大型船舶舱室多分段机器人焊接系统优化设计

针对目前大型船舶舱室多分段焊接焊缝众多、空间狭小和焊接效率低下的特点,本文在原有吊装式舱室机器人焊接系统的基础上,设计了一套优化的导轨式舱室机器人焊接系统,尤其是对舱室众多的典型T型焊缝,该系统具有快速、高效、柔性好的特点,能很好地完成舱室多分段焊缝的焊接.     

面向大型结构件爬行机器人智能焊接技术

大型结构件的焊接在船舶制造、油气化工、核电工程、能源电力、建筑钢构和轨道交通等高端制造领域中应用广泛，传统手工焊以及轨道小车、龙门吊等半自动焊已无法满足高效、高质量的焊接要求。大型结构件智能化焊接成为发展趋势，以无轨导全位置爬行焊接机器人为代表的智能化装备正逐步推动解决大型结构件的自动化焊接问题。该文首先系统介绍了国内外面向大型结构件焊接的智能机器人研究现状，并对有轨和无轨机器人的应用场景及优缺点进行比较，分析认为无轨爬行机器人的灵活性好、适应性强，更适用于大型结构件的焊接。其次，针对大型结构件多层多道焊接时因机械加工、装配、热变形、焊道过多、焊缝堆叠等导致的焊接精度及焊接质量难以保证等问题进行分析，认为自动打底和多层多道自动排道技术还存在多项难点亟待突破。最后，从自动打底、焊缝跟踪、多层多道自动排道方面对相关技术的探索进行归纳，预测了多模态深度学习和多传感器融合技术将成为引领焊接机器人发展的关键技术，为大型结构件的智能化焊接提供方向性指导。     

弧焊机器人激光焊缝跟踪系统的应用研究

焊缝自动跟踪是实现焊接自动化的关键,在传统弧焊机器人系统的基础上设计了一种基于激光传感器的焊缝跟踪子系统,构建了激光传感器的数学模型及机器人手眼标定方法,并针对搭接焊缝的图像特点,提取出焊缝特征点位置坐标.同时设计开发了焊缝跟踪控制算法和机器人焊缝跟踪程序,最后通过对储气罐环形搭接焊缝进行焊接实验,结果证明了该焊缝跟踪系统的有效性和可靠性.     

船用移动焊接机器人磁吸附机构研究

履带式移动机器人结构简单,具有较高的运动性能与稳定性,在船舶自动焊接中得到了广泛的应用。为防止履带式移动机构打滑,并使机器人具有在一定坡度的工件上爬行焊接的能力,磁吸附机构的设计和磁吸附力的分析显得尤为重要。本文对磁性材料的选择、磁路系统单元磁路结构的选择进行了分析,完成了船舶焊接时机器人磁吸附的受力分析,完成了磁吸附机构设计,并在此基础上采用ANSOFT公司的MAXWELL软件对磁场力和磁通密度进行了有限元分析,为驱动电机选型提供依据,为机器人稳定性、运动性能和爬坡能力提供了理论保障。     

全位置焊接机器人逆运动学数值求解及轨迹规划方法

针对所设计的新型箱型钢结构现场全位置焊接机器人存在欠自由度和自由度耦合等问题,导出了一种基于实际焊接工艺需求的机器人逆运动学数值解法,解决了采用传统解析法求解机器人逆运动学问题时存在的困难。在数值解的基础上,进一步提出了一种基于递推算法的机器人运动轨迹规划和焊枪空间位姿调整方法,实现了机器人在焊接箱型钢结构直角转角过程中的焊枪空间位姿的平滑过渡和调整。该方法不仅实现了箱型钢全位置焊接的轨迹规划功能,有利于计算机自动求解,而且可有效适应不同型号尺寸的箱型钢结构。     

基于视觉识别的多层多道路径规划修正

摘要： 针对传统大厚板手工电弧焊和半自动焊工艺复杂、焊接效率低下、质量稳定性差等问题提出大厚板焊接的新方法：双机器人双面熔化极活性气体保护焊（MAG）,打底焊采用双机器人双面MAG错位焊接,填充焊采用双机器人双面MAG对称焊接.多层多道焊接过程中累积误差和焊接变形会对多层多道路径规划精度造成影响,准确的多层多道路径规划是实现大厚板机器人自动焊接的关键因素.提出基于视觉识别的多层多道路径规划修正方法,通过图像处理结合图像三维信息恢复获得各焊道实时填充信息,对多层多道路径规划进行修正,提高多层多道路径规划精度.     

