焊接机器人管-管相贯线焊接工艺试验研究

相贯线焊缝是工业生产中典型的焊缝形式之一。相贯线是复杂的空间曲线,采用手工焊接的方法很难保证焊接质量,而利用机器人焊接相贯线焊缝可以大大提高焊接效率和产品质量的稳定性。

长直焊缝自动焊接设备研究

【目的】长直焊缝焊接是工业焊接技术中的一个技术难点,工业设备中长直焊缝的焊接大多采用手工焊接的方法,存在焊接效率低、焊接质量难以保障的问题。【方法】课题组针对工业设备中长直焊缝焊接工艺的特点和要求,设计了一种直角坐标焊接机器人,进行了直角坐标焊接机器人的运动学推导,利用D-H参数建立了直角坐标焊接机器人的运动学模型,并推导了直角坐标焊接机器人的正运动学公式。【结果】该焊接机器人1轴可以根据焊缝的长度自由调整,结构简单,适用性强,极大地提高了焊接效率,提升了焊接质量。【结论】该直角坐标焊接机器人为工业设备中长直焊缝的焊接问题提出了一种切实可行的自动焊接方法,应用前景广阔。

基于虚拟现实的焊接机器人工作站离线编程系统

在自动焊接应用中,离线编程焊接机器人通常具有一定的控制局限性。结合虚拟现实技术搭建了一套焊接机器人工作站,通过开发离线编程系统,简化机器人控制方式、灵活调整视角和自动规划焊接轨迹等,提升了焊接机器人离线编程效率。开发了同点异线焊缝识别算法,实现了单机器人的轨迹规划功能。基于焊枪基准姿态,分析横焊、平焊、立向上焊和立向下焊的焊接姿态,实现全位置焊接姿态规划。增加KBR-2Z500双轴变位机,实现多轴联动的复杂轨迹规划功能,研究了机器人运动与变位机运动的耦合与解耦问题,达成焊接机器人工作站协同运动规划。通过现实空间完全复现虚拟环境下的空间曲线焊接轨迹规划实验,验证了工作站离线编程系统的交互性、可行性和可靠性。

基于神经网络的焊缝跟踪系统视觉标定方法

文中提出一种基于深度神经网络的焊缝跟踪系统机器人视觉标定方法,实现了机器人的简单快速标定。将焊缝跟踪传感器安装在机械臂末端,使用线激光器对被检测角点进行定位,工业相机拍摄对应的标定棋盘图像,用角点提取算法获取到相应棋盘格点的数字图像坐标,并通过示教器读取机械臂的各个关节角,利用神经网络极强的非线性映射能力,将其传入训练好的BP神经网络进行三维空间坐标的预测。此方法能够实现机器人的快速标定,避开传统标定方法中复杂的非线性运算,并减少坐标转换间的累积误差。实验结果表明,基于神经网络的标定方法具有较高的精度,且标定过程简单,为机器人视觉标定提供了一种新的方法。

基于PLC技术的焊接机器人主从协调运动控制系统研究

焊接机器人运动控制系统的控制功能直接决定了焊接工作质量,利用PLC技术优化设计焊接机器人主从协调运动控制系统;在系统硬件设计方面,装设位置、速度、旋转电弧等传感器设备,利用传感数据检测焊接机器人实时位姿;在考虑焊接机器人组成结构、工作原理以及动力驱动方式的情况下,构建焊接机器人的数学模型;结合当前位姿和控制目标之间的位置关系,规划焊接机器人主从协调运动轨迹,在约束条件的作用下,利用PLC控制器生成控制指令,作用在改装的焊接机器人驱动器上,实现系统的焊接机器人主从协调运动控制功能;通过系统测试实验得出结论:与传统控制系统相比,优化设计系统的速度控制误差、姿态角控制误差分别降低了0.075 mm/s和0.38°,在优化系统控制下,主从焊接机器人的运动轨迹与规划轨迹之间无明显差异。

以激光飞行焊为例浅析机器人虚拟工具的坐标系设定和校准方法

对比了激光飞行焊和传统接触式焊接区别,提出了一种激光飞行焊机器人工具坐标系设定方法,可以节省仿真建模时间和工装开发成本。机器人虚拟工具的校准方法与实体工具有所不同,在机器人传统实体工具校准方法的基础上开发了适用于此类工具的校准方法。该方法能够节省焊缝批量偏移时的工艺调试时间,快速解决序列化生产中常见的工具偏移问题,在汽车制造领域具有广泛的应用前景。

