神经网络在数控轨迹焊接中的应用

在自行研制的四坐标焊接机数控系统基础上，针对气体保护直角焊缝轨迹焊接中焊接参数难以确定的问题，在取得一定量实验数据的前提下，应用神经网络算法，建立焊接参数-焊件参数-焊缝成形参数三者之间在实际应用范围内的定量关系。从而实现数控系统根据用户输入的焊接成形要求，结合当前焊接钢板材料、厚度、焊缝倾斜角等参数，自动选定所需的焊接电流、电压、焊接行走速度、偏置、走丝速度，以及保护气体流量，并将这些参数混合编入数控（NC）代码中。

基于分段插补的焊接轨迹规划研究

在焊接过程中,焊枪的工作角、行走角、速度需要随工件材料、形状等的变化而改变,因此需要在焊接轨迹规划中对上述参数进行规划,以提高焊接质量。对焊接中常用的直线、圆弧、曲线轨迹进行焊接轨迹规划研究;将焊枪的速度、工作角和行走角与机器人末端速度、姿态、轨迹进行联合规划,并提出了一种基于斜率插补的曲线轨迹规划算法,使相邻段的轨迹实现平滑过渡。最后,以分段组合的方式对催化剂板单元箱进行焊接轨迹规划。所得焊接轨迹平滑连续,焊枪无抖动和停顿,保证了良好的焊接效果,对改善焊接质量具有重要的实际意义。

基于点云的机器人激光焊接轨迹自动提取方法

为越过从点云到CAD模型的重构,实现自由摆放立板的自动焊接,提出一种基于测量点云的机器人激光焊接轨迹自动提取方法。利用均匀采样法对点云进行简化,利用统计滤波剔除点云测量背景噪声,并对点云进行整体倾斜校正;提出一种数据扫描策略以实现组合立板顶面与底面的快速分割;在Alpha Shape算法识别出的立板顶面边界点基础上,采用距离约束去改进RANSAC算法,快速拟合出组合立板顶面边界轮廓;通过对分段顶面边界的快速排序及拓扑关系的还原,获得组合立板的角点;在此基础上,完成机器人激光焊接轨迹的自动构造。实验结果表明:该方法无需重构点云的CAD模型就可直接从测量点云中提取焊接轨迹,从而有效保证自由摆放立板的自动焊接。

复杂空间轨迹焊接过程运动规划方法

在复杂空间轨迹构件自动焊接场合,对执行机构运动参量的合理、准确规划是保证良好焊缝成形质量和冶金质量的前提。针对已有的运动规划方法未能在空间轨迹焊接中满足焊接速度和位姿恒定等工艺要求问题,该文提出了一种适用于任意复杂空间轨迹焊接的运动规划方法。该方法首先对待焊轨迹上的离散点进行B样条插补,然后建立空间轨迹焊接运动学模型并进行逆运动学求解,获得每个时刻各关节的位移和瞬时速度。仿真计算结果表明:该方法可保证在整个焊接过程中焊接区始终处于水平状态,且焊接速度、焊炬倾角、焊炬末端与焊接区距离保持恒定的预设值。该文提出的焊接运动规划可应用于复杂空间轨迹电弧焊、激光焊和搅拌摩擦焊等自动焊接场合。

基于机器视觉焊接轨迹搜索算法

传统的焊接机器人一般采用示教再现的方法获取焊接轨迹,为确保这种工作模式能够实施,需要在前工序中采用人工点焊完成工件的定位,这将引起定位误差,使实际轨迹偏离示教轨迹.针对该问题,提出了基于机器视觉焊接轨迹搜索算法.基于几何形状的金字塔分层模板匹配技术,计算偏移量和旋转量从而校正示教轨迹.结果表明,该算法具有较高的精度和效率,能满足机器人自动搜索轨迹对实时响应的要求.工业应用表明,在实际焊接中,当焊接工件在X轴和Y轴方向有±5.5 mm的偏移量、在XOY平面上有8°的旋转角度时,该算法仍能准确搜索到焊接轨迹.