小波分析在弧焊机器人视觉检测中的应用

针对弧焊机器人薄板对接、搭接焊缝的自动焊接问题,将小波分析应用在CCD直接获取的焊缝图像的处理中,用来提取焊缝轨迹.根据薄板的对接和搭接焊缝图像的特点,建立了斜坡型及梯形小波分析模型,通过对模型的多尺度小波变换和李氏指数的分析,可以区分焊缝的边缘类型,从而增强了焊缝轨迹提取方法的抗干扰性和适应性,也为弧焊机器人的自动化和智能化焊接提供一定的技术参考.     

2008年中国机器人焊接学术与技术交流会议

随着先进制造技术的发展,机器人焊接及智能化焊接技术已成为装备制造业的关键技术与发展趋势。为推动中国机器人焊接学术与技术交流,在中国机械工程学会、中国焊接学会和中国焊接协会的支持下,中国焊接学会机器人与自动     

浅谈焊接机器人在汽车制造业中的应用技术及发展趋势

本文首先对焊接机器人在工业中的应用情况作了简要的介绍,然后较全面的介绍了弧焊机器人的各种焊接新技术,重点论述了激光焊接,双丝高速焊和焊缝跟踪的研究现状。     

基于旋转电弧传感方式的焊接机器人路径生成方法

介绍了一种空间全位置焊接条件下的焊枪姿态自动规划方法.系统以旋转电弧传感器和工业机器人为平台而采集焊接电流数据,通过对电流处理,提取焊枪的姿态和焊缝的位置信息,据此计算机器人的运动轨迹;使焊枪自动跟踪平滑的三维焊缝,并随焊缝调整焊枪姿态;同时根据不同情况调整焊接参数,在焊缝终点自动结束焊接过程.最后,基于工业机器人的实验数据仿真,验证了所设计方案的可行性和有效性.结果表明:焊枪姿态自动规划方法可以自动跟踪三维焊缝和自动调整参数,且不需要另外附加传感器,使其成本降低和系统的复杂程度简化;焊枪姿态自动规划方法使得生产更加自动化,且前进速度均匀,焊接角度有保证,对提高焊接质量很有益.     

船用高强钢T型接头焊接角变形预测仿真

以船用高强钢的T型接头为研究对象,在物理模拟试验的基础上,基于人工神经网络调用MATLAB软件的工具箱建立船用高强钢T型接头角变形BP神经网络模型,仿真焊接工艺参数、底板厚度、焊接顺序等因素对角变形的影响,探索抑制船体钢结构焊接角变形的有效措施。结果表明该方法可以快速预测、预报船舶T型接头焊接过程中产生的角变形量。测试结果与仿真结果之间的偏差较小,采用分段退焊的角变形量最小,T型接头焊接角变形随焊接电流的增大而增大,随底板板厚增加而减小。     

采用SVR-雅可比估计器的焊接机器人视觉导引

为实现基于视觉的6-DOF机器人智能焊接过程的自动导引,提出了一种无标定视觉伺服控制模型.该模型采用多个支持向量回归(SVR)机进行图像雅可比矩阵估计,建立了图像特征和机器人关节角的非线性映射关系,能够在无标定条件下进行焊接机器人视觉导引的伺服控制.文中给出了采用高斯核函数的图像雅可比矩阵估算表达式,并在计算机控制下对SVR-雅可比估计器进行自动训练后,分别对EIH“手眼”和ETH“眼看手”两种摄像机配置方式的焊接机器人进行视觉定位导引试验.试验结果表明,采用SVR-雅可比估计器的焊接机器人视觉导引能够较准确地定位在期望目标,与传统的Broyden-估计器相比有更好的动态响应质量.     

