基于激光跟踪技术的自卸车底板自动焊接机器人系统研发
发布时间：2022-07-12 14:08
随着交通运输的发展与道路运力的提升,公路运输用自卸车、半挂车逐渐向轻量化发展,货厢结构尺寸越来越丰富。焊接是自卸车制造过程中重要的加工手段,自卸车底板作为自卸车承重的关键结构件,受其复杂结构影响,多采用人工焊接,但人工焊劳动力成本高、对人体危害大;采用通用机器人焊接示教焊接效率较低,受焊接热变形影响焊枪轨迹易偏离实际焊缝。因此,为了实现自卸车底板的自动焊接加工、保证焊接轨迹稳定性,本课题基于激光跟踪技术,结合离线编程技术与运动控制技术开发了一套自卸车底板自动焊接机器人系统,来解决自卸车底板制造中的自动化难题。为了确定自动焊接实现方法、保证焊接系统满足自卸车底板焊接要求,课题首先研究了自卸车底板的制造工艺及焊缝的特点。在此基础上确定了底板焊接需要采集的位置信息及自卸车底板焊接机器人的焊接工艺,制定了利用关键点离线规划焊接任务的方法和获取点位偏差进行纠偏的焊缝跟踪模式,并对底板焊接路径及任务规划方案研究。为了解决手动编程效率低的问题,建立了自卸车底板焊接的离线编程系统。确定了基于Solidworks二次开发的离线编程软件开发方式,解决了离线编程系统内焊缝识别、焊接任务规划、路径优化、坐标系...
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 自卸车底板焊接机器人的研究现状
1.3 离线编程系统研究现状
1.4 焊缝跟踪技术研究现状
1.5 运动控制技术研究现状
1.6 主要研究内容
第二章 自卸车底板焊接路径研究
2.1 自卸车底板特征分析
2.2 自卸车底板焊缝分析
2.3 自卸车底板焊缝自动焊接规则研究
2.3.1 纵梁焊缝的焊接规则
2.3.2 横梁焊缝的焊接规则
2.3.3 总体焊接顺序
2.4 本章小结
第三章 自卸车底板焊接离线编程软件的设计
3.1 离线编程软件总体设计
3.2 底板模型参数管理与参数化设计
3.2.1 底板模型参数管理
3.2.2 底板模型的参数化设计
3.3 焊缝轨迹提取规划及输出
3.3.1 自卸车底板焊缝的提取
3.3.2 焊接路径规划
3.3.3 坐标位置变换
3.3.4 焊接路径输出
3.4 本章小结
第四章 自卸车底板焊接机器人控制系统研究
4.1 焊接机器人机械结构分析
4.2 焊接机器人控制系统整体方案设计
4.3 焊接机器人硬件接口电路设计
4.3.1 伺服接口电路设计
4.3.2 I/O接口电路设计
4.4 本章小结
第五章 基于激光跟踪的纵梁焊缝纠偏系统研究
5.1 激光跟踪器纠偏原理
5.2 激光跟踪器的选型安装
5.2.1 激光器安装方式
5.2.2 激光器标定
5.3 激光纠偏算法的实现
5.3.1 坐标系标定与参考点设置
5.3.2 偏差的计算
5.3.3 基于幅值与斜率变化的特征点判断
5.4 本章小结
第六章 自卸车底板焊接机器人数控平台设计
6.1 焊接机器人数控系统总体设计
6.2 NC代码的编译过程
6.3 人机界面及功能模块设计
6.3.1 主界面
6.3.2 示教编辑界面
6.3.3 自动加工界面
6.3.4 I/O诊断界面
6.3.5 加工参数界面
6.3.6 系统参数界面
6.4 本章小结
第七章 自卸车底板焊接机器人焊接实验
7.1 自卸车底板焊接机器人焊接实验条件
7.1.1 自卸车底板焊接实验设备
7.1.2 自卸车底板焊接实验材料
7.2 自动焊接实验过程
7.2.1 自卸车底板模型的离线编程实验
7.2.2 加工工艺参数设置
7.2.3 自卸车底板自动焊接实验
7.2.4 焊接实验结果与分析
7.3 结论
7.4 本章小结
第八章 总结与展望
8.1 总结
8.2 展望
参考文献
致谢
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于激光位移传感器的大梁自动焊偏差识别[J]. 尹力,洪波,李湘文,李毅. 焊接学报. 2018(07)
