發(fā)布時間：2019-06-22 12:19

【摘要】：隨著我國工業(yè)化自動化水平的不斷提高,以及“中國制造2025”的不斷推進,作為自動化設備的主要力量,工業(yè)機器人得到越來越多的關注。近些年隨著波紋板在貨車車廂、集裝箱等行業(yè)的廣泛應用,波紋板焊接機器人的需求越來越大。因此開發(fā)一款波紋板焊接機器人系統(tǒng)即滿足了市場的需求,也符合“中國制造2025”指南中所支持高端裝備制造與機器人重點支持的領域。在系統(tǒng)開發(fā)之前,首先對波紋板的制造工藝、類型、焊縫特點進行了分析;在此基礎上確定了以二氧化碳保護焊作為波紋板的焊接方式;分析了不同板厚下焊絲直徑、焊接電壓、焊接電流、氣體壓力等參數(shù)的選擇原則;確立了控制電壓和給定電壓、給定電流的關系式,使得可以通過上位機軟件實現(xiàn)對電壓和電流的調節(jié)。在研究焊接工藝的基礎上,分析了波紋板焊接機器人的機械結構,并對其控制系統(tǒng)整體方案和硬件進行了設計。波紋板焊接機器人的機械結構主要包括:機器人本體結構和輸送夾緊結構。機器人本體采用直角坐標結構,主要包括X軸、Y軸、Z軸、C軸,各個運動軸在焊接過程中具有不同作用,這也是各個運動軸的設計來源,而輸送夾緊結構則是根據(jù)上料、夾緊、下料等工藝過程進行的設計;在機器人機械結構分析的基礎上,建立了以固高運動控制器為核心的波紋板焊接機器人的控制系統(tǒng),并對其硬件接口電路進行了設計。作為機器人的“眼睛”,激光跟蹤器的選用及檢測狀況的分析是系統(tǒng)運行的重要前提。本系統(tǒng)選用日本基恩士公司的LK-G型激光跟蹤器,并確立了交叉的安裝方式來獲取橫向和豎向的位置信息;為了得到實際的位置信息,確定了采用兩點標定的方法標定激光跟蹤器;并通過對比確定采用RS-232作為運動控制器與激光跟蹤器的通訊方式。在焊接工藝和硬件結構的研究基礎上,開發(fā)了波紋板焊接機器人軟件系統(tǒng)。主要包括:人機界面設計和功能模塊設計。人機界面包括:主界面、手動界面、自動界面、I/O診斷界面、系統(tǒng)參數(shù)界面、加工參數(shù)界面;功能模塊設計主要包括:回零模塊、通訊模塊、焊接加工模塊、加工暫停模塊、加工繼續(xù)模塊、I/O診斷模塊、參數(shù)設置模塊以及擺槍模塊設計。為了驗證系統(tǒng)的穩(wěn)定性并檢驗焊接效果,對多塊波紋板進行了焊接實驗,從最后的焊接效果可以得出:本系統(tǒng)能焊接出比較美觀完整的焊縫。
[Abstract]:With the continuous improvement of the level of industrialization automation in China and the continuous promotion of "made in China 2025", as the main force of automation equipment, industrial robots have received more and more attention. In recent years, with the wide application of wavy plate in freight car, container and other industries, the demand of wavy plate welding robot is increasing. Therefore, the development of a wavy plate welding robot system not only meets the needs of the market, but also meets the key areas of high-end equipment manufacturing and robot support in the "made in China 2025" guide. Before the development of the system, the manufacturing process, type and weld characteristics of the corrugated plate are analyzed, on the basis of which the carbon dioxide shielded welding is determined as the welding mode of the wavy plate, and the selection principles of welding wire diameter, welding voltage, welding current, gas pressure and other parameters under different plate thickness are analyzed. The relationship between the control voltage and the given current is established, so that the voltage and current can be adjusted by the upper computer software. On the basis of studying the welding technology, the mechanical structure of the wavy plate welding robot is analyzed, and the overall scheme and hardware of the control system are designed. The mechanical structure of wavy plate welding robot mainly includes robot body structure and conveying clamping structure. The robot body adopts rectangular coordinate structure, which mainly includes X axis, Y axis, Z axis and C axis. Each moving shaft plays different roles in the welding process, which is also the design source of each moving shaft, while the conveying clamping structure is designed according to the process of feeding, clamping and cutting. Based on the analysis of the mechanical structure of the robot, the control system of the wavy plate welding robot based on the fixed height motion controller is established, and its hardware interface circuit is designed. As the "eye" of robot, the selection of laser tracker and the analysis of detection condition are important prerequisites for the operation of the system. In this system, the LK- G laser tracker of Keenz Company of Japan is selected, and the cross installation mode is established to obtain the transverse and vertical position information. In order to obtain the actual position information, the two-point calibration method is used to calibrate the laser tracker, and the communication mode between the motion controller and the laser tracker is determined by comparison. Based on the research of welding technology and hardware structure, the software system of wavy plate welding robot is developed. Mainly includes: man-machine interface design and functional module design. The man-machine interface includes: main interface, manual interface, automatic interface, I / O diagnostic interface, system parameter interface, machining parameter interface; functional module design mainly includes: zero return module, communication module, welding processing module, machining pause module, machining continuation module, I / O diagnosis module, parameter setting module and swing gun module design. In order to verify the stability of the system and test the welding effect, the welding experiments of multiple wavy plates are carried out. From the final welding effect, it can be concluded that the system can weld a more beautiful and complete weld.
【學位授予單位】：濟南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TG409

