拉丝漏板自动焊接机器人系统开发

论文摘要

作为玻璃纤维生产的关键部件,拉丝漏板的生产长期依靠人工焊接。本文在分析传统人工焊接工艺的基础上,提出利用基于显微视觉伺服的弧焊机器人来实现拉丝漏板焊接的自动化,其核心思想是利用显微视觉来实现漏嘴定位,从而实现漏板热变形的动态实时测量和焊接轨迹的实时补偿。本文在探讨铂金拉丝漏板加工制作对板嘴连接的工艺要求以及现行手工弧焊工艺的基础上,分析了实现拉丝漏板板嘴弧焊连接自动化的主要技术难点,提出了拉丝漏板板嘴弧焊机器人的实施方案,给出了该机器人的总体设计方案,完成了机械本体设计并对数控系统误差进行了分析。文章结合拉丝漏板漏嘴弧焊的工艺特点,设计了漏嘴中心的显微视觉伺服定位方案,包括显微视觉系统的硬件实现和漏嘴中心的显微视觉定位算法。针对拉丝漏板漏嘴数量多、分布密、焊接热变形大的特点,设计了铂金拉丝漏板板嘴自动弧焊连接工艺。该工艺使得机器人能选择焊接路线、自适应底板焊接热变形、动态精确跟踪焊缝,实现铂金拉丝漏板板嘴弧焊连接的自动化。设计了自动生成焊接路线所需的漏板二维图形信息输入方式,即采用Windows INI由用户编写漏板描述文本文件,包括漏嘴本身信息、漏嘴分布信息以及焊接顺序信息,可方便快捷地自动生成400孔、800孔、1600孔和2000孔等各种规格的漏板图及其焊接路线。最后,完成了机器人样机的安装与调试。初步试验表明,该机器人的主要功能达到了预期设计要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景和意义
• 1.2 焊接机器人的现状和发展趋势
• 1.3 拉丝漏板自动弧焊机器人的技术要求
• 1.4 研制拉丝漏板自动弧焊机器人的难点
• 1.5 本文的主要工作
• 第二章 机器人总体方案设计及系统误差分析
• 2.1 传统手工焊接工艺概述
• 2.1.1 拉丝漏板焊接的手工钨极氩弧焊工艺简介
• 2.1.2 焊接工艺
• 2.2 整体方案设计
• 2.2.1 机器人机械结构
• 2.2.2 轴传动方式
• 2.2.3 焊枪组件
• 2.2.4 显微视觉组件
• 2.2.5 普通视觉组件
• 2.2.6 机器人控制柜与人机操作界面
• 2.2.7 夹板式拉丝漏板夹具
• 2.3 电机驱动类型选择
• 2.4 步进电机选型及数控系统误差分析
• 2.4.1 选型计算
• 2.4.2 步进电机数控系统误差分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 机器人显微视觉模块
• 3.1 引入显微视觉模块的意义
• 3.2 显微视觉系统硬件构成
• 3.2.1 视觉照明光源
• 3.2.2 显微镜头
• 3.2.3 成像器件
• 3.2.4 视频采集模块与视频处理计算机
• 3.2.5 漏嘴中心定位与显微视觉伺服软件
• 3.2.6 其它辅助硬件
• 3.3 漏嘴中心定位算法
• 3.4 本章小结
• 第四章 机器人焊接工艺及运动控制系统
• 4.1 控制系统硬件组成
• 4.2 自动弧焊工艺
• 4.3 漏板板嘴焊接信息描述
• 4.3.1 信息描述采取的方法
• 4.3.2 拉丝漏板的板嘴焊接信息
• 4.3.3 板嘴信息描述方法
• 4.4 运动控制系统开发
• 4.4.1 软件开发平台的选择
• 4.4.2 软件开发工具介绍
• 4.4.3 系统整体工作流程
• 4.4.4 运动控制系统开发
• 4.5 运动控制系统中基本功能和实现方法
• 4.5.1 函数库初始化
• 4.5.2 简单的定位运动
• 4.5.3 简单的连续运动和回原点运动
• 4.5.4 多轴插补运动
• 4.6 本章小结
• 第五章 机器人调试
• 5.1 控制系统接线
• 5.2 机器人调试
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结和展望
• 6.1 论文总结
• 6.2 后续研究工作的展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文