示教型暖气片焊接专机的设计与工艺试验

发布时间：2020-10-20 02:29

　　 本文结合实际生产情况,针对示教型暖气片焊接专机而进行的研究。专机采用二氧化碳气体保护焊,实现暖气片管板的自动焊接。本课题主要涉及焊接专机的机械设计与电气设计相关内容,重点进行管板焊缝图像处理以及示教模式研究,并在此基础上进行了焊接工艺试验。本研究采用摄像头引导的示教方式,采用CPU226H为控制核心。USB摄像头安置在焊枪前一个固定距离并与焊枪随动,利用图像采集程序采集焊缝图像并上传到上位机,VB编写焊缝图像处理程序对图像实时处理,识别出管板焊缝的位置信息,再利用串口将数据传给CPU226H存储,利用设计的双程法与单程法示教模式,实现了示教焊接过程。为了满足示教专机的硬件要求,在原有设备基础上,对管板焊接工装、焊枪改造、焊枪夹具、机械零点检测、摄像头安装等机械及电气部分进行了相应的改造。本课题研究中提出了两种示教模式:双程法与单程法。双程法是摄像头与焊枪先在手动控制下走过一个单程,识别出焊缝位置信息,存储焊缝信息到控制器中,枪体再回到原点后进行自动焊接;单程法利用摄像头与焊枪的一个位置差,在识别焊缝图像信息的同时进行自动焊接过程,在一个行程内完成示教焊接过程。图像处理程序中,设计了柔化、自动阈值的二值化、边缘提取及改进的霍夫变换等处理模块,并经过多次试验,找到了图像处理算法的组合方式,提取了管板环形焊缝的相关尺寸信息,满足了摄像头示教的要求。焊缝相关数据由通讯程序传送给下位机PLC,采用CPU226H运动库中的直线插补及圆插补等运动指令,编写了单程法和双程法两种示教模式的自动焊接程序,通过设备调试达到焊接专机的示教设计要求。利用示教型暖气片焊接专机进行焊接工艺试验,检验暖气片焊接接头的焊接质量,验证焊接专机的焊接效果。研究表明:摄像头示教方式切实可行,其中的图像处理过程能够很好的满足示教要求,所设计的单程法具有效率高,对枪体初始位置无严格要求的优点,很好的达到了示教目标,其中的一些思路与方法对管板换热器也具有一定的借鉴意义。
【学位单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG43
【部分图文】：

息并按一定规律转换成可用信号的装置[36]。如图1.1所示为焊缝跟踪传感器的分类。焊缝跟踪传感器分为接触式和非接触式传感器两大类。非接触式传感器又可细分为电磁式、视觉式、超声波式等类别。接触式传感器可细分为压力式、电阻式、温度式传感器三类[37]。目前为止，用于焊缝跟踪系统的两类传感器类型分别是电弧式和视觉式传感器。电弧传感器诞生于20世纪80年代初，此后凭借自身强大的优势得以迅速发展并慢慢取代了之前的接触式和非接触式传感器[38]。通过检测被测量件的电压电流得到焊枪与焊缝之间的相对位置信息来实现焊缝跟踪过程。电弧式传感器具有不怕烟尘、弧光等外界干扰影响，造价低、实时性好的优点。但其自身也存在一定的缺点，比如只适用于对称焊接接头的焊接、跟踪过程需要不断运动，应用具有局限性等。图1.1 焊缝跟踪传感器分类Fig. 1.1 Classification of seam tracking sensors

第 2 章 示教型暖气片焊接专机组成介绍接专机的系统组成原理型暖气片焊接专机主要由四部分组成，分别为视觉传感部分、图像处部分和焊接部分。视觉传感通过摄像头来实现。图像处理通过 Visu计算机上实现。利用 S7-200PLC 执行编写的运动程序，执行机构由维十字滑台组成，实现焊接专机的三维运动。焊接部分由包括焊接电丝机构，焊枪在内的 NBC-200 电焊机组成。 USB 摄像头采集和存储焊缝图像，上位机中的图像处理程序获取焊并下传至控制器 CPU226H，执行机构按照编写的程序及采集的特征板焊缝的自动焊接。焊接部分则为自动焊接的实现提供硬件基础。图片焊接专机系统的组成图。

图 2.2 焊接专机结构组成图Fig. 2.2 Structure composition diagram of special welding machine觉传感器研究的过程中主要用到了 USB 摄像头作为视觉传感器，USB 摄像需图像采集卡，可直接将视频图像传输给计算机，体型小巧，使用方以调节，采集图像的清晰度能够满足焊接专机的实际需要。图 2.3 USB 摄像头
【参考文献】

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本文编号：2848072