锅炉内壁管板焊接跟踪智能焊接机器人机构设计与运动控制
发布时间：2021-07-22 12:59
目前,在国内大型余热锅炉行业中存在着大量的锅炉筒体内壁管板焊接,其焊接过程中存在焊缝位置复杂,焊枪姿态多变,焊接工作空间内部狭窄,焊接频率低等诸多问题,其导致锅炉内壁管板焊接自动化程度低下,因此,提升锅炉内壁管板焊接自动化水平显得尤为迫切。筒体内壁管板焊接技术难点有:一、管与筒体之间形成相关线焊缝是复杂的空间曲线,手工焊接难以保证焊接速度与效果;二、它属于焊接领域难度系数最大的全位置焊接,对流管与筒体之间形成的环形角焊缝紧密排列在锅炉筒体内壁上,尤其是在同一个工件上的环形角焊缝存在着平焊、立焊、仰焊,焊接过程中需根据实际焊缝空间位置、角度来实时调整;三、现阶段机械手焊接难以达到现有熟练焊接工人的水平。基于上述筒体内壁管板焊接自动化技术难点问题,本文的主要研究内容如下:针对环角焊缝分布特点,详细论述了锅筒内壁环角焊缝机器人设计难点与关键点,并最终设计了一套适应于本文所研究的环角焊缝的机械结构方案,基于机器人运动过程中的运动姿态、方向角调节方案建立了环角焊缝机器人运动学模型,并对其进行运动学分析,为后续焊枪识别、轨迹规划提供了可靠的理论模型。深入研究现有电弧传感方法,提出一种针对环角焊缝新...
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
某公司余热锅炉实物图
（a）、固定管板式换热器 （b）、管板焊接机器人图 1.2 固定换热器及管板焊接机器人工作图自上世纪 90 年以来,国内外就开始广泛研究相关线焊缝自动化焊接技术,并取得相应的一些成果。1996 年日本庆应大学 Suga Y，Sano T 等人[23]设计了一种基于 CCD 相机寻迹的管壁相贯线机器人。他们通过机器人焊接之前利用 CCD相机采集管壁信息，耦合计算，自主寻找需要焊接的点，结合伺服驱动轴完成焊缝整体作业，其本体结构如图 1.3 左图所示。机器人整体结构较为复杂，应用性不强。2009 年北京工业大学任福深等人[24]开发了一种 PC-DSP 模式的管板插接智能焊接机器人，如图 1.3 右图所示。针对管壁插接焊缝的特性，设计了多自由度自动定心得机械手，借助支管内壁的机器人旋转中心与管壁轴线同轴，最后实现了焊枪前端行走角姿态的可靠控制。2010 年哈尔滨工程大学杜宏旺[25]针对接管相贯线焊接的特性，研制了一种基于 D-H 机器人运动模型和以 PC 为数据控制的硬件多自由度接管相关线机器人，如图 1.4 左图所示。2016 年江南大学田媛[26]针对现有管板焊接设备的局限性，结合国外相关研究成果设计出一种六自由度的
能力、智能化、交互性等方面存在或多或少的实际问题，难以完成在复杂境可能遇到的非预设场景的焊接任务。与此同时，上述管板焊接问题实解决有序的环形分布在平板上的二维环角焊缝。这些特征与本课题所研究内壁管管空间三维的立体环角焊缝问题有较大区别。图 1.3 机械焊接定位装置（一）1
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于离散Shearlet类别可分性测度的人脸表情识别方法[J]. 卢洋,王世刚,赵文婷,赵岩. 吉林大学学报(工学版). 2019(05)
[2]深海声传播信道和目标被动定位研究现状[J]. 杨坤德,李辉,段睿. 中国科学院院刊. 2019(03)
[3]基于SWT和双变量阈值函数的ECG信号去噪[J]. 汤伟,王玲利,税宇阳,王帅. 计算机工程与设计. 2019(03)
