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磨辊堆焊修复路径规划

磨辊堆焊修复路径规划

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作者：周奥博沈阳理工大学

学位级别：硕士

我国出产的煤种类繁多、杂质含量高、可磨性非常差,致磨煤机磨辊过快地磨损,采用智能焊接机器人进行焊补是解决该问题的有效办法。焊道的路径规划是开发磨辊堆焊智能修复系统面对的首要问题。因此,本文研究了磨辊磨损缺口的自动路径规... 详细信息

我国出产的煤种类繁多、杂质含量高、可磨性非常差,致磨煤机磨辊过快地磨损,采用智能焊接机器人进行焊补是解决该问题的有效办法。焊道的路径规划是开发磨辊堆焊智能修复系统面对的首要问题。因此,本文研究了磨辊磨损缺口的自动路径规划、磨辊堆焊修复控制系统的开发、离线编程软件的设计,仿真焊枪末端轨迹,解决磨辊修复需要依靠人工观察的在线修复问题。得到如下结论:1.构建了三轴焊接机械臂模型,推导出了运动学公式。基于DH法建立的三轴焊接机械臂运动学模型,推导出了针对任意焊接目标点的关节轴转动求解公式。与此同时,分析出了各关节轴坐标系之间的转换关系,将磨辊坐标系下的空间坐标点转换到机械臂的基座标系下,从而获得了关节轴转动求解公式中的已知量。2.基于堆焊系统特殊的机械结构进行了磨辊堆焊修复路径规划算法的开发。利用测量仪器测量待焊区域形状,然后进行图形简化,规划焊道层数、每层排布的焊道数目,并且确定焊接顺序,解决了多层多道路径规划待焊区域的焊道排布问题。在待焊区域焊道排布结果的基础上,通过对堆焊系统机械结构的分析,推导出了路径规划的焊接目标点公式与每一目标点所对应的第一轴0转动角度,实现了磨辊堆焊修复路径规划算法的推导。3.开发了磨辊堆焊修复离线编程控制系统。采用上位机和下位机分布控制结构作为控制系统主体方案,编写了磨辊堆焊修复焊道路径规划算法程序、下位机控制程序,设计了人机交互界面,完成了离线编程控制系统的开发。用户可通过离线编程软件进行磨损缺口焊接路径的自动规划及焊接机械臂的运动控制。4.验证了本文磨辊磨损缺口路径规划算法的可行性。利用线上仿真仿真软件进行了焊接机械臂末端的运动学仿真。仿真结果表明,所提出的焊缝填充策略和堆焊路径规划方案可以保证机械臂平滑稳定的地到达路径规划后的任意一点,机械臂可以稳定地启动和停止。焊缝填充策略合理,堆焊路径规划方案正确。

关键词：路径规划焊接机器人离线编程控制系统线上仿真

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