当前位置:主页 > 科技论文 > 金属论文 >

焊接机器人专用MAG逆变焊接电源设计及工艺试验

发布时间:2018-02-28 02:48

  本文关键词: 机器人焊接 焊接电源 MAG焊接 MC56F8323 焊接专家系统 出处:《北京建筑大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:随着工业机器人技术的发展,机器人焊接系统被广泛应用于工业生产中,焊接机器人对配套焊接电源的实时性和稳定性要求越来越高。为实现焊接机器人的全位置焊接,焊接电源必须有快速响应的能力,能够保证焊接特性跟随给定。本文介绍了基于DSP+MCU双控制构架的焊接电源系统,对电源内部结构和工作原理进行分析,提出包括主电路,主控电路,送丝机构,人机交互系统和通讯模块在内的多个模块设计方案,从硬件和软件两方面进行研究。主电路选择软开关全桥逆变形式,采用相移控制谐振的软开关技术,消除了开关损耗。新式的拓扑结构,解决了软开关电路应用于逆变电源时全负载区的换流问题,使电源功率提高到89%;分析移相PWM控制技术的原理,选择UCC3859芯片来实现PWM控制,确保主电路工作过程稳定、高效。分析MAG焊接的熔滴过渡过程,并对国内外目前应用广泛的几种电弧控制方法进行研究和比较,提出了一种基于模型参考自适应控制的电弧控制方法,采集电弧电压和焊接电流的反馈,通过基于超稳定性理论设计的模型参考自适应方法获得控制参数矩阵,对电流的波形进行调节,保证焊接电源的恒压特定和弧长稳定。详细介绍了MC56F8323型DSP芯片的工作特性和最小系统,围绕该芯片设计了主控系统。硬件方面,设计了开关电源电路、采样调理电路和欠压,过流等保护电路;软件方面,介绍了MC56F8323的编程环境,绘制了主程序和引弧、收弧、波形控制子程序的流程图,并进行程序编写。在设计过程中,充分考虑了硬件和软件的抗干扰性能。对焊接电源进行了性能测试,通过对5mm厚的12号碳钢板进行焊接,测量起弧,焊接,收弧及短路时的焊接参数与波形。进行了多种工艺试验,包括机器人MAG钢结构焊接、机器人MIG铝合金焊接以及双机器人的协调焊接。此外,该焊接电源还与管道焊接机器小车配合进行长输油气管道焊接试验,通过该实验测量的详实数据,建立了全位置焊接专家系统,为机器人的全位置焊接提供参考。经过测试与试验,发现了许多设计过程中没有注意到的问题和缺陷,通过分析和讨论,对可以解决的问题提出了解决方案,实现焊接电源的升级。测试与实验的结果表明:该焊接电源响应速度和稳定性符合焊接机器人的要求,硬件电路结构简单,抗干扰性能好,软件读写速度快,功能丰富,基本符合机器人焊接系统对焊接特性的要求,实现了研究目的。
[Abstract]:With the development of industrial robot technology, robot welding system is widely used in industrial production. The real-time and stability requirements of welding robot are more and more high. The welding power source must have the ability of quick response and can ensure the welding characteristics follow the given. This paper introduces the welding power source system based on DSP MCU dual control frame, analyzes the internal structure and working principle of the power supply, and puts forward the main circuit. The main control circuit, wire feeding mechanism, man-machine interaction system and communication module are studied from the aspects of hardware and software. The main circuit chooses the soft-switching full-bridge inverter, and adopts the soft-switching technology of phase-shift control resonance. The switching loss is eliminated. The new topology solves the commutation problem in the full load region of the soft switching circuit when it is applied to the inverter power supply, and increases the power of the power supply to 89. The principle of the phase-shifted PWM control technology is analyzed, and the UCC3859 chip is chosen to realize the PWM control. To ensure the stability and high efficiency of the main circuit, the droplet transfer process of MAG welding is analyzed, and several arc control methods, which are widely used at home and abroad, are studied and compared. An arc control method based on model reference adaptive control is proposed. The feedback of arc voltage and welding current is collected, and the control parameter matrix is obtained by the model reference adaptive method based on super stability theory. The current waveform is adjusted to ensure the constant voltage and arc length of the welding power supply. The working characteristics and minimum system of the MC56F8323 DSP chip are introduced in detail, and the main control system is designed around the chip. In the hardware aspect, the switching power supply circuit is designed. In the aspect of software, the programming environment of MC56F8323 is introduced, the flow chart of main program and arc starting, arc closing, waveform control subroutine is drawn, and the program is compiled. The anti-interference performance of hardware and software is fully considered. The performance of welding power source is tested. By welding the 5mm thick carbon steel plate 12, the starting arc and welding are measured. Welding parameters and waveforms for arc closing and short circuit. Various process tests have been carried out, including robot MAG steel structure welding, robot MIG aluminum alloy welding and dual robot coordinated welding. The welding power supply also cooperated with the pipe welding machine trolley to carry out the welding test of the long oil and gas pipeline. Through the detailed data measured in the experiment, the all-position welding expert system was established. Through testing and testing, many problems and defects that have not been noticed in the design process have been found. Through analysis and discussion, the solutions to the problems that can be solved are put forward. The test and experimental results show that the welding power supply meets the requirements of the welding robot, the hardware circuit is simple, the anti-interference performance is good, the software reading and writing speed is fast, and the function is rich. It basically meets the requirements of robot welding system for welding characteristics, and achieves the purpose of the research.
【学位授予单位】:北京建筑大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TG409

