焊接是制造業(yè)中的重要工藝技術,廣泛應用在工業(yè)制造、軍事航天、家用電器等領域。人工焊接時,產生的有害氣體、弧光飛濺、煙塵等會對身體造成一定的傷害。此外,工人還需要長時間保持某一固定的焊接姿態(tài),其工作強度較大,難以保持焊接質量的穩(wěn)定性和一致性。因此,為了實現(xiàn)焊接自動化,提高焊接產品的生產效率及質量,改善工人惡劣的勞動環(huán)境,對基于圖像處理的機器人焊接智能制造技術進行了研究。本文選用ABB IRB2400型焊接機器人,利用離線編程軟件Robot Studio和三維設計軟件Solidworks,搭建了焊接機器人工作站。通過查詢焊接手冊,進行焊接試驗,確定了焊接工藝參數(shù)。創(chuàng)建了常用的焊接I/O信號,進行信號關聯(lián),編寫完成了焊接程序。進行焊接仿真時,利用示教器生產屏幕,不斷優(yōu)化焊接參數(shù),得到了較為理想的焊縫。焊接機器人運動學分析是研究機器人技術的前提,它為焊接機器人實現(xiàn)軌跡規(guī)劃和運動控制提供了理論依據(jù)。本文運用D-H參數(shù)法確定了機器人各連桿參數(shù),利用Matlab Robotics Toolbox工具箱完成了ABB IRB2400機器人建模。對機器人進行正逆運動學求解,驗證了機器人建模的正確性。運用多... 

【文章來源】：山東理工大學山東省

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

手工焊接

山東理工大學碩士學位論文第一章緒論1第一章緒論1.1課題研究的背景和意義目前，焊接工作多以手工焊為主，自動化焊接率僅為30%[1]。如圖1.1所示，傳統(tǒng)的手工焊接會產生有害氣體和弧光煙塵，對焊工的身體造成一定的傷害。工人焊接時需要長時間保持某一固定的姿態(tài)，其工作強度較大，難以保持穩(wěn)定的焊接質量[2]。因此，用機器人自動焊接代替人工焊接，將成為未來全球工業(yè)制造發(fā)展的主旋律。機器人自動焊接，如圖1.2所示。圖1.1手工焊接圖1.2機器人焊接Fig.1.1ManualweldingFig.1.2Robotwelding焊接機器人工作站是將通用機器人技術和自動化技術的高度融合，焊接時控制工裝夾具和變位機固定工件，通過圍欄和吸塵裝置保護人身安全，所有這些配套裝置與焊接機器人協(xié)調統(tǒng)一地工作，構成了一個整體。通過研究設計焊接機器人工作站可以降低廠房成本、節(jié)約能耗、提高工作效率，有利于推動我國工業(yè)自動化和現(xiàn)代化地發(fā)展。工業(yè)應用中的焊接機器人，多為示教型機器人，這類機器人通常按事先手動示教的路徑重復焊接工作，在焊接時由于熱變形會導致焊縫位置變化，影響焊接效果，缺乏一定的柔性[3]。因此，為弧焊機器人集成相應的傳感器并引入自動化控制，從而使弧焊機器人實現(xiàn)自主化、柔性化以及智能化。選用靈敏度高、抗干擾能力強的焊縫跟蹤傳感器，是決定整個焊縫跟蹤系統(tǒng)精度的重要前提[4]。視覺傳感器與焊件無接觸，具有安全可靠的特點，焊接時它將獲取的焊縫圖像傳送給計算機，圖像處理后得到焊縫中心線的位置[5]。通過調整焊槍和焊縫中心線的位置偏離，保持焊槍始終沿焊縫中心線運動，從而使得機器人可以實現(xiàn)準確的跟蹤焊縫。1.2焊接機器人國內外研究現(xiàn)狀近年來，隨著自動控制理論、自動化技術和集成光電器件的應用，焊接機器人設備

