多功能自動焊接機床伺服控制技術(shù)研究與設備開發(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，對復雜相貫線接縫的自動焊接伺服控制技術(shù)進行了研究。 論文首先以實現(xiàn)復雜相貫線接縫焊接為目的，研制開發(fā)了一臺五軸聯(lián)動的自動焊接機床，重點設計制造了焊槍姿態(tài)控制機構(gòu)和機床的自動裝夾系統(tǒng)，并確立了“PC機+通用數(shù)字I/O卡+步進電機”的經(jīng)濟型數(shù)控體系結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了由上位機對五自

2、由度焊接運動機構(gòu)的開環(huán)控制。此外，本文還基于焊接現(xiàn)場的強干擾特性，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)學模型，并在此基礎(chǔ)上以焊接精度為約束條件，推導出了相應的可控步長實時插補控制算法，完成對相貫線焊縫的粗插補運算。此后將粗插補所獲得的五軸位移量分別轉(zhuǎn)換成單軸步進電機的脈沖控制序列并對其進行合并，將綜合時間控制數(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)行部件運轉(zhuǎn)，從而完成對相貫線焊縫的精插補。最后利用MATLAB工具軟件對經(jīng)過粗、精兩級插補后的焊槍運動軌跡進行仿真，驗證了本文所設計的插補算法的正確性。 此后，以Windows XP為開發(fā)平臺，在Delphi 7.0環(huán)境下設計開發(fā)了一套較為友好的自動焊接加工系統(tǒng)人機界面，該系統(tǒng)可對焊接數(shù)據(jù)進行自動處理，并采用OpenGL，技術(shù)對焊接過程進行了全程的動態(tài)仿真，有效避免了錯誤焊接的發(fā)生。