多层多道焊离线编程技术及应用研究

发布时间：2017-07-27 08:06

  本文关键词：多层多道焊离线编程技术及应用研究

  更多相关文章： 多层多道焊 离线编程 激光传感器 焊接工艺参数 路径规划

【摘要】：机器人多层多道焊接技术广泛应用于汽车、工程机械、船舶等诸多领域。对大型焊接件,手工示教编程效率低,焊接质量也难以保证。本文在福建省产学研研重大项目的资助下,对多层多道焊离线编程技术在大型焊接件上的应用进行研究。目前市面上的离线编程软件功能相对简单,无法自适应生成多层多道焊缝轨迹。离线编程在中厚板焊接应用中存在两个突出的问题。一是大批量生产时,工件的加工误差以及定位误差均会影响离线编程事先规划路径的准确性;二是离线编程软件缺少多层多道焊接工艺参数规划,而焊接工艺参数对焊接质量影响较大。针对上述问题,本文主要对离线编程技术的坡口检测、焊接工艺规划、多层多道焊路径规划三个方面进行研究。然后在RobotStudio软件上进行二次开发,在开发软件上对装载机大梁进行仿真和实际的焊接试验。坡口检测主要是基于二维激光位移传感技术获取工件坡口图像,通过图像处理和坡口特征识别等方法来判别坡口类型和计算坡口特征参数。并通过获取坡口截面和位置信息,对离线编程事先规划的机器人路径进行纠偏,保证了机器人焊接位置的准确性,解决了坡口加工误差和定位误差的影响。焊接工艺规划主要是对焊接电流、焊接速度、干伸长度、摆幅等焊接参数进行规划。提取焊机专家数据库中的送丝速度和焊接电流数据,采用三次多项式拟合方法求得焊接电流和送丝速度的关系式,通过关系式代换进而求的焊道截面积与焊接电流和焊接速度的关系式,并通过实验验证了该关系式的正确性。通过焊接实验,分析了各个焊接参数对焊道成型的影响,为焊接参数规划提供参考依据。多层多道焊路径规划是通过规划出层数、道数,采用等面积型坡口截面规划方法计算出每道焊枪的偏移量,以及每道焊枪偏转角度,并采用齐次变换矩阵对基路径进行平移变换和姿态旋转变换,求出多层多焊其它的各条路径。通过焊接顺序的规划,优化机器人工作路径,提高生产效率和焊接质量。最后,以装载机后车架大梁为例,使用多层多道焊离线编程软件规划出大梁所有的焊接路径和焊接工艺参数,并进行焊接。从实际焊接效果可以证明该开发软件的实用性。
【关键词】：多层多道焊 离线编程 激光传感器 焊接工艺参数 路径规划
【学位授予单位】：厦门理工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG409;TP242
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 引言9-15
• 1.1 课题研究的意义及背景9-10
• 1.1.1 课题来源9
• 1.1.2 课题研究的意义及背景9-10
• 1.2 国内外研究现状与进展10-13
• 1.2.1 国外离线编程研究现状10-12
• 1.2.2 国内离线编程研究现状12-13
• 1.3 本文主要研究内容13-15
• 第二章 RobotStudio离线编程软件二次开发15-24
• 2.1 Robot Studio离线编程开发系统构成15-17
• 2.2 Robot Studio二次开发17-23
• 2.2.1 Robot Studio API对象17-18
• 2.2.2 Robot Studio开发工具18
• 2.2.3 主要模块设计18-23
• 2.2.3.1 轨迹优化模块18-19
• 2.2.3.2 激光视觉检测模块19-20
• 2.2.3.3 焊接工艺规划模块20-21
• 2.2.3.4 通讯模块21
• 2.2.3.5 监视模块21-23
• 2.3 本章小结23-24
• 第三章 基于激光视觉的坡口特征识别24-37
• 3.1 激光视觉手眼标定24-29
• 3.1.1 机器人焊枪标定25-28
• 3.1.2 线激光传感器标定28-29
• 3.2 坡口特征识别29-32
• 3.2.1 激光传感器检测原理29-30
• 3.2.2 图像处理30-31
• 3.2.3 坡口特征提取31-32
• 3.3 坡口检测试验32-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第四章 焊接工艺对焊道成型的影响37-50
• 4.1 焊道截面积与焊接参数的关系38-42
• 4.1.1 焊道截面积与焊接参数的函数关系式38-40
• 4.1.2 焊道几何参数测量方法40-41
• 4.1.3 焊道截面积算法验证41-42
• 4.2 焊接工艺参数对焊道成形的影响42-47
• 4.2.1 干伸长度对焊道成型的影响43-44
• 4.2.2 焊接电流对焊道成型影响44-45
• 4.2.3 焊接速度对焊道成型的影响45-47
• 4.3 焊枪摆动对焊道成型的影响47-49
• 4.3.1 摆动模式对焊道成形的影响47-48
• 4.3.2 摆幅对焊道成形的影响48-49
• 4.4 本章小结49-50
• 第五章 多层多道焊路径规划50-60
• 5.1 机器人运动路径50-51
• 5.2 坡口填充方式51-52
• 5.3 坡口截面规划52-56
• 5.3.1 等面积坡口截面规划53-54
• 5.3.2 焊缝截面中焊枪位姿的确定54-55
• 5.3.3 多层多道焊路径规划实现55-56
• 5.4 焊接顺序规划56-57
• 5.5 截面积规划焊接实例57-59
• 5.6 本章小结59-60
• 第六章 多层多道焊离线编程软件实现及应用60-69
• 6.1 装载机大梁焊接工艺研究60-62
• 6.2 离线编程软件在大梁焊接中应用62-68
• 6.2.1 装载机大梁虚拟工作站建立63
• 6.2.2 轨迹调试63-64
• 6.2.3 激光检测64-65
• 6.2.4 多层多道焊工艺规划65-67
• 6.2.5 大梁焊接试验67-68
• 6.3 本章小结68-69
• 第七章 总结与展望69-71
• 7.1 总结69-70
• 7.2 展望70-71
• 参考文献71-75
• 致谢75-76
• 个人简历76
• 攻读学位期间发表的学术论文76-77
• 附录一 主要程序代码77-87
• 附录二 焊接工艺卡87-88