山東理工大學碩士學位論文第一章緒論2得到了巨大地發(fā)展。焊接機器人的廣泛應用，不僅提高了焊接產品生產效率，也改善了工人的勞動環(huán)境，降低了工人的工作強度[6]。1.2.1焊接機器人國外研究現(xiàn)狀目前，工業(yè)應用中的焊接機器人多采用示教再現(xiàn)功能進行焊接作業(yè)，先由用戶操控機器人沿焊接軌跡示教，存儲每個動作的位姿、運動參數(shù)和焊接參數(shù)，并自動生成完成此任務的程序[7]。進行焊接時，發(fā)送一個啟動指令，機器人就可以準確的重復示教動作，完成給定的焊接作業(yè)[8]。1961年，美國Unimation公司生產的“Unimate”工業(yè)機器人，是世界上第一臺工業(yè)示教機器人，如圖1.3所示。這臺工業(yè)機器人遵照磁鼓上的程序指令工作，按次序堆疊熱壓鑄金屬件，被用于通用汽車的生產線中，可以進行搬運和焊接等危險的作業(yè)[9]。圖1.3Unimate機器人Fig.1.3UnimateRobot1973年，德國庫卡公司將“Unimate”機器人進行改造，研發(fā)了世界上第一臺機電驅動的六軸機器人“Famulus”，如圖1.4所示[10]。圖1.4Famulus機器人Fig.1.4FamulusRobot1974年，瑞典ASEA公司推出了“IRB6”五軸機器人，它由全電動微型處理器控制，其機械手臂模仿人類的手臂，可以載重6公斤工作[11]。1978年，美國Unimation公司推出了“PUMA”工業(yè)機器人，將其應用于通用汽車裝配線[12]。截止到2019年底，

【參考文獻】：
期刊論文
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[2]基于RobotStudio焊接機器人工作站仿真設計[J]. 孫增光,王士軍,孟令軍,王春璐,周永鑫.  機床與液壓. 2020(05)
[3]CO2氣體保護焊短路過渡控制技術的研究現(xiàn)狀與展望[J]. 陳濤,薛松柏,孫子建,翟培卓,陳衛(wèi)中,郭佩佩.  材料導報. 2019(09)
[4]基于圖像處理的焊縫實時跟蹤技術研究[J]. 孫增光,王士軍,周永鑫,張臨松,陳偉.  制造技術與機床. 2019(05)
[5]云計算模型下圖像邊緣重疊區(qū)域檢測方法研究[J]. 王蘋.  內蒙古民族大學學報(自然科學版). 2019(02)
[6]自適應中心加權的改進均值濾波算法[J]. 韓濤,孫科.  通信技術. 2019(01)
[7]預光滑子正則化求解的圖像修復策略[J]. 吳文亮,李建軍.  科技通報. 2018(09)
[8]基于ABB機器人實訓系統(tǒng)的機床上下料編程與調試[J]. 吳芬.  山東工業(yè)技術. 2018(20)
[9]焊接機器人在鋼結構中的應用[J]. 孟慶彪,李偉,張建民,秦建偉,齊杭賓.  金屬加工(熱加工). 2018(09)
[10]焊絲干伸長量對堆焊成形效果影響研究[J]. 董杰,許燕,王恪典,周建平,伊里哈木·阿不都熱木.  鑄造技術. 2018(08)

碩士論文
[1]六自由度搬運機器人運動軌跡規(guī)劃及仿真分析[D]. 南永博.陜西理工大學 2018
[2]六關節(jié)機器人離線軌跡規(guī)劃和仿真系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D]. 鄒善席.中國科學院大學(中國科學院沈陽計算技術研究所) 2018
[3]新型多指靈巧手的結構設計及系統(tǒng)仿真研究[D]. 徐衛(wèi)東.山東科技大學 2018
[4]焊接機器人視覺焊縫跟蹤系統(tǒng)研究[D]. 陳天元.東南大學 2018
[5]基于機器視覺的異型工件機器人焊接軌跡自動生成方法研究[D]. 周仁義.華南理工大學 2018
[6]基于機器視覺的焊接機器人焊縫識別與跟蹤系統(tǒng)[D]. 孫文俠.青島科技大學 2018
[7]基于焊縫激光跟蹤技術的波紋板焊接機器人控制系統(tǒng)研發(fā)[D]. 洪亞魯.濟南大學 2017
[8]基于視覺的焊縫路徑識別與軌跡規(guī)劃[D]. 李華.山東科技大學 2017
[9]基于ANSYS的低碳鋼高頻感應焊接工藝優(yōu)化及實驗研究[D]. 單慧云.重慶理工大學 2017
[10]移動焊接機器人的軌跡規(guī)劃與跟蹤控制[D]. 孫雙雙.南京理工大學 2017



本文編號：3265492