本文關(guān)鍵詞：三維T型接頭激光焊接軌跡控制關(guān)鍵技術(shù)

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【摘要】：激光焊接T型接頭應(yīng)用十分廣泛,在航空航天、汽車、船舶領(lǐng)域占有十分重要的地位,T型接頭的加工質(zhì)量往往影響著整個結(jié)構(gòu)件的質(zhì)量。T型接頭的激光焊接經(jīng)常會出現(xiàn)氣孔、裂縫、焊接偏斜等問題,工藝性要求很高,因此針對T型接頭的激光焊接成為一個重要研究方向。三維T型接頭的焊接往往采用機器人示教焊接,不僅加工精度低,而且往往先焊接一側(cè),再焊接另外一側(cè),焊接變形大;焊接過程中焊接點往往偏離焊接路徑,使得焊件報廢;小型機床難于加工大尺寸的整體結(jié)構(gòu)件。針對上述問題,本文搭建了大跨度高架橋式機械結(jié)構(gòu)的焊接平臺,滿足大尺寸整體件的焊接需求,同時針對T型接頭的兩側(cè)同時焊接需求,設(shè)計了三向旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的焊接加工結(jié)構(gòu),搭建了雙光束焊接系統(tǒng),并配備雙十字滑臺,對T型接頭的兩側(cè)同時實現(xiàn)焊縫測量與跟蹤補償。本文搭建了基于運動控制器+工業(yè)用平板電腦的開放數(shù)控系統(tǒng),開發(fā)了上下位機結(jié)構(gòu)的軟硬件平臺,編寫了友好的人機交互接口,研究了高速高精控制與多軸聯(lián)動控制技術(shù)。通過機架坐標系到焊接點坐標系的坐標轉(zhuǎn)換,求解了機床模型的運動學(xué)矩陣,得到焊接點位置坐標的矢量信息,利用三維焊接路徑的軌跡規(guī)劃技術(shù),在開放運動控制器中實現(xiàn)了運動學(xué)算法,做到了對三維焊接軌跡的六聯(lián)動控制。在三維軌跡控制的同時,在T型接頭的兩側(cè)安裝基于機器視覺的檢測傳感器,實時檢測焊接偏差,實現(xiàn)了對焊接偏差的雙路跟蹤補償。實際的跟蹤補償實驗驗證了跟蹤補償效果,跟蹤精度滿足要求。通過實際的焊接實驗,完成對試驗件的焊接,結(jié)果表明針對三維T型接頭的軌跡控制和跟蹤補償滿足加工要求。
【關(guān)鍵詞】：三維 T 型接頭 激光焊接 軌跡控制 跟蹤補償
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG456.7;TG409
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-16
• 1.1 課題來源及研究背景8-9
• 1.2 三維激光焊接的國內(nèi)外研究概況9-14
• 1.3 課題研究內(nèi)容14-16
• 2 六聯(lián)動三維焊接及跟蹤補償控制平臺16-30
• 2.1 六聯(lián)動三維焊接及跟蹤補償控制平臺的機械結(jié)構(gòu)實施方案16-17
• 2.2 三向旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的雙側(cè)激光焊接方案17-21
• 2.3 六聯(lián)動三維焊接及跟蹤補償控制系統(tǒng)的軟硬件平臺21-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 3 三維激光焊接的十軸六聯(lián)動運動控制策略30-45
• 3.1 高精度PID+Feedforward+Notch Filter位置控制技術(shù)30-35
• 3.2 開放式數(shù)控系統(tǒng)的多軸運動控制35-39
• 3.3 基于交叉耦合的橫梁X軸雙電機同步方案39-43
• 3.4 本章小結(jié)43-45
• 4 雙路激光焊接的三維焊接路徑控制技術(shù)與運動學(xué)算法45-52
• 4.1 雙路激光焊接平臺軌跡規(guī)劃的運動學(xué)建模分析45-48
• 4.2 三維焊接軌跡的六聯(lián)動控制48-49
• 4.3 三維焊接路徑的運動學(xué)算法的實現(xiàn)49-51
• 4.4 本章小結(jié)51-52
• 5 T型接頭的焊縫實時測量與跟蹤閉環(huán)控制技術(shù)52-63
• 5.1 T型接頭的焊接偏差測量技術(shù)52-54
• 5.2 基于機器視覺的T型接頭雙路跟蹤補償控制技術(shù)54-58
• 5.3 實時跟蹤補償技術(shù)閉環(huán)控制性能分析58-59
• 5.4 焊件驗證59-63
• 6 總結(jié)與展望63-65
• 致謝65-66
• 參考文獻66-69
• 附錄 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文69

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本文編號：819463