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前8条

1 李海超;巩杉;崔静静;高洪明;;用于型钢切割的机器人离线编程路径规划[J];焊接学报;2012年02期

2 宋月娥,吴林,田劲松,戴明;用于机器人离线编程的作业标定算法[J];焊接学报;2002年03期

3 刘圣祥;高洪明;张广军;吴林;何广忠;;弧焊机器人离线编程与仿真技术的研究现状及发展趋势[J];焊接;2007年07期

4 焦恩璋;陈美宏;;弧焊机器人的离线编程和轨迹控制[J];焊接技术;2009年12期

5 龚烨飞;李新德;戴先中;程祥根;;集成虚拟结构光传感器的焊接机器人离线编程技术[J];焊接学报;2011年04期

6 何广忠;高洪明;吴林;;机器人弧焊离线编程与仿真系统的设计[J];焊接;2006年02期

7 曾翠华;廖海平;孙铭;袁定福;;基于焊件三维装配体的机器人焊接离线编程[J];焊接技术;2007年05期

8 ;[J];;年期

中国重要会议论文全文数据库 前3条

1 何京文;;机器人焊接系统离线编程实例研究[A];第三届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2007年

2 王颖娜;陈继民;段耀辉;左铁钏;;激光加工六轴机器人离线自动编程分析[A];制造业与未来中国——2002年中国机械工程学会年会论文集[C];2002年

3 陈志翔;卢振洋;宋永伦;张军;白立来;;基于Solid Edge的弧焊机器人图形仿真与离线编程[A];第十一次全国焊接会议论文集（第2册）[C];2005年

中国重要报纸全文数据库 前3条

1 记者 甘勇;鄂产机器人亟待“加速”[N];湖北日报;2014年

2 闻哲;机器人型纲切割线进入实测阶段[N];中国船舶报;2011年

3 柏凡露　记者 薛婧;机器人型钢切割生产线年内达产[N];黑龙江日报;2011年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 毛剑飞;机器人视觉标定及离线编程技术研究[D];浙江大学;2005年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 曹林攀;多层多道焊离线编程技术及应用研究[D];厦门理工学院;2016年

2 苑俊超;柔性装配工装离线编程与仿真技术研究[D];沈阳航空航天大学;2014年

3 周谦;工业机器人离线编程及其在光纤激光加工平台中的应用[D];山东科技大学;2010年

4 杲绍风;焊接机器人离线编程系统接口设计与开发[D];上海交通大学;2007年

5 孟国军;工业机器人离线编程系统关键技术的研究[D];华中科技大学;2011年

6 马吉航;长玻纤反应注射成型浇注过程离线编程与优化[D];南京理工大学;2009年

7 詹少坤;基于开放式焊接机器人系统的离线编程方式研究[D];哈尔滨工业大学;2009年

8 徐呈艺;工业机器人作业路径规划和离线编程研究[D];南京林业大学;2006年

9 张新龙;展开天线柔性工装离线编程与仿真系统的研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

10 吴涛;工业机器人切削加工离线编程研究[D];浙江大学;2008年

，

本文编号：580430