[4]三分支机器人最小范数逆解算法[J]. 洪磊,王保升,陈钢. 北京邮电大学学报. 2019(01)
[5]旋转电弧传感移动机器人前倾后倾时对角焊缝的跟踪[J]. 刘诚,张华,乐健,郑鸣轩. 热加工工艺. 2019(03)
[6]工业机器人的应用现状及发展趋势[J]. 曹泓浩. 科技风. 2019(05)
[7]基于深度学习的交互似然目标跟踪算法[J]. 张明月,王静. 计算机科学. 2019(02)
[8]自动化焊接设备在工程机械制造中的应用探讨[J]. 刘兵华. 山东工业技术. 2019(04)
[9]基于专利分析的管-板焊接发展趋势研究[J]. 梁为,于复生,严高超,朱宝星. 科技创新与应用. 2019(03)
[10]工业机器人的发展及应用[J]. 杜松林. 中国新通信. 2019(02)
博士论文
[1]煤矿综掘工作面视频融合技术研究[D]. 赵洪建.中国矿业大学 2018
[2]新型9%Cr热强钢厚壁管道焊接—热处理温度场/应力场特性研究及应用[D]. 胡磊.武汉大学 2017
[3]中厚板复杂轨迹焊缝跟踪的关键技术研究[D]. 李湘文.湘潭大学 2012
[4]接管焊接机器人关键技术研究[D]. 杜宏旺.哈尔滨工程大学 2010
[5]基于PC+DSP模式的管道插接专用焊接机器人系统研究[D]. 任福深.北京工业大学 2009
硕士论文
[1]连续微线段高速加工数控系统路径与速度前瞻规划算法研究[D]. 朱长峰.浙江大学 2018
[2]基于深度强化学习的小行星探测器跳跃轨迹规划研究[D]. 陈康.哈尔滨工业大学 2018
[3]筒体内壁管板焊接机器人技术研究[D]. 庞争林.湘潭大学 2018
[4]柱坐标堆焊成型插补算法开发及成型质量控制研究[D]. 来旭辉.新疆大学 2018
[5]基于旋转电弧传感器的CNC焊缝跟踪系统研究[D]. 钟勇.湘潭大学 2018
[6]分布式多轴运动控制器的设计与实现[D]. 李顺.电子科技大学 2018
[7]数字音频同源复制和异源拼接篡改检测算法研究[D]. 余颖娟.华南理工大学 2018
[8]基于CMC的3D打印控制系统设计[D]. 任旭东.浙江大学 2018
[9]机器人管板自动焊接系统关键技术研究[D]. 田媛.江南大学 2016
[10]6061厚板铝合金窄间隙GMAW焊炬设计及工艺研究[D]. 王亚峰.哈尔滨工业大学 2016
本文编号：3297200
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
某公司余热锅炉实物图
（a）、固定管板式换热器 （b）、管板焊接机器人图 1.2 固定换热器及管板焊接机器人工作图自上世纪 90 年以来,国内外就开始广泛研究相关线焊缝自动化焊接技术,并取得相应的一些成果。1996 年日本庆应大学 Suga Y，Sano T 等人[23]设计了一种基于 CCD 相机寻迹的管壁相贯线机器人。他们通过机器人焊接之前利用 CCD相机采集管壁信息，耦合计算，自主寻找需要焊接的点，结合伺服驱动轴完成焊缝整体作业，其本体结构如图 1.3 左图所示。机器人整体结构较为复杂，应用性不强。2009 年北京工业大学任福深等人[24]开发了一种 PC-DSP 模式的管板插接智能焊接机器人，如图 1.3 右图所示。针对管壁插接焊缝的特性，设计了多自由度自动定心得机械手，借助支管内壁的机器人旋转中心与管壁轴线同轴，最后实现了焊枪前端行走角姿态的可靠控制。2010 年哈尔滨工程大学杜宏旺[25]针对接管相贯线焊接的特性，研制了一种基于 D-H 机器人运动模型和以 PC 为数据控制的硬件多自由度接管相关线机器人，如图 1.4 左图所示。2016 年江南大学田媛[26]针对现有管板焊接设备的局限性，结合国外相关研究成果设计出一种六自由度的