焊接机器人工具坐标系标定的研究与实现

采用六点标定法对工具坐标系进行标定.首先标定工具参数的位置向量,其次标定工具坐标系的姿态矩阵,其中工具中心点位置标定采用线性最小二乘法的矩阵形式进行求解,工具坐标系姿态采用向量和矩阵的基本运算进行求解.针对RB_1400六自由度焊接机器人,基于开放式软件平台CODESYS开发了工具坐标系标定算法模块和焊枪位姿变换模块,最后以此为基础移动机器人对准基准点,测试分别绕x、y、z轴旋转检查TCP点的位置是否符合要求.结果表明:该方法确实可行,并且可以适用于其他类型机器人的工具坐标系标定.

焊接机器人运动学分析及轨迹规划研究

针对梁构、石化容器等大型焊件普遍存在的焊接难的问题,研制了一种新型7自由度大型焊接机器人。首先,分析了该机器人的机械结构,基于D-H坐标系理论建立了机器人的运动学方程,并对该方程进行了求解,得到了其运动学正反解;其次,在关节空间内,采用过路径点的三次多项式插值方法,结合机器人操作空间运动参数对关节轨迹插值计算,实现了对机器人关节空间的轨迹规划;最后,在Matlab7.8平台上,利用机器人工具箱建立了该机器人模型,并且对机器人运动学、轨迹规划进行了仿真分析。仿真及研究结果表明:该机器人各连杆参数的设计是合理的,在关节空间内利用三次多项式进行轨迹规划具有可行性;同时,这也为机器人动力学的研究打下了基础。目前该技术已应用于机器人的点焊及角焊的现场作业中。

双面双弧焊机器人主从协调运动控制

为了实现低合金高强钢厚板机器人焊接,研究了一种不清根的双面双弧焊机器人柔性加工系统,系统采用集散控制,双面双机器人采用主从协调控制策略,Motoman机器人为主手(正面),KUKA机器人为从手(背面),建立该系统协调运动的算法模型,根据主手焊枪末端位置和姿态,以工件基准路径平面为对称面,经过运动学坐标变换,推导出背面从手机器人工具末端的运动路径点,从而控制从手跟随主手协调运动,经过双机器人协调试验,结果表明,该算法能满足双面双机器人焊接要求.

FANUC弧焊机器人系统标定研究与实现

在多传感器信息应用的前提下,针对马鞍型焊缝工件首次提出了工件坐标系的三点标定方法.利用从机器人控制柜获取实际工件上的3个特殊点位置,通过VB编程完成了工件坐标系标定.在此基础上,采用FANUC公司的六点标定方法,对工具坐标系进行了标定,从而为机器人离线编程的进行提供了前提条件.试验表明,通过以上的系统标定,机器人的定位精度达到了±0.5 mm,满足了工厂的实用要求.

大型构件水下焊接机器人系统

针对水下焊接环境要求,设计了一种履带式水下焊接机器人系统,该系统由机器人本体机构、激光视觉传感器、控制系统和焊接系统组成.机器人本体机构由履带式移动平台和焊枪调节机构构成,运动灵活可靠,满足水下焊接焊缝跟踪要求.完成了视觉传感器部件选型及光路设计,实现水下环境的焊缝自动识别.设计了基于PLC机器人控制系统和协调控制方法,实现水下环境的焊缝跟踪控制.同时在水下焊接试验平台完成焊接跟踪试验.结果表明,机器人运行稳定,焊缝成形较好,焊接质量满足要求.

不同型号双焊接机器人协调控制

采用集散控制策略和网络通信技术实现了不同型号双焊接机器人的协调控制.双机器人采用主从协调运动控制方式,KUKA机器人为主手,Motoman机器人为从手.建立了双机器人协调运动的模型,提出了优化的主从协调运动控制算法.控制系统实现了对双机器人实时状态监控和远程运动控制.最后,进行了验证实验.