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 趙文光;李士凱;張斌斌;;焊接機器人智能化技術研究現(xiàn)狀與展望[J];材料開發(fā)與應用;2016年03期

2 寧光芳;甘泉;;激光位移傳感器誤差補償?shù)姆抡娣治鯷J];激光雜志;2016年04期

3 朱劍;舒志兵;鄭之開;;基于激光傳感器的玻璃切割控制系統(tǒng)的設計[J];儀表技術與傳感器;2016年02期

4 薛羊;付景順;王光輝;;集裝箱波紋板焊接數(shù)值模擬[J];科技展望;2016年04期

5 阮大勇;;匯川技術在SCARA工業(yè)機器人系統(tǒng)中的解決方案[J];變頻器世界;2015年11期

6 趙巧敏;;機器視覺行業(yè)投資分析報告[J];機器人技術與應用;2015年05期

7 于杰;陳希章;胡超;林濤;朱振友;;一種基于激光測距波紋板機器人自動焊接軌跡恢復方法[J];焊接學報;2015年07期

8 李兵;孫彬;陳磊;魏翔;;激光位移傳感器在自由曲面測量中的應用[J];光學精密工程;2015年07期

9 常宏杰;岳彥芳;楊光;王惠貞;;纖維自動鋪放設備多軸運動控制系統(tǒng)設計[J];機械設計與制造;2015年06期

10 崔筱瑋;田松亞;熊憶明;牛大力;;波紋板焊縫跟蹤激光傳感器的性能研究[J];電焊機;2015年05期

相關博士學位論文 前4條

1 宋以國;多焊縫管板結構焊接工藝與殘余應力分析[D];哈爾濱工程大學;2013年

2 許燕玲;基于視覺及電弧傳感技術的機器人GTAW三維焊縫實時跟蹤控制技術研究[D];上海交通大學;2013年

3 周律;基于視覺伺服的弧焊機器人焊接路徑獲取方法研究[D];上海交通大學;2007年

4 徐琳;角焊縫角變形數(shù)值預測方法研究[D];武漢理工大學;2007年

相關碩士學位論文 前10條

1 韓帥;面向木工雕刻的五軸聯(lián)動數(shù)控機床研發(fā)[D];華東理工大學;2015年

2 李學瑞;基于激光雙目視覺的焊接機器人波紋板焊縫三維重建的研究[D];華南理工大學;2014年

3 許陽;基于CPAC的六自由度開放式機器人控制系統(tǒng)的開發(fā)[D];廣東工業(yè)大學;2013年

4 王璇;焊接機器人焊縫信息視覺檢測系統(tǒng)研究[D];河北工業(yè)大學;2013年

5 黃瀟蘋;激光傳感器位移測量精度分析及不確定度評定[D];大連理工大學;2012年

6 于璽;基于MCX314的四軸運動控制系統(tǒng)開發(fā)與研究[D];西南石油大學;2012年

7 郭海;六自由度焊接機器人運動控制精度的分析與研究[D];浙江工業(yè)大學;2011年

8 劉濤;基于激光測距的焊接軌跡檢測與控制[D];山東大學;2009年

9 吳之光;集裝箱焊接機器人控制系統(tǒng)的研究與設計[D];山東科技大學;2009年

10 虞瑤;基于CCD的激光切割機高度跟隨檢測系統(tǒng)的研究[D];華中科技大學;2007年

，

本文編號：2504575