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.     

基于焊枪倾角信息融合的弯曲焊缝轨迹跟踪

文中介绍了以轮式移动机器人为被控对象,以旋转电弧作为传感器,根据傅里叶变换后的一次谐波分量对焊枪偏差和倾角进行检测,同时根据焊枪的移动状态判断焊枪与焊缝切向之间的夹角.基于T-S模糊逻辑系统对旋转电弧传感器采集的焊枪倾角和焊枪与焊缝切向之间的夹角进行融合.以焊枪偏差和融合后的焊枪倾角作为输入,以机器人左右车轮和水平滑块的运动作为输出,构成双输入多输出控制系统.基于模糊控制理论设计控制器,实现焊缝跟踪的同时对焊枪倾角进行调整,并通过实际焊接试验验证了控制器的跟踪效果.     

旋转电弧传感器焊枪空间姿态识别

旋转电弧传感器焊枪空间姿态识别主要包括焊枪偏差和焊枪倾角的识别,是实现焊缝跟踪和提高焊接质量的必要条件.首先建立了焊枪倾角和偏差变化与电弧长度变化的数学模型,在此基础上提出了特征平面焊枪空间姿态检测算法,该算法充分利用了旋转电弧传感器检测得到的三维信息,采用最小二乘方法构建特征平面,根据特征平面与坐标平面交线的斜率来检测焊枪的左右偏差和倾角.结果表明,将该算法用于焊枪倾角和左右偏差的检测,其倾角检测误差为±7.85°,偏差检测误差为±0.42 mm,满足实际焊接工程需要.     

旋转电弧传感器特征谐波法的改进

利用特征谐波检测法进行焊缝偏差的检测是旋转电弧传感器焊缝偏差检测方法之一.通过在焊接倾角存在情况下对特征谐波法的数学分析和模拟仿真,深入探讨了特征谐波中焊缝偏差、焊缝倾角和初始相位、跟踪调整的相位角的关系,对特征谐波方法进行了改进,证明了特征谐波方法结果中的实部和虚部可以分别用来对焊缝偏差和焊枪倾角检测.并且在只对焊缝偏差检测情况下,采用特征谐波方法结果中的实部表征特征量比采用其幅值效果好.结果表明,这种方法对偏差检测的效果比传统的特征谐波方法抗干扰能力更强.     

移动机器人波纹板折线角焊缝跟踪控制

在对集装箱波纹板形式的焊缝进行焊接时,不仅要控制焊枪跟踪焊缝移动,同时还要保证焊枪相对于焊接面的倾角.设计了一种移动焊接机器人,该机器人以轮式移动小车作为平台,配以可以伸缩和转动的执行机构控制焊枪运动.采用旋转电弧作为传感器对焊枪偏差和倾角同时进行检测,通过控制三个关节协调动作,实现焊缝跟踪的同时对焊枪倾角进行调整.还对机器人的运动学模型进行了研究,在此基础上结合模糊控制理论设计了控制器,最后通过实际焊接试验证明了所提出的方法的有效性.     

局部干法环境下GMAW横向焊接熔滴过渡特性

提出了一种水下结构件局部干法横向焊接方法,该方法通过对排水罩结构进行设计,使高压气体在排水的同时在排水罩内部形成向上流动的风场,利用风场对熔池的吹袭作用来抑制熔池下淌. 采用高速摄像技术研究了在侧向风场作用下GMAW焊的熔滴过渡特性. 结果表明,在短路过渡状态下,由于受到侧向风场的影响,更容易发生B型短路过渡. 在滴状过渡时,由于熔滴体积较大,侧向风场的支托作用不明显,熔滴沿焊丝倾斜向下过渡到熔池中. 在射流过渡时,侧向风场对电弧的影响较小,使熔滴略微向上偏斜,有助于减小熔池下淌程度,获得较好的焊缝成形质量. 研究结果对于水下结构件横向焊接质量控制有一定的参考价值.     

角焊缝旋转电弧信号去噪与终点检测

通过试验对比分析,发现由小波系数中的近似系数直接重构原信号的算法能更好地对旋转电弧信号去噪。用组合滤波法对角焊缝和平板堆焊旋转电弧信号进行了去噪试验,在Matlab上仿真,得到了很好的波形。根据旋转电弧信号波形中极大值与极小值之间的差值,准确检测到角焊缝的终点,通过差值波形发现焊枪偏差也能影响差值。     

微孔薄膜挤出成型数值模拟

利用Unigraphics NX(简称UG)软件设计了8孔微孔薄膜挤出模,并对挤出模成型段及挤出物部分进行了CAE模拟,利用参数渐变法研究了不同拉伸应力下挤出物外形及横截面形状尺寸的变化。结果表明,随着拉伸应力的增大,挤出物横截面尺寸越来越小;气孔由圆形变为菱形、椭圆形;挤出物表面具有明显的波纹特征。