6R焊接机器人逆解算法与焊接轨迹误差分析

为了提高6R焊接机器人的位姿精度和焊接轨迹的准确度,提出了一种基于RBF神经网络的6R焊接机器人逆运动学求解方法。针对6R焊接机器人逆运动学方程组具有高维、非线性、求解复杂的特点,基于RBF神经网络建立运动学逆解预测模型,采用尺度空间理论对焊接机器人的位姿参数样本所在的工作空间进行分区,采用均匀设计法和模糊聚类理论对分区后的训练样本进行优选,并根据Z-Y-Z坐标转换原理进行转换和归一化处理,将逆运动学求解问题转换为基于RBF的6输入6输出预测系统。运用该系统对6R焊接机器人进行了复杂焊接轨迹仿真和点焊实验,并与基于组合优化迭代法和BP神经网络的逆运动学求解效果与焊接精度进行了比较,结果表明,基于RBF的6R焊接机器人运动学逆解预测模型具有求解简单、精度高、便于轨迹规划的特点,证明了该方法的可行性和有效性。

六自由度机器人焊接轨迹研究

焊接轨迹是机器人焊接时所行走的轨迹,焊接轨迹算法是控制机器人焊接轨迹的数学模型,本文提出一种通过测量机器人基坐标系、工件坐标系与测量系统坐标系的齐次变换矩阵方法,计算出工件坐标系与焊接机器人基坐标系间的间接标定方法,通过控制器系统控制机器人焊接,实验验证此方法正确可行并成功应用工程中。

搅拌摩擦焊焊缝激光检测与焊接轨迹自动修正

针对大型薄壁构件搅拌摩擦焊过程中,焊缝实际位置与程序轨迹容易出现偏差的情况,采用点扫描激光法对焊缝位置进行检测,通过开放式数控系统对数据进行实时分析与处理,得出实际焊缝分布状态,从而实现对焊接轨迹的自动修正。试验结果表明,该方法可以有效纠正焊接轨迹,提高大型薄壁构件搅拌摩擦焊的焊接质量。

基于激光测距的焊接轨迹检测研究

当前自动化焊接技术正在逐渐替代传统人工焊接技术,其以较高的精确度、焊接质量和批量化生产能力而备受机械制造行业关注。在自动化焊接技术中,焊接轨迹检测是保障技术实现和提升自动焊接稳定性和精确性的必要前提,也可以进一步降低自动化焊接中的工作强度,有助于大幅提升焊接质量。本文提出了以激光测距为基础的焊接轨迹检测研究,以常见的波纹板焊接为例,阐述了激光测距技术在焊接轨迹检测中的应用方法,探讨了焊接轨迹检测中激光测距的实际应用和控制方案,并提出了一种波纹板焊接轨迹检测中应用激光测距的轨迹控制系统框架,为同类应用提供了理论参考。

面向压力钢管维护作业的爬壁机器人焊接运动轨迹研究

介绍一款面向压力钢管维护作业的爬壁机器人,对其运动学特性进行分析。介绍机器人的机械结构和控制系统,然后采用D-H参数法建立机器人运动学模型,构造运动学正解方程,并采用Robotic Toolboox对机器人正逆运动学方程进行求解,在线显示机器人三维仿真图像,分析各关节的位移、速度及加速度曲线,并对机器人末端轨迹进行规划,从而验证了机器人结构的合理性。

基于UG的焊接轨迹自动编程系统的研究

在熟悉焊接工艺基础上,给出了应用UG开发焊接轨迹自动编程系统的方法。该系统由模具建模、焊接工艺规划、焊接轨迹仿真三个模块组成,快速有效地生成符合模具形状特点和焊接修复工艺的NC代码,简化了焊接轨迹的编程过程。

采用合成运动实现空间焊接轨迹

本文运用曲线逼近理论，以自行车前叉杆为例对自动焊接机中的焊缝轨迹作了详细的分析，从而提出了采用合成运动来实现空间焊缝轨迹，并用优化理论分析了其误差，可作为简化此类自动焊接机的设计的理论依据。

