【摘要】：自動化焊接以其質量好、效率高、人工成本低等優(yōu)勢已經逐漸地取代了手工焊接,而焊接機器人是自動化焊接的一種常見形式,通過傳感技術對焊縫信息檢測并反饋給機器人進行控制可實現(xiàn)焊縫的自動跟蹤。目前,手臂式焊接機器人以其精度高、技術成熟等優(yōu)點得到廣泛應用,但其位置固定,體積大,靈活性不足,針對手臂式機器人無法適應大型工件、狹小空間及一些非結構環(huán)境下焊接工作的問題,采用移動機器人與傳感器搭配的形式實現(xiàn)具有高度靈活性、適應性的焊接機器人系統(tǒng)。首先,以輪式移動焊接機器人和多線激光傳感器為核心搭建了機器人的軟硬件系統(tǒng)平臺,包括移動機器人機構、多線激光視覺傳感系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及相關焊接設備。其次,提出了一種適用于該輪式機器人的復合輪系傳動機構,可通過兩前進電機與兩轉向電機實現(xiàn)四輪的同時驅動與轉向,降低了控制的復雜度,提高了機構的運動精度。將復合輪系速度分析與無側滑轉向原理相結合,建立了機器人無側滑轉向條件下的運動學模型;通過虛擬樣機技術進行了基于圓形軌跡的運動仿真,驗證了機構及其運動學模型的正確性。然后,針對斜線、折線及圓弧等典型焊縫軌跡,提出了基于多線激光傳感器的焊縫軌跡信息獲取方法,并針對圓弧型焊縫軌跡提出了機器人在跟蹤過程中的姿態(tài)角偏差計算模型,結合移動機器人運動學模型、PID控制及模糊控制方法,設計了機器人姿態(tài)與滑塊協(xié)調控制的焊縫跟蹤控制器。最后,建立了基于典型焊縫軌跡的聯(lián)合控制仿真模型,分別對斜線、折線、圓弧等焊縫軌跡進行了跟蹤控制仿真研究,焊縫跟蹤誤差不超過±0.2mm,穩(wěn)定段跟蹤誤差不超過±0.01mm。結果表明,所提出的控制方法可提高機器人的控制精度與穩(wěn)定性。在此基礎上設計相關算法,在Windows XP與VC++6.0環(huán)境下開發(fā)控制軟件,進行了斜線軌跡的焊縫跟蹤試驗,跟蹤偏差不超過±0.3mm,證明了該焊接機器人系統(tǒng)能夠滿足實際焊接的要求。
【圖文】：

[4-5]，表現(xiàn)出較強的適應性。圖1.1 大型船舶工件 圖1.2 船艙底部格子輪式移動焊接機器人研究的核心問題在于保證焊縫跟蹤的精度，而影響其精度的主要因素在于傳感器的精度及焊接機器人的自動控制。激光視覺傳感相對于其他傳感技術表現(xiàn)出更高的精度和靈敏性，通過其反饋的焊縫信息對移動焊接機器人采用適當的控制方法是一個重要的研究方向，，對于自動化焊接技術的發(fā)展具有重要的意義和價值。

圖 1.3 多線激光傳感器清華大學的喬東哠等[7]利用雙線激光器發(fā)出激光打在焊焊縫偏差及曲率的激光條紋，從而設計了一款激光傳差降低到了 0.5mm 左右。其實物如圖 1.4 所示。
【學位授予單位】：南昌大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP242

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 牛方方;;移動式焊縫跟蹤機器人跟蹤精度估算方法研究[J];精密制造與自動化;2017年03期

