管桩端板多工位机器人自动化焊接系统设计

发布时间：2017-07-30 01:15

  本文关键词：管桩端板多工位机器人自动化焊接系统设计

  更多相关文章： 管桩端板 PLC 机器人 现场总线 图像处理

【摘要】：管桩端板是预应力水泥管道的主要零件,需求量巨大。目前主要采用连续轧制、卷曲螺旋成型、切割分片的高效方式生产管桩端板,管桩端板切口的焊接任务非常繁重。此外由于型号众多,焊接过程还要面临端板重量较大、焊缝宽度不均匀和位置不确定等问题。为了提高管桩端板的焊接质量和效率,有必要开发管桩端板机器人自动化焊接系统。本文主要集成机器人自动焊接技术及计算机视觉焊缝识别技术,采用一个上料机器人、两个供料机器人和两个焊接机器人,设计了“管桩端板多工位机器人自动焊接系统”以满足各种管桩端板切口焊接的需要。首先,根据管桩端板自动化焊接需求,设计了机器人自动化焊接系统的工艺流程和总体布局方案。然后,根据总体方案,进行了自动化焊接系统的硬件和软件设计。硬件设计中,确定了采用以PLC为控制中枢,通过Profibus-DP现场总线控制五个机器人和外围辅助设备的总体系统架构,完成了电气系统设计,进行了机器人、PLC、CCD工业相机和传感器等主要硬件设备的选型,通过机器人正运动学对机器人系统进行标定。软件设计中,利用西门子Flexible 2008软件设计了系统的人机界面,通过Step7软件编写了S7-300 PLC的梯形图程序,利用RAPID语言设计了上料机器人、供料机器人和焊接机器人的运行程序,借助Halcon软件编写了管桩端板焊缝的图像处理程序,最后,利用ABB公司开发的Robotstudio软件对整个系统进行了仿真,仿真结果表明机器人系统能够正常运行。
【关键词】：管桩端板 PLC 机器人 现场总线 图像处理
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP242
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 课题的研究背景8-10
• 1.1.1 管桩端板产品及焊缝特点分析8-9
• 1.1.2 管桩端板焊接现状及存在的问题9-10
• 1.2 焊接自动化的国内外发展状况10-12
• 1.3 本课题的研究目的和主要工作12-14
• 2 自动化焊接系统总体方案设计14-27
• 2.1 管桩端板自动化焊接需求分析14
• 2.2 自动化焊接系统工艺流程分析14-17
• 2.2.1 上料系统14-16
• 2.2.2 供料及焊接系统16-17
• 2.3 焊接系统总体方案设计17-26
• 2.3.1 方案设计考虑的因素17
• 2.3.2 机器人选型17-18
• 2.3.3 总体方案设计及布局分析18-24
• 2.3.4 焊接时间与生产节拍计算24-26
• 2.4 本章小结26-27
• 3 自动化焊接系统硬件设计27-45
• 3.1 基于Profibus-DP的控制系统设计27-28
• 3.2 电气系统设计28-30
• 3.3 机器人系统30-41
• 3.3.1 ABB机器人本体及控制系统30-34
• 3.3.2 D-H法刚体运动学及机器人正运动学求解34-40
• 3.3.3 机器人系统标定40-41
• 3.4 传感器系统41-44
• 3.4.1 CCD传感器41-42
• 3.4.2 电涡流传感器42-43
• 3.4.3 激光位移传感器43-44
• 3.5 本章小结44-45
• 4 自动化焊接系统编程与仿真45-79
• 4.1 人机界面设计与实现45-48
• 4.2 PLC梯形图程序设计48-59
• 4.2.1 PLC硬件组态48-49
• 4.2.2 PLC与ABB机器人通信的实现49-50
• 4.2.3 I/O信号设计50-52
• 4.2.4 PLC控制程序设计52-59
• 4.3 机器人系统程序设计59-68
• 4.3.1 RAPID语言60
• 4.3.2 机器人I\O单元和I\O信号配置60-62
• 4.3.3 上料机器人编程62-65
• 4.3.4 供料机器人编程65-66
• 4.3.5 焊接机器人编程66-68
• 4.4 基于halcon的焊缝图像处理编程68-74
• 4.5 自动化焊接系统Robotstudio仿真74-78
• 4.5.1 创建虚拟机器人焊接系统74-77
• 4.5.2 焊接系统程序仿真验证77-78
• 4.6 本章小结78-79
• 结论79-80
• 参考文献80-82
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况82-83
• 致谢83-84

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘战英，史春辉;PHC管桩端板生产新工艺[J];钢铁;1996年09期

2 谈士力,沈俊杰;弧焊机器人焊接单元研制[J];上海大学学报(自然科学版);2000年04期

3 ;Research and Application of All-Position Automatic Welding Machine[J];Engineering Sciences;2004年04期

4 宋金虎;;焊接机器人现状及发展趋势[J];现代焊接;2011年03期

5 孙学俭;王仙勇;董宇;;焊接机器人运动学正逆解[J];北京石油化工学院学报;2011年01期

6 陈艺峰;;Halcon在工件二维尺寸检测上的应用[J];机电技术;2011年04期

7 聂晓波;陈亚峰;;焊接机器人运动学分析[J];自动化仪表;2013年09期

8 陈华斌;黄红雨;林涛;张华军;陈善本;;机器人焊接智能化技术与研究现状[J];电焊机;2013年04期

9 李宪华;郭永存;宋韬;;六自由度工业机器人手臂正运动学分析与仿真[J];安徽理工大学学报(自然科学版);2013年02期

10 刘伟斌;李勇;王永刚;朱瑞博;;焊接机器人工作站优化设计与应用[J];金属加工(热加工);2012年18期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 李鹤喜;基于视觉反馈的焊接机器人自主示教关键技术研究[D];华南理工大学;2010年

2 张华军;大厚板高强钢双面双弧焊新工艺及机器人自动化焊接技术[D];哈尔滨工业大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 马杰;基于六自由度机器人自动焊缝检漏系统设计及虚拟仿真[D];哈尔滨工业大学;2014年

2 王芳芳;双机器人焊接单元控制系统设计[D];青岛理工大学;2014年

3 陈爱;基于四元数的汽车焊接机器人工作站研究[D];广东工业大学;2013年

4 王金涛;基于PLC控制的环形焊缝自动焊接系统[D];山东大学;2013年

5 陈渌漪;焊接机器人工作站的设计与实现[D];北京工业大学;2012年

6 陈大艳;德龙驾驶室地板纵梁机器人焊接工作站应用研究[D];西安石油大学;2012年

7 毛正海;隔声屏立柱焊接机器人工作站设计[D];南京农业大学;2012年

8 马增辉;轿车后轮罩总成焊接机器人工作站规划及仿真[D];吉林大学;2012年

9 陈章勇;重卡驾驶室焊接机器人工作站设计[D];合肥工业大学;2006年

10 梅铁洲;IRB1400型机器人的运动分析与运动控制[D];上海海事大学;2005年

，

本文编号：591906