焊接機器人畢業(yè)設計論文

1、內蒙古工業(yè)大學1第 1 章 緒論 緒論1.1 1.1 課題研究的目的及意義 課題研究的目的及意義焊接是制造業(yè)中最重要的工藝技術之一。它在機械制造、核工業(yè)、航空航天、能源交通、石油化工及建筑和電子等行業(yè)中的應用越來越廣泛。隨著科學技術的發(fā)展，焊接已從簡單的構件連接方法和毛坯制造手段，發(fā)展成為制造業(yè)中一項基礎工藝，一種生產尺寸精確的產品的生產手段。傳統的手工焊接已不能滿足現代高技術產品制造的質量、數量要求。因此，保證焊接產品質量的穩(wěn)定性、提

2、高生產率和改善勞動條件已成為現代焊接制造工藝發(fā)展亟待解決的問題。電子技術、計算機技術、數控及機器人技術的發(fā)展為焊接過程自動化提供了十分有利的技術基礎，并已滲透到焊接各領域中。近 20 年來，在半自動焊、專機設備以及自動焊接技術方面已取得了許多研究和應用成果，表明焊接過程自動化已成為焊接技術新的生長點之一。從 21 世紀先進制造技術的發(fā)展要求看，焊接自動化生產已是必然趨勢。焊接機器人的誕生是焊接自動化革命性的進步，它突破了焊接剛性自動化的

3、傳統方式，開拓了一種柔性自動化的生產方式，從而使中小批量的產品自動化焊接成為可[1]。焊接機器人已經廣泛應用于汽車、工程機械、摩托車等行業(yè)，極大地提高了焊接生產的自動化水平，使焊接生產效率和生產質量產生了質的飛躍。同時改善了工人的勞動環(huán)境[2]。但是，現在焊接領域中自動化程度最高的手臂式機器人在使用時有兩個局限性：一個是它的活動范圍較小，因為它像一個手臂，手臂長 1.5~2 米，也就是其活動半徑，所以焊接的工件不能太長，最大范圍也不能超

4、過 2 米。二是它必須用編程或示教進行工作，對不規(guī)則的焊縫，特別是在焊接過程中焊縫發(fā)生形變時，則很難適應。然而，許多大型工件體積非常龐大，而且必須在工地和現場進行焊接。例如：石化工業(yè)中的大型儲油罐、球罐，造船業(yè)中的各種輪船，對這類產品的焊接，就很難實現自動化，許多建設工作仍然采用人工焊接[3]。因此，給焊接機器人加裝各種傳感器，使它們具有焊接路徑自主獲取、焊縫跟蹤以及焊接參數在線調整等能力，具有很高的實用價值。機器人焊接過程的自主化和智

5、能化已經成為科研工作者的一個研究重點。移動焊接機器人由于其良好的移動性、強的磁吸附力以及較高的智能，成為解決大型焊接結構件自動化焊接的有效方法[4]。盡管自主移動機器人的實用化研究還不夠完善，但移動機器人是解決無軌道，無導向，無范圍限制焊接的良好方案。1.2 1.2 國內外研究現狀 國內外研究現狀自 1962 年美國推出世界上第一臺 Unimate 型和 Versatra 型工業(yè)機器人以來，越來越多的工業(yè)機器人投入生產使用中。這其中大約

6、有半數是焊接機器人。焊接機器內蒙古工業(yè)大學3中國從事接觸跟蹤和電磁跟蹤研究較早的單位。60～70 年代后期發(fā)展了電磁跟蹤、光電跟蹤、電弧跟蹤、激光跟蹤等非接觸跟蹤技術。華中科技大學與湖北造船廠合作研制成功全位置電磁跟蹤氣體保護焊機，跟蹤精度達±1mm。華南理工大學與廣州造船廠共同研制的電磁立焊縫自動跟蹤焊機，用在萬噸輪的焊接上。天水電氣傳動研究所和上海造船工藝研究所合作，研制的光電跟蹤裝置用于螺旋管焊接和船舶的焊接生產中。哈爾

7、濱焊接研究所與遼陽鋼廠合作研制的激光跟蹤裝置用于螺旋管焊接自動生產線等。20 世紀 80 年代后期，微機跟蹤和電視跟蹤技術得到迅速發(fā)展，從而為傳統焊接自動化向現代焊接自動化發(fā)展奠定了基礎[9]。從 20 世紀 70 年代末開始，清華大學潘際鑾院士對電弧傳感焊縫跟蹤做了大量研究。80 年代末，潘院士在電弧傳感器結構及控制方面又進行了新的研究，研制出一種空心馬達式高速旋轉掃描電弧傳感器，并成功地對一種無道軌的自動小車進行跟蹤控制，獲得了專利

8、[[10]。此外，哈爾濱工業(yè)大學研制成功了單片機控制高精度激光跟蹤系統，西北工業(yè)大學研制成功微處理機控制熔化極脈沖窄間隙焊縫自動跟蹤系統等，都獲得了較好的自動控制效果[11]。計算機圖像法控制技術也在 80 年代研究成功，如水電部電力建設研究所研制成功 DL-64 固態(tài)圖像傳感器進行焊縫跟蹤的裝置?？偟恼f來，我國的焊接研究人員對各種焊縫跟蹤方法進行了研究，并在某些特定的應用中獲得了成功。但是，由于種種原因，我國的焊縫跟蹤技術大都還停留在