基于激光跟踪的V型坡口焊接机器人研究

介绍了激光跟踪焊接机器人的结构组成和工作原理。在分析了V型坡口焊缝空间位置和形状特征的基础上,采取结构光法标定焊缝图像,经过焊缝条纹图像处理,提取焊缝特征点,根据三角测量原理建立了特征点的三维坐标。通过建立图像空间到机器人末端焊枪的笛卡尔空间雅可比矩阵,计算出焊枪在基坐标下的位姿,利用机器人逆运动学方程,求得机器人各关节的位置值,最后由关节控制器控制各个关节的运动,实现了机器人V形坡口焊接的视觉控制。     

一种多机器人系统平台的结构设计

针对机器人生产线任务复杂化和加工柔性化的需要,设计了一种多机器人系统平台,并依据电路板装配与焊接的多机器人系统平台进行机构设计.由于平台结构设计关系到电路板的安装状况,不合理的设计将导致元件装夹错误、位置装配偏移以及焊接质量差等,所以重点设计了自动预紧传动机构、移动平台解耦机构和独立运转转向工作台机构.在对传动精度、运转形式和供电方式研究的基础上,基于SolidWorks建模分析了机构设计的合理性.     

机器人焊接增材再制造熔覆层成形影响因素分析

针对机器人焊接增材再制造过程,以Q235B为增材再制造基体材料,以DHQ49-1(H08Mn2SiA)为熔覆材料,通过正交试验的方法研究了焊接工艺参数对再制造熔覆成形平整度的影响规律,获得了最优的焊接工艺参数。研究结果表明,焊道偏移量对表面平整度的影响最为显著。采用实验获得的最优参数焊接熔覆的高度误差小于0.3 mm,宽度误差小于0.8 mm。该研究对机器人焊接增材再制造技术的成形精度控制及工艺优化提供了数据基础,具有一定的理论价值和现实意义。     

机器人焊接增材再制造熔覆层成形影响因素分析

针对机器人焊接增材再制造过程,以Q235B为增材再制造基体材料,以DHQ49-1(H08Mn2SiA)为熔覆材料,通过正交试验的方法研究了焊接工艺参数对再制造熔覆成形平整度的影响规律,获得了最优的焊接工艺参数。研究结果表明,焊道偏移量对表面平整度的影响最为显著。采用实验获得的最优参数焊接熔覆的高度误差小于0.3 mm,宽度误差小于0.8 mm。该研究对机器人焊接增材再制造技术的成形精度控制及工艺优化提供了数据基础,具有一定的理论价值和现实意义。     

建筑模板机器人自动焊接生产线的研制

介绍了建筑模板机器人自动焊接生产线主要部分和工作流程,纵肋龙门焊接工位和机器人工位是该线的主要部分,完成主要的焊接工作。该线设计成熟而稳定,系统运行平稳,提高了工作效率减少了劳动强度。     

基于面结构光的T型焊接接头成形角度测量

针对钛合金带筋壁板T型焊接接头成形角度的测量需求,基于面结构光三维扫描仪设计了三维点云测量系统,以获取T型焊接接头区域三维点云。首先,对三维点云进行预处理,利用统计滤波去除离群点,通过直通滤波剪除场景点云和冗余点云,再用体素化栅格法简化点云;然后,使用区域增长算法分割出T型焊接接头的筋板点云和壁板点云;最后,基于随机抽样一致性（RANSAC）算法拟合出分割后的筋板和壁板平面点云,得到平面法向量,计算求得T型焊接接头的成形角度。将焊接前的测量角度反馈给装配机器人,用来修正筋板的装配精度;焊接后的测量角度则用来评判焊接成形质量。计算结果表明,运用所提的点云数据处理方法能快速精确地计算出T型焊接接头的成形角度。     

铝电解槽爆炸焊钢板和阴极钢棒窄间隙自动焊接机器人

针对铝厂特殊环境所研制的焊接机器人以控制系统为核心,由移动平台、机械臂和焊接装置组成。该机器人的运动控制系统由下位机和上位机组成:下位机采用运动控制器MC464来实时控制伺服电机;上位机采用平板电脑用于人机交互,采集摄像头数据,以及与焊机和手脉通信。机器人可处于示教和再现2种工作模式。研究结果表明:该机器人可完成电解槽中阴极母线和爆炸焊钢板的多层多道自动焊接,大幅度降低连接处压降,不仅节能减耗,而且可以保障电解槽电流均布,有效提高电解槽寿命。     

移动机器人90°折线角焊缝跟踪仿真及实验研究

针对船舶建造过程中船舱底部与甲板内侧格子形焊缝空间狭小、焊接条件恶劣的情况,设计了一轮式移动焊接机器人,通过ADAMS软件对焊缝跟踪进行运动学逆解仿真,将仿真结果用于90°折线焊缝的跟踪焊接实验,从而减少了实验次数,降低了实验成本.其仿真结果可以为机器人的准确设计与焊接跟踪实验提供依据.