[2]箱型钢结构轨道式焊接机器人D-H模型与连续轨迹规划[J]. 朱志明,马国锐,刘晗,刘博. 焊接学报. 2017(12)
[3]典型的专用汽车生产工艺及设备[J]. 倪元. 专用汽车. 2017(10)
[4]SolidWorks二次开发曲面离线编程及运动仿真[J]. 蔡奕松,孙克争,苏泽荣,周雪峰. 计算机系统应用. 2017(09)
[5]视觉传感技术在机器人智能化焊接中的研究现状[J]. 陈华斌,孔萌,吕娜,许燕玲,陈善本. 电焊机. 2017(03)
[6]基于UG的弧焊机器人离线编程系统开发[J]. 郭吉昌,朱志明,闫国瑞,马国锐. 电焊机. 2016(10)
[7]工业机器人传感控制技术研究现状及发展态势——基于专利文献计量分析视角[J]. 柳倩,桂建军,杨小薇,曲艳丽. 机器人. 2016(05)
[8]自卸车厢体的焊接变形与控制[J]. 张雪松,李登矗. 金属世界. 2016(03)
[9]焊接结构纵梁检测校正装置开发[J]. 张金亮,闻兴旺. 汽车工艺与材料. 2016(04)
[10]工业机器人离线编程系统研究现状与发展趋势[J]. 林义忠,刘庆国,徐俊,廖继芳. 机电一体化. 2015(07)
博士论文
[1]基于视觉反馈的焊接机器人自主示教关键技术研究[D]. 李鹤喜.华南理工大学 2010
[2]机器人弧焊离线编程系统及其自动编程技术的研究[D]. 何广忠.哈尔滨工业大学 2006
硕士论文
[1]六自由度焊接机器人结构及其轨迹规划研究[D]. 罗玉琴.安徽理工大学 2018
[2]六关节工业机器人离线编程仿真系统的设计与实现[D]. 冯斌.中国科学院大学(中国科学院沈阳计算技术研究所) 2018
[3]六关节机器人离线轨迹规划和仿真系统的设计与实现[D]. 邹善席.中国科学院大学(中国科学院沈阳计算技术研究所) 2018
[4]龙门式焊接机器人焊缝跟踪系统研究[D]. 刘诚.南昌大学 2018
[5]焊接机器人离线编程及仿真作业系统研究[D]. 尚传妮.山东大学 2017
[6]机器人离线编程系统模块化平台的设计与实现[D]. 徐祥.东南大学 2016
[7]基于机器视觉的焊缝自动跟踪及CAM系统研究[D]. 贺凯.山东大学 2016
[8]基于条纹式激光传感器的机器人焊缝跟踪系统的研究[D]. 林炳强.华南理工大学 2016
[9]机器人离线编程系统的研究[D]. 唐涛宇.哈尔滨工业大学 2013
[10]基于现场总线的开放式多轴运动控制器设计[D]. 罗召成.浙江大学 2012
本文编号：3659265
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 自卸车底板焊接机器人的研究现状
1.3 离线编程系统研究现状
1.4 焊缝跟踪技术研究现状
1.5 运动控制技术研究现状
1.6 主要研究内容
第二章 自卸车底板焊接路径研究
2.1 自卸车底板特征分析
2.2 自卸车底板焊缝分析
2.3 自卸车底板焊缝自动焊接规则研究
2.3.1 纵梁焊缝的焊接规则
2.3.2 横梁焊缝的焊接规则
2.3.3 总体焊接顺序
2.4 本章小结
第三章 自卸车底板焊接离线编程软件的设计
3.1 离线编程软件总体设计
3.2 底板模型参数管理与参数化设计
3.2.1 底板模型参数管理
3.2.2 底板模型的参数化设计
3.3 焊缝轨迹提取规划及输出
3.3.1 自卸车底板焊缝的提取
3.3.2 焊接路径规划
3.3.3 坐标位置变换
3.3.4 焊接路径输出
3.4 本章小结
第四章 自卸车底板焊接机器人控制系统研究
4.1 焊接机器人机械结构分析
4.2 焊接机器人控制系统整体方案设计
4.3 焊接机器人硬件接口电路设计
4.3.1 伺服接口电路设计
4.3.2 I/O接口电路设计
4.4 本章小结
第五章 基于激光跟踪的纵梁焊缝纠偏系统研究
5.1 激光跟踪器纠偏原理
5.2 激光跟踪器的选型安装
5.2.1 激光器安装方式