2 艾雍宜;王加友;孫孝純;;雙向接觸式焊縫跟蹤傳感器的研制及應用[J];電焊機;1988年05期

3 李永安;;電弧焊的焊縫跟蹤[J];焊接通訊;1981年04期

4 黃石生，高向東;焊縫跟蹤技術的研究與展望[J];電焊機;1995年05期

5 龔勤慧;;對焊縫跟蹤技術研究現(xiàn)狀與發(fā)展的分析[J];成都航空職業(yè)技術學院學報;2019年02期

6 洪波;盧文召;湯小虎;李高陽;;一種基于三維空間的焊縫跟蹤精度評價分析方法[J];焊接學報;2017年12期

7 陳皓;堵俊;葛佳盛;華亮;;一類多目標焊縫跟蹤優(yōu)化模型和算法[J];制造業(yè)自動化;2015年15期

8 蔣鵬飛;用聲發(fā)射傳感器的焊縫跟蹤控制研究[J];電焊機;1994年02期

9 宮海坤;劉軍;高宏偉;;視覺傳感技術在焊縫跟蹤中的研究及應用[J];電子世界;2020年03期

10 陳忠;鄧汛;李小輝;張憲民;;基于線激光視覺的機器人焊縫跟蹤魯棒控制方法[J];計算機測量與控制;2016年08期

相關會議論文 前10條

1 董德祥;亢稚祿;;接觸式光電傳感焊縫跟蹤技術的研究[A];第九次全國焊接會議論文集（第2冊）[C];1999年

2 黃民雙;黃軍芬;馮音琦;曹瑩瑜;蔣力培;;光纖焊縫跟蹤傳感系統(tǒng)研究[A];2007'中國儀器儀表與測控技術交流大會論文集（二）[C];2007年

3 齊立哲;;機器人智能3D視覺系統(tǒng)研究進展[A];中國機械工程學會機械自動化分會&中國自動化學會制造技術專委會學術工作進展報告 2017[C];2017年

4 高峰;劉文樹;賀海清;王文友;韓洪玉;王志強;;酸軋聯(lián)機生產線破鱗機設備功能及控制[A];第七屆(2009)中國鋼鐵年會論文集（下）[C];2009年

5 喬慧明;;冷軋焊縫跟蹤技術[A];全國冶金自動化信息網2011年年會論文集[C];2011年

6 周律;陳善本;林濤;;弧焊機器人焊縫跟蹤方法的研究現(xiàn)狀[A];第十一次全國焊接會議論文集（第2冊）[C];2005年

7 高峰;王志強;殷雅楠;韓洪玉;張藝丹;;酸軋聯(lián)機生產線破鱗機設備功能及控制[A];2008年河北省軋鋼技術與學術年會論文集（下）[C];2008年

8 楊慶玲;張志雷;;帶鋼焊縫跟蹤控制在梅鋼酸軋機組的應用[A];全國冶金自動化信息網2017年會論文集[C];2017年

9 鄒春華;張堅琳;張華;;水下焊縫結構光傳感器折射問題研究[A];第七屆全國信息獲取與處理學術會議論文集[C];2009年

10 姜興;;二次電子自動跟蹤系統(tǒng)[A];第九次全國焊接會議論文集（第1冊）[C];1999年

相關重要報紙文章 前1條

1 本報記者 萬仁輝;研究所專家讓機器人服務更加給力[N];江西日報;2017年

相關博士學位論文 前10條

1 葉建雄;旋轉電弧傳感焊槍傾角檢測及水下焊縫跟蹤技術研究[D];南昌大學;2007年

2 李云峰;銅包鋁線坯高速TIG焊工藝與焊縫跟蹤及熔寬控制[D];吉林大學;2008年

3 沈鴻源;鋁合金弧焊機器人視覺實時焊縫跟蹤與成形控制方法研究[D];上海交通大學;2008年

4 李湘文;中厚板復雜軌跡焊縫跟蹤的關鍵技術研究[D];湘潭大學;2012年

5 郭亮;移動機器人不連續(xù)焊縫跟蹤技術研究[D];南昌大學;2018年

6 高延峰;移動機器人旋轉電弧傳感焊槍偏差與傾角檢測及角焊縫跟蹤[D];南昌大學;2008年

7 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

8 李鶴喜;基于視覺反饋的焊接機器人自主示教關鍵技術研究[D];華南理工大學;2010年

9 杜健輝;基于旋轉電弧傳感的水下焊縫成形及自動跟蹤的研究[D];華南理工大學;2011年

10 李盛前;基于視覺技術的水下焊接機器人系統(tǒng)研究[D];華南理工大學;2016年

相關碩士學位論文 前10條

1 唐碧波;基于激光位移傳感器的焊縫跟蹤方法和障礙物識別技術研究[D];湘潭大學;2019年

2 袁文劍;旋轉電弧傳感輪式移動焊接機器人壁面橫焊焊縫跟蹤控制仿真[D];南昌大學;2019年

3 陳記超;多線激光傳感輪式移動機器人焊縫跟蹤控制[D];南昌大學;2019年

4 林少鐸;激光視覺傳感的焊縫跟蹤方法研究[D];廣東工業(yè)大學;2019年

5 馬國棟;激光焊接頭調焦模塊設計及焊縫跟蹤技術研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2018年

6 倪沫楠;弧焊機器人多層多道激光視覺焊縫跟蹤技術研究[D];天津工業(yè)大學;2019年

7 廖強;直角坐標型弧焊機器人機構與控制方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2018年

8 朱玉龍;面向高速MAG焊的雙靶面焊縫跟蹤系統(tǒng)關鍵技術研究[D];廣東工業(yè)大學;2018年

9 許健;基于位置傳感器的焊縫跟蹤信號的檢測與處理[D];沈陽大學;2015年

10 來鑫;磁控電弧傳感技術及其焊縫跟蹤機器人的研究[D];湘潭大學;2009年

本文編號：2695640