球罐全自动电弧焊设备

研制了一种球罐全位置全自动电弧焊设备,此设备主要由二维记忆跟踪系统与有轨式爬行机构组成。其主要特点是：在焊接第一层时,跟踪系统的微机对二维传感器的数据进行分析处理与记录,并控制焊头进行二维实时跟踪;在焊接第二层至盖面焊缝的各层焊接过程中,微机系统依据记录的量数据来控制焊摘头,实现二维记忆跟踪与自动分层摆动焊接。焊接试验结果表明,该设备跟踪精度高,焊缝成形好,可以用于球罐的全位置多层自动焊接。     

基于CCD传感器的球罐焊接机器人焊缝跟踪

主要研究以轮式移动机器人为本体的球罐焊接机器人的焊缝跟踪问题。轮式移动机器人本体难以实现实时、准确的运动轨迹控制 ,而球罐焊接工艺要求焊炬必须精确地沿焊缝以恒定的焊接速度焊接。为解决这一矛盾 ,本文首先设计了在一定运动约束条件下的轮式机器人本体与焊炬运动机构 ,建立了基于双CCD传感器的焊缝路径检测系统。在对轮式移动机器人在球罐表面移动时的运动学分析基础上 ,建立了机器人本体在一定误差范围内跟踪焊缝的控制模型 ,并设计了相应的控制策略。根据机器人与焊炬之间的运动约束关系 ,提出了焊炬位置实时精确的跟踪控制策略。现场工艺试验表明 ,所研制的球罐焊接机器人焊炬跟踪精度可达± 0 .5mm ,能够满足实际工程应用     

散热器曲线焊缝五枪自动焊工艺

针对散热器的散热管和主流管焊缝是形状复杂的平面曲线焊缝，板薄，坡口尺寸不均匀，数量多，容易出现焊接质量问题，研制了一台自动焊设备并提出相应的自动焊接工艺。采用两轴数控系统控制五把焊枪同时沿焊缝曲线运动，并控制五台焊机同时工作，根据焊缝形状和坡口特点，在不同焊缝段采用不同的焊接规范和运动轨迹，实现了五条焊缝的同时自动焊接，保证了焊缝的质量，提高了生产效率。     

脉冲双丝焊接机器人在装载机动臂上的应用

介绍了装载机动臂使用焊接机器人的策划过程及效果。对动臂的四角圆弧矩形焊缝在三维空间的焊接进行试验,验证焊接机器人的智能软件对不规则曲线焊缝能够实现船形连续多层焊接,能够通过寻位和焊缝跟踪功能满足外形尺寸精度不高的结构件的焊接;根据装载机动臂焊缝尺寸大、连续性好的特点,采用脉冲、双丝、船形、连续、多层焊的焊接技术方案,提高焊接效率;采用双变位器的技术方案,焊接机器人能够连续工作,提高了设备利用率。通过全面批量应用,证明所采用的焊接机器人系统工艺适应性强、焊接稳定性好、焊接效率高。     

球罐全位置焊接机器人智能控制系统

研制了一种用于球罐全位置焊接机器人的智能控制系统。采用两点视觉伺服反馈系统,以预先画出的坡口平行线为机器人的目标运动轨迹,实现机器人在多层多道焊接时在重复自动跟踪。系统选用工业控制级可编程控制器作为核心控制器件,外加自制的电机驱动等辅助电路,实现了对五自由度球罐焊接机器人的柔性磁轮的控制、跟踪机构的控制和摆动机构的控制,并使之协调联动,满足焊接过程的要求。此系统控制下的球罐焊接机器人的主要创新点是,实现了无导轨自动焊接全位置焊缝与多层多道焊接的自动跟踪。焊接工艺评定试验结果表明,此焊接机器人自动跟踪精度高,焊缝质量好,工作稳定可靠,已实现小批量试生产,产品也已用于实际焊接生产。     

基于共享控制策略的遥控弧焊机器人焊缝跟踪

对应用于遥控弧焊机器人的共享控制技术进行了研究,建立了遥控机器人共享控制试验系统.激光视觉传感器基于三角测量原理,根据提取焊缝的特征点,实现焊缝的自主跟踪和焊接.根据解析速率控制算法,把手控器的控制命令与激光视觉传感器的自主控制命令在人控制器中进行融合,控制焊枪的六个自由度.弧焊机器人的控制权可以在局部自主控制和直接手动控制之间进行共享和交互,实现对远端非结构环境下的焊缝跟踪.结果表明,人机共享控制焊枪,实现未知环境的避障;提高了焊缝跟踪精度;把操作者从焊缝跟踪的底层操作中解放出来,减轻操作者的工作强度.     