5.2.2 激光器标定
5.3 激光纠偏算法的实现
5.3.1 坐标系标定与参考点设置
5.3.2 偏差的计算
5.3.3 基于幅值与斜率变化的特征点判断
5.4 本章小结
第六章 自卸车底板焊接机器人数控平台设计
6.1 焊接机器人数控系统总体设计
6.2 NC代码的编译过程
6.3 人机界面及功能模块设计
6.3.1 主界面
6.3.2 示教编辑界面
6.3.3 自动加工界面
6.3.4 I/O诊断界面
6.3.5 加工参数界面
6.3.6 系统参数界面
6.4 本章小结
第七章 自卸车底板焊接机器人焊接实验
7.1 自卸车底板焊接机器人焊接实验条件
7.1.1 自卸车底板焊接实验设备
7.1.2 自卸车底板焊接实验材料
7.2 自动焊接实验过程
7.2.1 自卸车底板模型的离线编程实验
7.2.2 加工工艺参数设置
7.2.3 自卸车底板自动焊接实验
7.2.4 焊接实验结果与分析
7.3 结论
7.4 本章小结
第八章 总结与展望
8.1 总结
8.2 展望
参考文献
致谢
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于激光位移传感器的大梁自动焊偏差识别[J]. 尹力,洪波,李湘文,李毅. 焊接学报. 2018(07)
[2]箱型钢结构轨道式焊接机器人D-H模型与连续轨迹规划[J]. 朱志明,马国锐,刘晗,刘博. 焊接学报. 2017(12)
[3]典型的专用汽车生产工艺及设备[J]. 倪元. 专用汽车. 2017(10)
[4]SolidWorks二次开发曲面离线编程及运动仿真[J]. 蔡奕松,孙克争,苏泽荣,周雪峰. 计算机系统应用. 2017(09)
[5]视觉传感技术在机器人智能化焊接中的研究现状[J]. 陈华斌,孔萌,吕娜,许燕玲,陈善本. 电焊机. 2017(03)
[6]基于UG的弧焊机器人离线编程系统开发[J]. 郭吉昌,朱志明,闫国瑞,马国锐. 电焊机. 2016(10)
[7]工业机器人传感控制技术研究现状及发展态势——基于专利文献计量分析视角[J]. 柳倩,桂建军,杨小薇,曲艳丽. 机器人. 2016(05)
[8]自卸车厢体的焊接变形与控制[J]. 张雪松,李登矗. 金属世界. 2016(03)
[9]焊接结构纵梁检测校正装置开发[J]. 张金亮,闻兴旺. 汽车工艺与材料. 2016(04)
[10]工业机器人离线编程系统研究现状与发展趋势[J]. 林义忠,刘庆国,徐俊,廖继芳. 机电一体化. 2015(07)
博士论文
[1]基于视觉反馈的焊接机器人自主示教关键技术研究[D]. 李鹤喜.华南理工大学 2010
[2]机器人弧焊离线编程系统及其自动编程技术的研究[D]. 何广忠.哈尔滨工业大学 2006
硕士论文
[1]六自由度焊接机器人结构及其轨迹规划研究[D]. 罗玉琴.安徽理工大学 2018
[2]六关节工业机器人离线编程仿真系统的设计与实现[D]. 冯斌.中国科学院大学(中国科学院沈阳计算技术研究所) 2018
[3]六关节机器人离线轨迹规划和仿真系统的设计与实现[D]. 邹善席.中国科学院大学(中国科学院沈阳计算技术研究所) 2018
[4]龙门式焊接机器人焊缝跟踪系统研究[D]. 刘诚.南昌大学 2018
[5]焊接机器人离线编程及仿真作业系统研究[D]. 尚传妮.山东大学 2017
[6]机器人离线编程系统模块化平台的设计与实现[D]. 徐祥.东南大学 2016
[7]基于机器视觉的焊缝自动跟踪及CAM系统研究[D]. 贺凯.山东大学 2016
[8]基于条纹式激光传感器的机器人焊缝跟踪系统的研究[D]. 林炳强.华南理工大学 2016
[9]机器人离线编程系统的研究[D]. 唐涛宇.哈尔滨工业大学 2013
[10]基于现场总线的开放式多轴运动控制器设计[D]. 罗召成.浙江大学 2012
本文编号：3659265
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