基于遗传模拟退火算法的弧焊机器人系统协调路径规划

深入地研究了弧焊机器人系统的协调路径规划。从全局的角度用5元组序列描述了焊接路径。设计了评价 焊接路径目标函数:焊接位置函数、焊缝成形质量函数、关节位置函数和运动平稳性函数。以线性加权法为求解 多目标规划的基本思想,把遗传模拟退火算法用于弧焊机器人与变位机协调路径规划,取得了很好的效果。协调 路径规划精确地保证焊缝的最佳焊接位置与最佳的焊枪姿态,并能找到柔顺的焊接路径,提高了机器人焊接的质 量和效率。

双机器人协调焊接任务规划及仿真

针对复杂曲线焊缝,对一台机器人夹持待焊接的工件,另一台机器人对物体进行焊接的双机器人协调焊接运动问题展开研究,建立了双机器人协调焊接坐标系,采用非主从式运动学轨迹规划,给定待焊接物体上某一点u的位姿,通过点u到焊接机器人和夹持机器人工具末端的两个约束矩阵,分别计算得到焊接机器人和夹持机器人的末端轨迹;焊接过程采用船形焊缝约束,保证焊枪与焊缝在弧焊过程中始终处于接头成形良好的位置,建立双机器人协调焊接Solidworks-SimMechanics仿真平台,并对一个管道直角钢制弯头的协调焊接进行了运动学轨迹规划和仿真.结果表明,建立的平台能精确和有效地对双机器人协调焊接运动进行任务规划和分析,机器人运动轨迹与规划的轨迹一致.

弧焊机器人典型工件建模与姿态规划研究

采用“搭积木”的思想提取复杂工件焊缝的特征信息,针对提取工件的特征信息提出并建立了焊缝的特征坐标系;对典型焊缝基于AutoCAD的二次开发建立数学模型,推导出任意马鞍型曲线焊缝上任意焊点的特征坐标系在基准坐标系上的投影矢量,进而获取机器人焊枪尖端的坐标系相对基准坐标系转换矩阵。这一研究对空间曲线的弧焊机器人离线编程提供了重要的技术支持。

双机器人主从协调焊接的路径规划算法

针对空间复杂曲线焊接问题进行了双机器人协调焊接路径规划方法的研究,在保证焊接过程焊缝点熔池处于水平或稍微下坡状态前提下,提出了一种主从协调跟踪的路径规划算法,以实现一台机器人夹持工件不断调整位姿满足船形焊的要求,另外一台机器人跟踪焊缝曲线实施焊接.建立了协调系统数学模型,时间约束和空间约束,在此基础上规划了焊枪坐标系和工件机器人的位姿;并以马鞍形焊缝的焊接为研究对象进行了两个机器人的协调路径规划.并对该算法所规划的结果进行试验验证.结果表明,该算法可实现空间复杂曲线焊缝的连续焊接工作.

球罐全位置焊接机器人研究现状及其关键技术

随着我国能源工业的发展和能源结构的调整,球罐与储罐工程建设的又一次高峰期已经到来,球罐全位置焊接机器人作为球罐制造中的关键设备,其应用可大幅提高球罐的焊接质量和焊接效率。综述了球罐全位置焊接机器人的发展概况和研究现状,从工程应用发展角度出发,分析了球罐全位置焊接过程中关键技术的研究进展和应用前景。

焊接机器人运动学分析

为了研究焊缝轨迹跟踪的方法,以实验室专用HP-6焊接机器人系统为对象,对该机器人焊接系统进行了运动学分析。通过建立机器人焊接系统坐标系,导出机器人本体运动学方程和焊丝端头工具矢量齐次变换矩阵。接着,分析了焊接系统闭环运动学,求出机器人本体运动学逆解,从而得到机器人末端空间位姿。最后,通过试验分析,给出了机器人焊接系统整体运动方程。该方程为后续的焊缝轨迹规划提供可依据的数学模型,也为开展更深层次的机器人焊接系统智能化研究提供了可靠的运动学依据。

多机器人协作无夹具焊接系统设计

与传统的单机器人系统相比,多机器人协作系统的设计存在诸如协作机器人之间的基坐标系标定、协作机器人末端位姿间的运动协调以及多机器人系统间的同步通讯控制等若干特殊性的关键问题。在初步论述多机器人协作系统设计中的若干问题的基础上,特别针对协作机器人间的基坐标系标定、工具手位姿约束分析和控制器通讯同步3个问题,进行了深入讨论,并介绍了实验室相关研究工作的结论。基于本文提供的解决方法,利用VA1400弧焊专用机器人和HP20通用型机器人基于主从式的分布控制结构组成了无夹具焊接实验系统,初步验证了提出的各问题解决方法的有效性。

双机协调机器人弧焊系统的设计与实现

文章介绍了一种双机协调机器人弧焊的控制系统,运用多智能体Multiagent系统理论思想,从系统构架和系统控制两方面分析了系统原理,并着重研究了系统集成和双机协调机器人技术的实现,最后运用上述思想和理论实际构建了该机器人系统,结果证明了解决方案的有效性和可靠性。