移動機(jī)器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感焊槍偏差與傾角檢測及角焊縫跟蹤.pdf

1、隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，大型結(jié)構(gòu)件的應(yīng)用越來越多。在這些大型結(jié)構(gòu)件的焊接生產(chǎn)中存在大量的彎曲角焊縫和折線角焊縫，實(shí)現(xiàn)這些焊縫的自動化焊接對于提高生產(chǎn)效率和保證產(chǎn)品質(zhì)量具有非常重要的意義。這些工件結(jié)構(gòu)龐大，很多焊接作業(yè)必須在現(xiàn)場進(jìn)行，難以采用手臂式機(jī)器人進(jìn)行自動焊接，也難以采用編程或示教的方式進(jìn)行焊縫跟蹤；另外在對這些焊縫進(jìn)行自動焊接時，不僅要控制焊槍跟蹤焊縫移動，同時還要調(diào)整焊槍的傾角，以保證焊接質(zhì)量。 為此，本文以輪式移動焊接

2、機(jī)器人為平臺，解決大范圍移動焊接問題：同時采用旋轉(zhuǎn)電弧作為傳感器，進(jìn)行焊槍偏差識別與傾角檢測，從而實(shí)現(xiàn)大型構(gòu)件角焊縫自動焊接。研究內(nèi)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(zhuǎn)彎的角焊縫和水平折線角焊縫跟蹤及焊槍傾角調(diào)整控制器的設(shè)計(jì)。 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(zhuǎn)電弧傳感器采集到的電流信號進(jìn)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(chǔ)。 對特征諧波法在焊槍偏差和傾角檢測中的應(yīng)用問題進(jìn)行了理論研究并給出了試驗(yàn)驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)該方法可以用來對焊槍偏差和傾角進(jìn)行同時檢測，擴(kuò)展了特征諧波法的應(yīng)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(chǎn)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(jìn)行檢測。該方法充分利用旋轉(zhuǎn)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(gòu)建特征平面，通過求特征平面與坐標(biāo)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(shí)現(xiàn)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(shè)計(jì)控制器對水平滑塊進(jìn)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(shù)自調(diào)整模糊控制，并利用免疫反饋規(guī)律對比例因子進(jìn)行修正，實(shí)現(xiàn)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(diǎn)，設(shè)計(jì)模糊控制器對水平滑塊和車輪進(jìn)行協(xié)調(diào)控制

5、，采用焊槍偏差信息獲得機(jī)器人運(yùn)動方向和焊縫走向之間的角度偏差，控制車輪轉(zhuǎn)彎，并采用預(yù)測控制原理對控制量進(jìn)行修正，實(shí)現(xiàn)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(zhuǎn)彎，給跟蹤控制帶來了很大難度。文中詳細(xì)介紹了如何利用焊槍傾角信息檢測拐角點(diǎn)，利用超聲波傳感器測量前方焊縫位置的方法。并對機(jī)器人的運(yùn)動學(xué)模型進(jìn)行推導(dǎo)，設(shè)計(jì)控制器實(shí)現(xiàn)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(shè)計(jì)帶有轉(zhuǎn)動關(guān)