可重构汽车焊装夹具在线检测与自适应控制系统研究

论文摘要

汽车车身是汽车的重要组成部分,是整个汽车零部件的载体,车身制造质量的优劣对整车质量影响极大。汽车焊装夹具是车身制造的关键装备之一,对车身焊装质量和生产效率具有重要作用。本文以上海市科学技术委员会二次专利开发项目“主动寻位柔性自适应新型汽车焊装夹具(编号:05dz52038)”为背景,基于可重构汽车焊装夹具,从快速检测焊装工件的间隙偏差、控制焊接工件的焊装质量出发,研究一种能在线检测,并能对焊装间隙尺寸偏差自适应调整的系统。主要研究内容如下:(1)研究现有车身测量技术,基于车身坐标系统和坐标转换关系,建立一种在线检测与自适应控制系统的理论模型,通过该模型可以测得工件上关键测点的三维坐标值,并得出焊装工件的尺寸偏差;通过尺寸偏差源分析,提出在线检测与自适应控制系统的总体设计方案。(2)以传感器、数据采集卡和PC机为硬件基础,构建在线检测系统平台。首先进行传感器标定试验,得出线性归一化特性曲线,确定其线性量程;其次采用软件滤波技术剔除数据野点、提高数据采集精度;然后以VB6.0为开发环境,采用功能模块化、事件驱动的方式,运用可视化、ActiveX技术开发在线检测系统的软件,包括参数设置、智能检测、数据分析等模块。(3)结合可重构汽车焊装夹具结构本体设计,为满足焊接工艺可达性及避免空间干涉等要求,基于UG环境,运用虚拟设计与装配技术,研制一种体积小、具有自锁性能的自适应调整装置,该装置主要由步进电机、膜片式联轴器、滚珠丝杆、传动螺母、直线导轨及支架等部件组成。(4)在补偿控制系统方面,构建步进电机开环控制系统,采用步距角细分技术达到系统设计的精度要求,并基于可编程多轴运动控制技术,借助于运动控制卡的运动函数库,进一步开发补偿控制系统——间隙调整软件模块。(5)运用虚拟样机技术,结合UG及ADAMS设计气动控制系统并进行仿真分析,实现可重构汽车焊装夹具系统的夹紧与松开。(6)以上海航空发动机制造股份有限公司汽车车身焊接厂的SGM60、SGM600等轮罩为实验对象,检验研制的可重构汽车焊接夹具系统的可重构、在线检测与自适应补偿等性能。经上海市机电测试中心的专家测试,系统达到了设计要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究背景和意义
• 1.2 国内外研究动态
• 1.2.1 汽车焊装夹具
• 1.2.2 在线检测技术
• 1.2.3 车身制造质量控制技术
• 1.3 本文主要研究内容
• 第二章 在线检测与自适应控制系统总体设计
• 2.1 可重构汽车焊装夹具系统组成
• 2.2 在线检测与自适应控制理论模型
• 2.2.1 车身坐标系
• 2.2.2 坐标转换模型
• 2.2.3 在线检测和调整机理研究
• 2.3 在线检测与自适应控制系统总体设计
• 2.3.1 车身尺寸偏差源分析
• 2.3.2 在线检测与自适应控制系统设计
• 2.4 可重构本体结构设计
• 2.4.1 焊装夹具定位原理
• 2.4.2 汽车焊装夹具组成
• 2.4.3 可重构汽车焊装夹具结构设计
• 2.5 本章小结
• 第三章 在线检测系统实现
• 3.1 传感器系统
• 3.1.1 传感器系统组成及工作原理
• 3.1.2 传感器等效电路分析
• 3.1.3 传感器检测电路原理
• 3.1.4 传感器的数据标定
• 3.2 数据采集系统
• 3.2.1 数据采集卡选择
• 3.2.2 监测信号预处理
• 3.3 软件实现
• 3.3.1 工作流程
• 3.3.2 界面设计
• 3.3.3 程序代码举例
• 3.4 本章小结
• 第四章 控制系统实现
• 4.1 自适应调整装置结构设计
• 4.1.1 关键部件设计分析
• 4.1.2 自适应调整装置设计与分析
• 4.1.3 运动控制器
• 4.2 自适应调整系统软件实现
• 4.2.1 工作流程
• 4.2.2 界面设计
• 4.2.3 程序代码举例
• 4.3 气动控制系统
• 4.3.1 气动控制设计
• 4.3.2 主要元器件选型分析
• 4.3.3 运动仿真分析
• 4.4 系统集成
• 4.5 本章小结
• 第五章 系统测试与验证
• 5.1 测试工件说明
• 5.2 可重构性测试与验证
• 5.3 在线检测系统测试与验证
• 5.4 控制系统测试与验证
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文及成果
• 致谢