基于CPAC管件相贯线自动焊接控制系统研发

发布时间：2017-11-21 19:20

本文关键词：基于CPAC管件相贯线自动焊接控制系统研发

【摘要】：随着科技水平的日益发展以及工业自动化技术的突飞猛进,在焊接领域,越来越多的企业加大了对自动焊接专用机械的重视程度。尤其是石油天然气、建筑等行业的快速发展,推动了管件焊接产品的需求,但是两个的管件相交形成的马鞍形复杂空间曲线的焊接依旧主要靠人工进行焊接。并且石油化工管体通常较大,采用人工焊接往往不能一次完成,进而造成焊后废品率较高、焊接效率过低、焊接成本增高等问题。因此研制出低成本、操作简单、适合野外大型管道焊接、焊接成品率高的管件相贯线自动焊接设备成为企业急需解决的问题。针对目前国内大型管件相贯线焊接自动化程度低,焊接效率和质量不高,尤其是野外作业费时费力,无法满足焊接行业需求的现状。本文以管件相贯线自动焊接控制系统为研究对象,在查阅了大量国内外有关的文献资料并且经过市场需求调研后,联合济南时代新纪元共同研制开发了适用于野外焊接的管件相贯线自动焊接控制系统,根据两管件相交形成的马鞍形相贯线的特点以及管件相贯线自动焊接的技术要求,确定了以CPAC为核心的管件相贯线自动焊接控制系统总体设计方案。在分析野外焊接操作需要的简单、搬运方便等特点的基础上,运用CPAC的运动控制技术和相应的纠正控制算法,实现马鞍形轨迹的自动纠正。同时将PI控制器加入到试运行模块,以保证试运行阶段速度的稳定性,最终实现试运行模块对纠正后的曲线的验证,以保证焊接的安全及准确性。采用焊枪控制算法公式找到各轴位置角度的对应关系,并通过MATLAB进行了仿真实验,实现了各轴位置和速度的精确控制。详细介绍了管件相贯线自动焊接控制系统的硬件和软件的设计方案,对各部件的选型以及功能做出详细说明,最后对软件具体功能以及如何通过Otostudio编程实现所需功能进行了具体的说明。该软件不仅能够实现管件相贯线纠正后的自动焊接,还实现了监控设备的运行状态,对焊接参数进行修改,保存及调用同种工件的焊接参数文件以实现快速焊接,手动控制焊接设备等具体功能。通过这些功能使该控制系统真正做到了自动化控制,提高了管件相贯线的焊接效率和质量,满足了企业对适用于野外焊接的管件相贯线自动焊接设备的需要。经过工厂的实际测试,本文研发的管件相贯线自动焊接控制系统能够根据管件尺寸参数生成马鞍曲线并且能够根据纠正点对马鞍曲线进行纠正,并且纠正后的曲线能够满足实际管件相贯线的焊接要求。实际焊接完成后的马鞍形曲线空间焊缝满足焊接的技术要求,并且自动焊接控制系统效率高、加工过程安全可靠,在野外操作方便,可进行市场推广。
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG409

【参考文献】

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