Adaptively Controlled Hybrid Welding Using a High Brightness Laser

Hybrid laser-MAG welding with real-time adaptive control has been demonstrated.Hybrid welding conditions have been developed to produce ISO 13919-1 class B (stringent) quality butt welds between 8mm thickness steel plates,using a 5kW 6mm.mrad Yb fibre laser combined with conventional arc welding equipment.A laser vision seam tracking system has enabled a 7-axis robot,manipulating the hybrid welding head,to track butt joints in real time during welding.The laser vision system has also provided information on the variations in joint fit-up,in particular the width of any gaps,or height of any mismatches present.This information has then been used to automatically adjust the robot position or speed,or arc welding parameters,depending on the fit-up detected.In this way,the tolerance of the hybrid process has been augmented,producing stringent quality welds over a wider range of joint fit-up cases than when using fixed conditions alone.     

A method of initial welding position guiding for arc welding robot based on visual servo control

0　IntroductionCurrentlyintelligentizingweldingrobotisaresearchdirectionthatgreatattractsresearchers.Thereinto ,theapplicationofvisionsensoristhemostattractedoffsetinintelligentizingrobotweldingwithbroadenutilityfield[1] .Themainadvantageofusingvisionisthatitneedn’tdirectcontactwithobject,andeasytosolveproblemwithnaturalandefficientway ,soplantracebe foremovingandfeedbackinformationduringmoving .Itissuitabletotasksinwhichdemandtheabilitytoadaptthechangingenvironments .Thispaperexploredthetas…     

基于Halcon的电声器件焊点定位系统

为了解决在电声器件的自动化焊接过程中所存在的焊点定位精度不高,焊线偏离焊头等问题,介绍了一种基于视觉软件HALCON的焊点定位系统。该系统包含硬件设计、图像处理与运动控制三部分,首先将采集到的图像进行处理以提取图像焊点坐标,然后通过坐标标定将所得到的焊点坐标转换到运动平台坐标系中,最后配合运动控制器进行焊点定位。通过多次实验,验证了利用机器视觉技术可以实现电声器件漆包线引线点焊的精确定位。相对人工焊接方式,采用机器视觉技术后自动焊接效率高,焊接质量良好,其重复定位精度可以达到0.016 mm。     

弧焊机器人结构光视觉传感焊缝跟踪

建立了弧焊机器人视觉传感焊缝跟踪系统,重点研究了跟踪路径提取算法和焊缝跟踪的实现策略。采用传感器引导机器人运动的控制方式,为克服前视距离的影响,提取的焊缝跟踪点信息在跟踪过程中不是立刻被使用的,而是存储在循环队列结构中,要等到焊枪到达该点附近时才能用到。计算出的机器人驱动向量使焊枪向焊缝的中心点方向调整,并按照给定的步长运动,使其始终沿焊缝方向向前运动,实现沿焊缝的自主跟踪。结果表明,通过对焊枪位置及绕焊枪旋转角度的调节,实现了S形曲线焊缝的实际跟踪,跟踪过程平稳、精确。     

复杂相贯线接缝自动焊接的运动控制算法

为了实现复杂相贯线接缝的自动焊接,在简要介绍设计的五轴联动数控焊接机床组成结构与工作原理的基础上,以椭球面封头自动焊接接管为例,重点介绍了通过坐标变换构建相贯线接缝曲线方程,再以相同的参数角ψs将相贯线接缝曲线离散化成N段首尾相接的小直线段,利用小直线段插补拟合整条相贯线接缝曲线,给出了各插补离散点坐标参数与焊枪姿态调整的计算方法,最后采用通用数字I/O卡和步进电机构成伺服控制系统执行运动控制算法.文中介绍的这种运动控制算法,具有较高的通用性,并且大幅度地降低了设备成本.     

气电横焊工艺技术改进

为了解决船舶横位置对接焊缝中存在的焊接效率低、质量可靠性差等问题,开展了针对船舶对接焊缝的气电横焊技术研究。通过对水冷铜滑块、陶瓷衬垫等关键条件的设计优化,将气电焊技术扩展至船舶建造横位置对接焊缝的焊接。随后对坡口形式、焊枪位置、摆动幅度等关键焊接工艺参数进行了合理的设计,结合船舶结构特点及工艺覆盖的要求,进行了3组不同板厚的横位置对接焊试验,测量了不同板厚的抗拉强度、硬度及冲击吸收能量,以验证工艺的可行性。结果表明,由于焊缝表面采用水冷铜滑块强制成形及焊缝根部采用陶瓷衬垫成形的影响,得到的焊缝成形美观,避免了焊后打磨处理,大大减轻了劳动强度;各个板厚的抗拉强度、硬度及冲击吸收能量等试验数据均满足船级社规范要求,并具有较大的工艺裕量;热输入最高可达93 kJ/cm,焊接效率相较于常规FCAW横焊提高了8倍左右。 创新点： (1)对陶瓷衬垫以及水冷铜滑块设计优化,有效解决了船舶横位置对接焊缝中根部焊缝的熔合问题。(2)将气电横焊技术用于船舶横位置对接焊缝的焊接,提高了横位置对接焊缝的焊接效率。     

空间焊缝的位姿参数与放置规划研究

为了实现复杂空间焊缝的船形焊,根据焊缝特征坐标系与参考坐标系的空间位姿关系,将任意回转面上的空间焊缝放置规划问题都归结为两类焊缝的放置规划问题;应用离散化处理方法提取了待焊点的空间几何信息;并基于空间向量的代数运算,给出了求解焊缝放置规划参数和焊枪路径的简便方法.针对典型的马鞍型焊缝船形焊,开发了用于马鞍型焊缝放置规划...     

