基于焊接經(jīng)驗的焊工與熔池交互行為的研究.pdf

1、目前，即使是世界上最為先進(jìn)的焊接機(jī)器人也遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到一個初級焊工對焊接熔池流態(tài)和缺陷的控制能力，熟練焊工通過焊接經(jīng)驗和技能能夠很好的解決熔池形貌及流態(tài)控制問題，并有效控制焊接缺陷的產(chǎn)生。由于焊接生產(chǎn)勞動條件差、強(qiáng)度大并且焊工的培訓(xùn)成本高、培訓(xùn)周期長，使得近年來合格焊工越來越成為稀缺的人力資源，導(dǎo)致制造業(yè)對新一代智能焊接機(jī)器人的需求日益迫切。解析熟練焊工的焊接經(jīng)驗和技能無疑對提高焊接機(jī)器人的智能化水平，縮短焊工的培訓(xùn)周期，降低焊工培訓(xùn)的成本

2、具有重要的意義。文中采用MPU6050姿態(tài)傳感器，結(jié)合激光視覺傳感技術(shù)，搭建了以焊槍姿態(tài)與熔池形貌特征耦合關(guān)系為對象的試驗采集系統(tǒng)，并對不同焊工焊接過程中的焊接行為進(jìn)行了分析，具體如下：
　　1.采用姿態(tài)傳感原理，結(jié)合視覺熔池傳感技術(shù)，搭建了焊槍姿態(tài)與熔池形貌傳感試驗系統(tǒng)，通過LabVIEW軟件開發(fā)設(shè)計了一套姿態(tài)數(shù)據(jù)采集與處理程序，結(jié)合Pro/E軟件開發(fā)的焊槍模型，實現(xiàn)了焊槍三維姿態(tài)的真實再現(xiàn)。
　　2.通過靜動加速度試驗，

3、驗證了姿態(tài)傳感器測量加速度時運(yùn)動加速度對重力加速度的影響。通過初步焊接試驗分析表明，焊接過程中焊工對焊槍姿態(tài)的調(diào)整過程中存在的加速度相對于重力加速度可以忽略不計。
　　3.通過機(jī)器人標(biāo)定試驗及空間幾何關(guān)系分析，得到姿態(tài)角度測量的精度為0.01°，焊槍姿態(tài)傳感過程中：焊槍傾斜角β與γ和的均方根誤差為C=0.0196°，焊槍傾斜角β與α和的均方根誤差為C=0.0317°，焊槍傾斜角α與γ和的均方根誤差為C=0.1058°，滿足焊接過程

4、中姿態(tài)測量的需求。
　　4.通過設(shè)計搭建的焊工經(jīng)驗和技能采集試驗平臺，采集了不同焊工焊接過程中的焊接行為，結(jié)果表明，熟練焊工焊接過程中，焊槍姿態(tài)調(diào)節(jié)比較平穩(wěn)，焊槍突變較少，新手焊工焊接過程中姿態(tài)穩(wěn)定性較差，波動較大。熟練焊工能夠捕捉到熔池形貌的變化，并能夠通過調(diào)節(jié)焊槍姿態(tài)維持熔池的最佳形貌狀態(tài)；新手焊工捕捉能力較弱，對焊槍姿態(tài)的調(diào)整比較單一。通過激光條紋圖像的變化，表明熟練焊工焊接時熔池表面穩(wěn)定，流態(tài)穩(wěn)定平緩，焊縫成型后平整光滑，