焊接轨迹与修磨刀片调整对提升白车身质量的研究

随着工业的进步及在“中国制造2025”的背景下,我国汽车生产制造业再次飞速发展。白车身是汽车组成的核心部分,白车身由冲压厂的各种冲压件通过点焊焊接而成,而电阻点焊工艺对白车身质量起着关键性作用。以吉利汽车某公司的-3B车型焊装生产线为例,解决焊点咬边导致焊点咬边扭曲、焊点压痕深导致飞溅冷却后形成焊瘤等问题,通过对焊接轨迹的调整和修磨刀架的优化改善以上问题,实现了质量、生产节拍以及员工满意度的提高。

天津市焊接研究所新研制成功CO2焊接轨迹的自识别及焊缝的自跟踪系统

2003年11月5日，由天津市科学技术委员会组织同行专家，对天津市焊接研究所新研制成功的“CO2焊接轨迹的自识别及焊缝的自跟踪系统”进行了项目验收。专家组一致认为：该项目技术涉及了光、电、计算机、图形学、自控理论、现代控制论等多学科领域，具有较高的学术水平和难度。为了实现焊接生产过程的自动控制，该项目设计了一套用外加激光二极管光源和具有一定前导性的焊缝自动跟踪系统，

四坐标自动焊接机床的数控系统

阐述自行研制的四坐标数控焊接机床数控系统的组成和功能。着重介绍在恶劣的焊接条件下，如何提高数控系统的抗干扰性能，以及基于轨迹焊接，一些特殊的数控功能的设计与运用。

数控焊接机CNC系统软件的研究与实现

插补软件是CNC系统软件的重要部分，本文以自行研制的SKHJ—4焊接机数控系统为例，重点就该焊机CNC系统的插补软件，详细讨论了焊接轨迹插补算法理论，以及在CNC软件开发方面应考虑的主要问题。

热电厂锅炉管壁包膜自动化焊接机器人系统

开发了专用的自动化控制系统和四自由度焊接机器人,并对包膜焊接轨迹进行规划。通过对ER309L不锈钢材料进行脉冲熔化极气体保护焊(GMAW)获得了包膜,验证了自动化焊接机器人系统的可行性。结果表明,提出的焊接方法既可以提高生产效率,还有助于提高锅炉管壁的质量。通过提高焊枪振幅、固定导电嘴到工件的距离,减少了渗透和焊缝数量。由于电弧稳定,飞溅较少,管壁表面较平整。

基于遗传算法的焊接机器人路径规划

汽车生产过程中,需要通过机器人对白车身的焊点进行焊接,因焊接数量非常大,如何对焊接顺序进行规划,是亟待解决的问题。首先将机器人的焊接问题转换为旅行商问题,然后通过遗传算法,对焊接机器人的路径进行规划。对遗传算法中不同交叉长度情况下算法的进化速度进行了对比,得到交叉长度越短,进化速度越快的结论。

汽车车身CMT焊接工艺研究

CMT焊接技术相比于传统的MAG/MIG,具有焊接飞溅小、板材变形小等优点,越来越广泛运用于重工业生产制造中。本文重点介绍了汽车车身CMT焊接工艺原理、特点及影响焊缝品质的主要因素,从焊接电流、焊接压力、送丝速度、焊接速度、干伸长度、焊接轨迹等主要方面进行优化,大幅度提升了焊缝的一次性合格率,从70%提升至92%,减少了返修成本、提高了车身的强度及抗疲劳性能。

箱型钢结构环缝焊接的机器人运动学分析与轨迹规划

针对箱型钢结构施工安装现场的环缝焊接问题,设计了一种直-弧组合轨道式焊接机器人系统。对该系统进行了基于标准D-H模型和Craig修正模型的运动学对比分析,总结了各模型的运动学建模和求解过程的区别及适用性。针对箱型钢结构环缝焊接的焊枪运动轨迹规划,提出综合轨迹规划法(CTPM)。该方法使机器人以最少的自由度在箱型钢结构环缝焊接时实现焊枪任意空间位姿调整功能,使得针对箱型钢结构直角焊接的轨迹规划更加简便高效。计算和仿真结果表明:所设计的机器人系统能够满足箱型钢结构环缝焊接的功能要求,综合轨迹规划法能够实现在箱型钢结构环缝焊接时对焊枪空间位姿的有效调整。