埋弧焊焊缝CCD跟踪系统研制

快速而准确地寻找到焊缝中心的位置是实时焊缝跟踪系统要解决的首要问题,文中提出一种基于视觉传感器CCD的焊缝跟踪系统.通过对焊缝图像的分析发现,焊缝图像具有较为明显的统计特征,即坡口的平均灰度较其它位置的平均灰度要大.基于这一统计特征,给出一种新的确定焊缝中心的快速算法.该算法根据像素点的灰度值对其进行排序,并以此为依据来确定焊缝边缘及焊缝中心.该算法无需进行滤波处理、对光源无特殊要求且鲁棒性强.现场实际计算表明所提算法准确可靠,适合于现场应用.     

接触式自动焊缝跟踪传感器的研究

设计了一种接触式自动焊缝跟踪传感器。该传感器通过摆动将焊缝位置采集出来。通过计算进行信号分析来判断焊枪是否偏离焊缝位置，以便及时纠正焊枪位置，来保证焊接质量。     

X80管线钢平板多层对接焊数值模拟

管线钢在实际焊接过程中多采用多层焊,其焊接过程较单层焊更为复杂。利用SYSWELD专业焊接模拟软件,对X80管线钢中厚板平板多层焊焊接温度场及应力场进行数值模拟,研究焊接速度、预热温度及层间温度对焊接温度场和熔深的影响。结果表明,随着焊接速度的增加,焊接温度场的最高温度下降,熔深减小。提高预热及层间温度对温度场无显著影响。残余应力集中在焊缝及近缝的热影响区。最大纵向残余应力出现在打底层的焊缝根部,其峰值大于横向残余应力峰值。     

棱形管与法兰角焊缝图像处理及特征提取

由于棱形管与法兰角焊缝的位置多变,且实际生产中棱形管端面加工精度不高,自动化焊接程度低,文中搭建了一套棱形管与法兰环焊缝的自动化焊接系统,对于提高棱形管与法兰焊接的自动化程度有较大的应用价值。该系统通过CMOS相机和单条纹激光组成激光视觉传感器,获取角焊缝位置和间隙信息。针对采集的图像及工件特征,设计了适合的图像处理算法,首先采用了灰度变换、均值滤波和形态学处理的方法对图像进行预处理,然后根据对激光条纹图像灰度值分析结果,寻找合适的阈值,并采用极值法提取光条中心点,最后采用霍夫变换拟合直线,提取出角焊缝位置信息,并提出激光条纹端点搜索方法,提取出了角焊缝间隙大小。结果表明,该图像处理方案效果较好,抗干扰能力较强,可以准确的提取出焊缝中心位置和间隙大小,满足焊接机器人对焊缝跟踪的要求以实现自动化焊接。 创新点： (1)设计出适用于棱形管与法兰角焊缝的自动化焊接系统。 (2)设计了适用于该系统的焊缝中心位置提取算法。 (3)设计了角焊缝间隙提取算法。     

全位置焊接爬行器控制系统研制

全位置焊接爬行器配用柔性的钢带轨道可实现空间位置的环缝和直缝焊接。其控制系统的性能对焊接质量有着决定性的影响。设计了基于可编程控制器PIC的程序控制系统、直流电动机的驱动控制系统和数字显示系统。通过实验证明,该系统运行稳定、可靠,其工作精度能够满足焊接过程的要求。     

钢结构全位置焊接机器人的研究与开发

介绍了一组适用于钢结构焊接的GDC型全位置焊接机器人.该焊接机器人具有在线焊缝轨迹示教、在线全位置焊接参数示教、离线焊接参数设置等智能控制手段,可适应不规则焊缝的轨迹跟踪,实现多层多道焊及全位置焊的自动化焊接,并可灵活方便地完成多台焊接机器人的焊接参数设置.GDC-1型焊接机器人已成功应用于"奥运鸟巢工程"现场焊接,可在建筑铜结构焊接工程中推广应用.     

基于高斯基模糊神经网络的移动焊接机器人焊缝实时跟踪

对所研制的焊接移动机器人建立了运动学模型并设计了基于高斯基模糊神经网络的焊缝跟踪控制器.采用Denavit-Hartenberg(D-H)齐次坐标变换法分析了机器人本体和滑块对焊炬点位姿的运动学行为,建立了较为完整地运动学模型.在此基础上.提出了采用高斯基模糊神经网络实现焊缝实时跟踪的方法.采用高斯函数作为隶属函数,以滑块位置和小车方位角作为输入,焊炬的转向调整角作为输出,利用神经网络的自学习和自适应能力,实现模糊隶属函数和控制规则的在线修改.焊缝跟踪试验验证了所设计控制器的有效性,其跟踪精度可始终控制在±0.5 mm以内,满足实际焊接工程的需要.