能力、智能化、交互性等方面存在或多或少的实际问题，难以完成在复杂境可能遇到的非预设场景的焊接任务。与此同时，上述管板焊接问题实解决有序的环形分布在平板上的二维环角焊缝。这些特征与本课题所研究内壁管管空间三维的立体环角焊缝问题有较大区别。图 1.3 机械焊接定位装置（一）1
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于离散Shearlet类别可分性测度的人脸表情识别方法[J]. 卢洋,王世刚,赵文婷,赵岩. 吉林大学学报(工学版). 2019(05)
[2]深海声传播信道和目标被动定位研究现状[J]. 杨坤德,李辉,段睿. 中国科学院院刊. 2019(03)
[3]基于SWT和双变量阈值函数的ECG信号去噪[J]. 汤伟,王玲利,税宇阳,王帅. 计算机工程与设计. 2019(03)
[4]三分支机器人最小范数逆解算法[J]. 洪磊,王保升,陈钢. 北京邮电大学学报. 2019(01)
[5]旋转电弧传感移动机器人前倾后倾时对角焊缝的跟踪[J]. 刘诚,张华,乐健,郑鸣轩. 热加工工艺. 2019(03)
[6]工业机器人的应用现状及发展趋势[J]. 曹泓浩. 科技风. 2019(05)
[7]基于深度学习的交互似然目标跟踪算法[J]. 张明月,王静. 计算机科学. 2019(02)
[8]自动化焊接设备在工程机械制造中的应用探讨[J]. 刘兵华. 山东工业技术. 2019(04)
[9]基于专利分析的管-板焊接发展趋势研究[J]. 梁为,于复生,严高超,朱宝星. 科技创新与应用. 2019(03)
[10]工业机器人的发展及应用[J]. 杜松林. 中国新通信. 2019(02)
博士论文
[1]煤矿综掘工作面视频融合技术研究[D]. 赵洪建.中国矿业大学 2018
[2]新型9%Cr热强钢厚壁管道焊接—热处理温度场/应力场特性研究及应用[D]. 胡磊.武汉大学 2017
[3]中厚板复杂轨迹焊缝跟踪的关键技术研究[D]. 李湘文.湘潭大学 2012
[4]接管焊接机器人关键技术研究[D]. 杜宏旺.哈尔滨工程大学 2010
[5]基于PC+DSP模式的管道插接专用焊接机器人系统研究[D]. 任福深.北京工业大学 2009
硕士论文
[1]连续微线段高速加工数控系统路径与速度前瞻规划算法研究[D]. 朱长峰.浙江大学 2018
[2]基于深度强化学习的小行星探测器跳跃轨迹规划研究[D]. 陈康.哈尔滨工业大学 2018
[3]筒体内壁管板焊接机器人技术研究[D]. 庞争林.湘潭大学 2018
[4]柱坐标堆焊成型插补算法开发及成型质量控制研究[D]. 来旭辉.新疆大学 2018
[5]基于旋转电弧传感器的CNC焊缝跟踪系统研究[D]. 钟勇.湘潭大学 2018
[6]分布式多轴运动控制器的设计与实现[D]. 李顺.电子科技大学 2018
[7]数字音频同源复制和异源拼接篡改检测算法研究[D]. 余颖娟.华南理工大学 2018
[8]基于CMC的3D打印控制系统设计[D]. 任旭东.浙江大学 2018
[9]机器人管板自动焊接系统关键技术研究[D]. 田媛.江南大学 2016
[10]6061厚板铝合金窄间隙GMAW焊炬设计及工艺研究[D]. 王亚峰.哈尔滨工业大学 2016
本文编号：3297200
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