海洋鉆井平臺樁腿大厚板機器人雙面雙弧焊接智能化技術及系統(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：采用雙機器人雙面MAG錯位打底焊接，雙機器人雙面MAG對稱填充焊接。系統(tǒng)開展了雙機器人雙面MAG智能化立焊系統(tǒng)、雙機器人主從協(xié)調(diào)、初始焊位導引、雙機器人雙面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)劃實時修正研究。
　　首先，搭建了雙機器人雙面MAG立焊系統(tǒng)。針對工件X型坡口，選取特殊點建立雙機器人共同的用戶坐標系簡化主從協(xié)調(diào)算法，根據(jù)主機器人位姿參數(shù)(X,Y,Z,α,β,γ)，獲得從機器人的位姿參數(shù)(此處為特殊字符)，實現(xiàn)雙面MAG錯位打底焊接和對稱填充焊接過程中的雙機器人主從協(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行三維重建獲得其在攝像機坐標系下的三維坐標，結合攝像機相

3、對于機器人末端執(zhí)行器及機器人工具坐標系相對于世界坐標系的關系矩陣得到機器人可識別的空間三維坐標，實現(xiàn)雙機器人雙面MAG立焊系統(tǒng)初始焊接位置導引，平均誤差小于1mm。
　　系統(tǒng)進行了Q690鋼厚板雙面雙弧焊(DSAW)冷裂傾向、預熱溫度、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)進行雙面雙弧焊接的Q690鋼接頭具有優(yōu)良的力學性能和焊縫成形。
　　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算公式進行分類系數(shù)修正，然后經(jīng)過圖像處理獲取坡口實時特征信息，結合焊接工藝參數(shù)，實現(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)劃實時修正方法(CMLPPBVR)。采用激光條紋掃描坡口填充形貌，通過圖像

5、處理算法結合坡口圖像三維信息恢復獲得實時填充信息，建立模糊規(guī)則表，采用自適應模糊PID控制結合模糊控制的雙模復合控制對多層多道路徑規(guī)劃偏差進行修正。
　　實驗驗證表明，MLPPBVI方法可以根據(jù)坡口實時特征信息和焊接工藝參數(shù)實現(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。雙機器人雙面MAG立焊系統(tǒng)可以實現(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