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文檔簡介
1、隨著工業(yè)技術的不斷發(fā)展,大型結構件的應用越來越多。在這些大型結構件的焊接生產中存在大量的彎曲角焊縫和折線角焊縫,實現這些焊縫的自動化焊接對于提高生產效率和保證產品質量具有非常重要的意義。這些工件結構龐大,很多焊接作業(yè)必須在現場進行,難以采用手臂式機器人進行自動焊接,也難以采用編程或示教的方式進行焊縫跟蹤;另外在對這些焊縫進行自動焊接時,不僅要控制焊槍跟蹤焊縫移動,同時還要調整焊槍的傾角,以保證焊接質量。 為此,本文以輪式移動焊接
2、機器人為平臺,解決大范圍移動焊接問題:同時采用旋轉電弧作為傳感器,進行焊槍偏差識別與傾角檢測,從而實現大型構件角焊縫自動焊接。研究內容主要包括:焊接電流信號的濾波處理;焊槍偏差與傾角檢測;水平彎曲角焊縫、具有直角轉彎的角焊縫和水平折線角焊縫跟蹤及焊槍傾角調整控制器的設計。 針對焊接電流信號易受外界噪聲干擾影響的問題,本文提出以軟()值小波濾波為核心的組合濾波算法,對旋轉電弧傳感器采集到的電流信號進行濾波處理,使電流波形得到了明顯
3、地改善,提高了電流信號的信噪比,為焊槍的偏差和傾角檢測奠定了基礎。 對特征諧波法在焊槍偏差和傾角檢測中的應用問題進行了理論研究并給出了試驗驗證,發(fā)現該方法可以用來對焊槍偏差和傾角進行同時檢測,擴展了特征諧波法的應用范圍。指出在焊槍傾角不為零時,傳統(tǒng)的采用一次諧波幅值檢測焊槍偏差大小的方法會產生較大誤差。為了提高焊槍偏差的檢測精度,首次提出特征平面法對焊槍偏差和傾角同時進行檢測。該方法充分利用旋轉電弧傳感器采集得到的焊接電流信息,
4、采用最小二乘原理在三維空間構建特征平面,通過求特征平面與坐標平面交線的斜率,將焊槍偏差和焊槍傾角信息分別投影到兩個正交的平面上,實現了二者的解耦。 針對焊接過程難以建模的問題,采用分段控制策略設計控制器對水平滑塊進行控制,該控制器在大偏差時采用比例控制,在小偏差時采用參數自調整模糊控制,并利用免疫反饋規(guī)律對比例因子進行修正,實現了直線焊縫、小曲率焊縫的跟蹤。針對水平彎曲角焊縫跟蹤的特點,設計模糊控制器對水平滑塊和車輪進行協調控制
5、,采用焊槍偏差信息獲得機器人運動方向和焊縫走向之間的角度偏差,控制車輪轉彎,并采用預測控制原理對控制量進行修正,實現水平彎曲角焊縫的平滑跟蹤。 在船艙格子形角焊縫焊接中,存在90度的直角轉彎,給跟蹤控制帶來了很大難度。文中詳細介紹了如何利用焊槍傾角信息檢測拐角點,利用超聲波傳感器測量前方焊縫位置的方法。并對機器人的運動學模型進行推導,設計控制器實現此類焊縫的跟蹤焊接。 對于變化角度較大的折線角焊縫跟蹤問題,設計帶有轉動關
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