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 赵举东,孙栋,赵家瑞;全数字化控制机器人用IGBT逆变弧焊电源的研究[J];电焊机;1997年02期

2 谭一炯;周方明;王江超;黄志杰;;焊接机器人技术现状与发展趋势[J];电焊机;2006年03期

3 李春旭;杜丽敏;李鹤岐;尤志春;;IGBT逆变埋弧焊机控制系统设计[J];电焊机;2006年07期

4 王聪;吴宏杰;魏伟华;;用于DC-DC全桥变换器的全数字式PWM控制器[J];电源世界;2001年07期

5 薛家祥;姚屏;董飞;文元美;王振民;;脉冲MIG焊前中值波形控制工艺参数[J];焊接学报;2008年01期

6 陈善本;;智能化机器人焊接技术研究进展[J];机器人技术与应用;2007年03期

7 刘建昌,钱晓龙,冯立,陈智锋,左云;CAN总线及Device Net现场总线[J];基础自动化;2001年03期

8 陈树君;于洋;;从埃森展看焊接自动化的发展[J];金属加工(热加工);2010年14期

9 ;逆变焊接电源的发展[J];航空制造技术;2008年08期

10 李闯;李锐;史元成;忻世吉;;MAG焊原理及应用浅析[J];科技创新与生产力;2013年04期

相关博士学位论文 前1条

1 王伟明;逆变式GMA单脉冲和双脉冲焊机数字控制系统研究[D];北京工业大学;2004年

相关硕士学位论文 前10条

1 周文奇;全位置管道自动焊接控制系统的研究[D];山东大学;2006年

2 李冉;基于DSP控制的直流调速系统及其自适应方案的研究[D];合肥工业大学;2007年

3 朱志甫;开关电源PWM比较器的研究与设计[D];西南交通大学;2008年

4 何滨华;基于双处理器的脉冲MIG焊电源数字化控制系统的研究[D];天津大学;2008年

5 黄延龄;逆变式交流方波埋弧焊系统研究[D];山东大学;2009年

6 李朋;GMAW-P焊熔滴过渡协同控制的研究[D];山东大学;2009年

7 梅高青;基于FPGA的全数字逆变焊接电源主控系统设计[D];山东大学;2010年

8 倪磊;Devicenet接口焊接电源在焊接机器人系统中的应用[D];山东大学;2013年

9 蒋成燕;脉冲MIG焊参数一元化研究[D];兰州理工大学;2013年

10 张广开;镍基合金TIG焊的电弧控制与光谱分析[D];天津大学;2012年



本文编号:1545428

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/1545428.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户bff2d***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com