弧焊机器人

工业机器人设计（论文）题目：智能弧焊机器人的应用姓名：学号：————班级：————————年月日平顶山工业职业技术学院第1页目录摘要.......................................................................................................................................................................2第一章简介...........................................................................................................................................................2第二章弧焊机器人高效富氩气保自动焊工艺...................................................................................................3第三章熔池接缝视觉传感与自动控制技术.......................................................................................................43.1弧焊视觉信息近红外传感系统的设计与研究.........................................................................................43.2熔池视觉图像基本特征............................................................................................................................53.3熔池视觉图像处理与边界提取................................................................................................................63.4MAG焊气孔缺陷视觉图像特征.............................................................................................................73.5弧焊机器人预置铜带PTIG熔池视觉传感与无熔深控制技术..............................................................8第四章重型车辆焊接工艺自动设计系统...........................................................................................................84.1系统对象背景与功能要求........................................................................................................................84.2系统原理及总体结构................................................................................................................................84.3焊接工艺自动设计系统的具体实现........................................................................................................94.3.1焊接接头信息管理模块.................................................................................................................94.3.2焊接工艺规范的推理.....................................................................................................................94.3.3焊接工艺卡的输出.......................................................................................................................10第五章重型车辆大型弧焊机器人工作站离线编程系统技术..........................................................................105.1系统需求分析及总体结构......................................................................................................................105.1.1总体设计思路................................................................................................................................105.1.2各子系统或模块之间的协作关系..................................................................................................115.1.3开发方式.........................................................................................................................................115.2规划技术..................................................................................................................................................125.3三维工件与仿真环境的无缝集成.........................................................................................................125.4重型车辆等焊接工件特征造型系统......................................................................................................135.4.1焊接工件特征造型系统结构........................................................................................................135.4.2焊接通用件的参数化造型结果.....................................................................................................13参考文献.................................................................................................................................................................13平顶山工业职业技术学院第2页摘要弧焊机器人是由示教盒、控制盘、机器人本体及自动送丝装置、焊接电源等部分组成。可以在计算机的控制下实现连续轨迹控制和点位控制。还可以利用直线插补和圆弧插补功能焊接由直线及圆弧所组成的空间焊缝。弧焊机器人具有可长期进行焊接作业、保证焊接作业的高生产率、高质量和高稳定性等特点随着技术的发展，弧焊机器人人正向着智能化的方向发展。关键词：弧焊机器人工业设计应用智能弧焊机器人的应用第一章简介图1弧焊机器人特写通常，车辆、兵器、舰艇等主体材料结构件都具有高强度、高硬度、高碳当量的特点。同时，焊接接头组对偏差大，热处理变形加重了组对的困难，焊接性差，易产生裂纹等焊接缺陷，采用新型先进的焊接工艺及适度智能控制自动焊接方法可有效解决这一问题平顶山工业职业技术学院第3页图2高硬中碳调质钢机器人焊接试样宏、外观照片第二章弧焊机器人高效富氩气保自动焊工艺合金钢(铝)材料的焊接试验研究得出，弧焊机器人自动焊接工艺应采用脉冲熔化极单(双)丝氩弧焊技术、中厚中碳合金调质钢采用喷射过渡MIG焊工艺，对高强高硬铝合金采用亚射流或射滴过渡单丝和双丝MIG焊工艺可获得优质的接头质量，对薄板和在环境温度较高时也可采用短路过渡MAG焊工艺图3高硬中碳调质钢机器人焊接微观组织照片平顶山工业职业技术学院第4页第三章熔池接缝视觉传感与自动控制技术该技术针对弧焊机器人自动焊接，主要采用工业CCD作为视觉信号的传感器,依靠窄带和截止复合滤光技术在近红外波段传感采集熔池、接缝等特征信息，并以特征信息为控制量,实现弧焊机器人过程和质量的智能控制。因此，焊接过程和质量的视觉信息图像的自动传感采集及特征提取是最基础、最重要的技术研究内容。3.1弧焊视觉信息近红外传感系统的设计与研究CCD摄像机采集到的光信号由两部分构成，一是电弧、熔池自身热辐射发光，被摄像机直接接收；二是电弧光照射到熔池，熔池对其反射进入摄像机。要获得高清晰度的熔池图像，就要通过光学途径大比例的抑制电弧光。而使熔池光尽可能全部被摄像机接收，其本质就是为了增大熔池图像的信噪比。图4弧焊机器人及视觉传感系统示意图可见至近红外波段，随波长增大，电弧连续谱强度逐步降低，而熔池的自身热辐射逐步增强，即ΣZ增大，而ΣQ减小，有利于获得高的信噪比。在近红外波段，如980nm、1064nm，同价格昂贵的脉冲频闪取像和中远红外取像相比，电弧的中心区域虽未能完全滤除，熔池的头部被电弧部分覆盖，但图像清晰度仍较高，熔池的特征清晰可辨，设计合适的图像处理算法即可获得熔池的轮廓，不影响熔池形状参平顶山工业职业技术学院第5页数的提取。在可见光波段，如611nm的窄带滤光，熔池自身在此区间的辐射较弱，即ΣZ较小。要获得高的信噪比，只有提高ΣF，减小ΣQ。而采用中性滤光片减光时，ΣF和ΣQ会被同时等比例缩小，故其信噪比不如在近红外区获得的熔池图像高。利用金属特征谱取像，其目的是为了增大ΣJ，但在本实验条件下，采用405nm窄带滤光片组取像，虽然有较大的ΣJ，但由于在此窗口内存在强的CO2连续谱，即ΣQ很大，故η值仍较小，无法获得清晰的熔池图像。图5典型射流和短路过渡熔池特征3.2熔池视觉图像基本特征由于射流过渡所采用的焊接规范比较大，热输入大，其熔池较短路过渡时较大。熔池总体形状呈不对称椭圆形，图像最上方的弧形黑色边界是喷嘴正