多功能自動焊接機(jī)床伺服控制技術(shù)研究與設(shè)備開發(fā).pdf

1、自動焊接伺服控制技術(shù)是制約我國焊接設(shè)備自動化水平提高的瓶頸性因素。本研究課題針對目前國內(nèi)焊接設(shè)備存在的自動化程度相對較低，焊接質(zhì)量差，以及相關(guān)技術(shù)研究較少的現(xiàn)狀，對復(fù)雜相貫線接縫的自動焊接伺服控制技術(shù)進(jìn)行了研究。 論文首先以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜相貫線接縫焊接為目的，研制開發(fā)了一臺五軸聯(lián)動的自動焊接機(jī)床，重點(diǎn)設(shè)計(jì)制造了焊槍姿態(tài)控制機(jī)構(gòu)和機(jī)床的自動裝夾系統(tǒng)，并確立了“PC機(jī)+通用數(shù)字I/O卡+步進(jìn)電機(jī)”的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控體系結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了由上位機(jī)對五自

2、由度焊接運(yùn)動機(jī)構(gòu)的開環(huán)控制。此外，本文還基于焊接現(xiàn)場的強(qiáng)干擾特性，就可能存在的干擾源從硬件和軟件兩方面著手，采取了相應(yīng)的抗干擾措施。 基于上述硬件平臺，文中以相交雙管為例，建立了相貫線焊縫以及焊槍姿態(tài)的數(shù)學(xué)模型，并在此基礎(chǔ)上以焊接精度為約束條件，推導(dǎo)出了相應(yīng)的可控步長實(shí)時(shí)插補(bǔ)控制算法，完成對相貫線焊縫的粗插補(bǔ)運(yùn)算。此后將粗插補(bǔ)所獲得的五軸位移量分別轉(zhuǎn)換成單軸步進(jìn)電機(jī)的脈沖控制序列并對其進(jìn)行合并，將綜合時(shí)間控制數(shù)組中的數(shù)據(jù)以表格形

3、式通過I/O卡發(fā)送至驅(qū)動器中驅(qū)動執(zhí)行部件運(yùn)轉(zhuǎn)，從而完成對相貫線焊縫的精插補(bǔ)。最后利用MATLAB工具軟件對經(jīng)過粗、精兩級插補(bǔ)后的焊槍運(yùn)動軌跡進(jìn)行仿真，驗(yàn)證了本文所設(shè)計(jì)的插補(bǔ)算法的正確性。 此后，以Windows XP為開發(fā)平臺，在Delphi 7.0環(huán)境下設(shè)計(jì)開發(fā)了一套較為友好的自動焊接加工系統(tǒng)人機(jī)界面，該系統(tǒng)可對焊接數(shù)據(jù)進(jìn)行自動處理，并采用OpenGL，技術(shù)對焊接過程進(jìn)行了全程的動態(tài)仿真，有效避免了錯(cuò)誤焊接的發(fā)生。