自动焊接中检测焊缝信息的一种有效途径。针对焊接过程中采集的焊缝图像包含或不包含电弧区域的两种情形,提出了一种基于视觉特征的适用于典型接头的激光条纹提取的通用算法。该算法利用Gabor滤波生成方向特征图,阈值分割后利用最近邻聚类算法对激光条纹和干扰数据进行聚类,根据聚类结果获得各类数据点在图像中的空间跨度,且只保留跨度值大于平均跨度的类,实现激光条纹的粗略提取;在从粗略提取结果中获取首个激光条纹分段的前提下,利用后续待识别的类与前一次已提取的激光条纹分段的欧式距离和类的自身跨度,设计了一个能提取激光条纹后续分段的竞争策略,从而实现激光条纹主体轮廓的准确提取;根据激光条纹视觉投射特点,设计了一个提取主体轮廓各分段之间的激光条纹细节的有效规则,实现激光条纹细节的提取。利用厚板T形接头和对接接头焊接中采集的焊缝图像验证了文中激光条纹提取算法的有效性,为厚板机器人自主焊接智能系统面向多种接头焊接应用的集成提供了可能。     

基于免疫模糊的机器人焊缝跟踪系统智能控制

针对传统控制理论在视觉跟踪焊接机器人随动系统中难以取很良好控制效果的问题,提出了基于免疫学的智能控制方法.并运用该方法将随动系统跟踪焊缝所需的转动角度作为免疫抗原,以随动系统的输入电压作为免疫抗体,对焊缝跟踪系统的跟踪性能进行了仿真实验,结果表明该控制方法具有良好的快速性和稳定性,满足随动系统快速旋转跟踪焊缝的要求.     

弧焊机器人空间焊缝焊接参数优化研究

提出了焊缝特征坐标系的概念 ,采用焊缝特征坐标系来描述各种焊接接头复杂空间焊缝的焊接位置 ,并将复杂空间焊缝分解为“立坡焊”和“横坡焊”二种简单焊接位置的组合。引用齐次变换技术求解空间焊缝的转角 ( β)和倾角 (α) ,并对根据 β、α和相关知识库进行模糊推理获得的焊接参数实现优化组合。