海洋鉆井平臺樁腿大厚板機(jī)器人雙面雙弧焊接智能化技術(shù)及系統(tǒng).pdf

1、大厚板焊接在海洋工程、造船、核能等行業(yè)的應(yīng)用非常廣泛，目前我國大厚板焊接主要采用傳統(tǒng)手工電弧焊和半自動焊，工序復(fù)雜、效率低下、質(zhì)量穩(wěn)定性差。本文以海洋鉆井平臺樁腿齒條的焊接為應(yīng)用背景，提出一種針對大厚板不清根立焊的新焊接方法：采用雙機(jī)器人雙面MAG錯(cuò)位打底焊接，雙機(jī)器人雙面MAG對稱填充焊接。系統(tǒng)開展了雙機(jī)器人雙面MAG智能化立焊系統(tǒng)、雙機(jī)器人主從協(xié)調(diào)、初始焊位導(dǎo)引、雙機(jī)器人雙面MAG立焊工藝、基于視覺傳感信息的多層多道路徑規(guī)劃、視覺識

2、別的多層多道路徑規(guī)劃實(shí)時(shí)修正研究。
　　首先，搭建了雙機(jī)器人雙面MAG立焊系統(tǒng)。針對工件X型坡口，選取特殊點(diǎn)建立雙機(jī)器人共同的用戶坐標(biāo)系簡化主從協(xié)調(diào)算法，根據(jù)主機(jī)器人位姿參數(shù)(X,Y,Z,α,β,γ)，獲得從機(jī)器人的位姿參數(shù)(此處為特殊字符)，實(shí)現(xiàn)雙面MAG錯(cuò)位打底焊接和對稱填充焊接過程中的雙機(jī)器人主從協(xié)調(diào)。
　　通過圖像處理獲得初始焊接位置，對初始焊位的二維圖像信息進(jìn)行三維重建獲得其在攝像機(jī)坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)，結(jié)合攝像機(jī)相

3、對于機(jī)器人末端執(zhí)行器及機(jī)器人工具坐標(biāo)系相對于世界坐標(biāo)系的關(guān)系矩陣得到機(jī)器人可識別的空間三維坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)雙機(jī)器人雙面MAG立焊系統(tǒng)初始焊接位置導(dǎo)引，平均誤差小于1mm。
　　系統(tǒng)進(jìn)行了Q690鋼厚板雙面雙弧焊(DSAW)冷裂傾向、預(yù)熱溫度、焊接角變形、焊縫成形研究。發(fā)現(xiàn)DSAW方法與常規(guī)單面MAG方法相比，焊接接頭產(chǎn)生冷裂紋的傾向更小，需要的預(yù)熱溫度更低，焊接角變形更小。揭示了焊槍角度、擺動參數(shù)等對焊縫成形的影響規(guī)律，優(yōu)化出Q690鋼

4、對接接頭雙面雙弧立焊最佳焊接工藝參數(shù)，采用該工藝參數(shù)進(jìn)行雙面雙弧焊接的Q690鋼接頭具有優(yōu)良的力學(xué)性能和焊縫成形。
　　提出基于視覺傳感信息的多層多道路徑規(guī)劃方法(MLPPBVI)。首先對焊道截面積計(jì)算公式進(jìn)行分類系數(shù)修正，然后經(jīng)過圖像處理獲取坡口實(shí)時(shí)特征信息，結(jié)合焊接工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)基于視覺傳感信息的多層多道路徑規(guī)劃。
　　提出視覺識別的多層多道路徑規(guī)劃實(shí)時(shí)修正方法(CMLPPBVR)。采用激光條紋掃描坡口填充形貌，通過圖像

5、處理算法結(jié)合坡口圖像三維信息恢復(fù)獲得實(shí)時(shí)填充信息，建立模糊規(guī)則表，采用自適應(yīng)模糊PID控制結(jié)合模糊控制的雙模復(fù)合控制對多層多道路徑規(guī)劃偏差進(jìn)行修正。
　　實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明，MLPPBVI方法可以根據(jù)坡口實(shí)時(shí)特征信息和焊接工藝參數(shù)實(shí)現(xiàn)厚板多層多道路徑規(guī)劃，CMLPPBVR方法可以消除累積誤差，提高多層多道路徑規(guī)劃精度。雙機(jī)器人雙面MAG立焊系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)30mm厚板連續(xù)自動焊接和50mm、128mm厚板的分段連續(xù)自動焊接，焊縫成形和性能良