激光扫描式搅拌摩擦焊多参数检测系统研究

发布时间：2024-05-15 05:43

　　针对焊接过程控制精度和可靠性要求日益提高的需求,本文研究了一套搅拌摩擦焊多参数检测系统。该系统利用激光测距的方式获得搅拌头附近工件表面的三维形貌,并提取搅拌头倾角、轴肩下压量和焊缝偏差等焊接参数,有助于实现稳定、准确的焊接过程,对机器人搅拌摩擦焊接过程的参数自适应控制具有重要的实际意义。建立了机器人搅拌摩擦焊多参数检测系统。该系统主要由伺服电机、传动组件、激光测距传感器、数据采集卡和工控机等硬件构成。其工作原理如下:激光测距传感器在伺服电机带动下绕搅拌头旋转,测量得到搅拌头附近区域工件表面的高度变化。同时,伺服电机上编码器记录的脉冲信息,经过处理得到检测点的二维位置信息。工控机通过处理激光测距传感器的测量值和编码器的脉冲值,获取检测点的三维坐标。开发了激光扫描式搅拌摩擦焊多参数检测算法。利用一个检测周期的检测点数据,拟合工件平面方程。将检测点到工件平面的垂直距离作为依据,分离出分别属于工件表面、已焊区域和焊缝区域的检测点。工件表面的检测点用于重复多次迭代拟合工件平面方程。工件平面方程的法向量与传感器坐标系z轴之间的夹角为搅拌头倾角。已焊区域的检测点到工件平面的距离为轴肩下压量。焊缝位置...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1搅拌摩擦焊过程示意图

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-2-1.2搅拌摩擦焊原理及特点搅拌摩擦焊(FrictionStirWelding，简称FSW)是英国焊接研究所(TheWeldingInstitute)的Thomas等人于1991年发明的一种新型的绿色焊接技术[7]，可应用于镁、铝、铜、钛等合金的....

图1-2立式铣床改装为搅拌摩擦焊机床的典型示例[11]

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-3-但搅拌摩擦焊仍存在着以下不足之处：（1）焊接过程需要保证足够大的轴向力。一方面，要求焊接设备有足够的负载能力和足够大的刚度；另一方面，要求焊接工件必须刚性固定，以保证焊接过程稳定；（2）搅拌摩擦焊对焊接设备刚度要求高，目焊接设备主要以机床为主，....

图1-3专用搅拌摩

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-4-床）改装为搅拌摩擦焊设备。但是由于搅拌摩擦焊工作时，设备的负载远高于铣削等机加工工艺工作时产生的负载。因此，还需要对传统的机加工机床进行改装，替换或增加某些部件，如导轨、电机和主轴等，以提高设备负载能力和刚度。图1-2显示的是一个将立式铣床改装....

图1-3专用搅拌摩擦焊设备典型示例

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-4-床）改装为搅拌摩擦焊设备。但是由于搅拌摩擦焊工作时，设备的负载远高于铣削等机加工工艺工作时产生的负载。因此，还需要对传统的机加工机床进行改装，替换或增加某些部件，如导轨、电机和主轴等，以提高设备负载能力和刚度。图1-2显示的是一个将立式铣床改装....

本文编号：3973990