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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


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【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】

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本文编号:591906

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