水斗堆焊作業(yè)規(guī)劃與自動編程方法研究與實現(xiàn).pdf

1、本課題以國家十一五863計劃重點項目子課題“機器人模塊化功能部件產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)”為背景，研究開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的水斗堆焊作業(yè)規(guī)劃與離線編程系統(tǒng)，并投入到華恒焊接股份有限公司實際使用。
　　本文深入分析研究了水斗堆焊機器人作業(yè)規(guī)劃系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)，根據(jù)實際需求開發(fā)了系統(tǒng)中的焊縫熔寬和余高建模、堆焊焊縫間距優(yōu)化與分層高度預(yù)測、堆焊軌跡規(guī)劃方法以及KUKA機器人程序自動編程等模塊，以VC++作為軟件開發(fā)工具，借助solidworksAP

2、I進行二次開發(fā)，并通過仿真和實際實驗驗證了本文所開發(fā)的水斗堆焊作業(yè)規(guī)劃與離線編程系統(tǒng)的有效性。
　　本文重點研究并解決了焊縫熔寬與余高模型建模問題，給出了相應(yīng)的有效解決方案。以外切復(fù)合中心實驗設(shè)計原理進行實驗方案設(shè)計，并根據(jù)實驗方案進行了實際的焊縫生成實驗和數(shù)據(jù)采集，以二階多項式模型為參考模型，采用向后逐步回歸分析法進行建模，以最小二乘法擬合參考模型系數(shù)，并通過數(shù)理統(tǒng)計中的相關(guān)性檢驗對影響因子與模型進行分析和評價，獲得了焊縫熔寬和

3、余高模型。
　　論文研究并設(shè)計了堆焊間距優(yōu)化與分層高度預(yù)測相關(guān)方法。以焊縫熔寬與余高模型為基礎(chǔ)，通過正弦函數(shù)擬合焊縫形狀，基于焊縫形狀以等面積法對焊縫間距進行優(yōu)化，同時通過焊縫余高模型預(yù)測堆焊分層高度，最終通過實際的單層多道焊實驗對分層高度和焊縫間距的預(yù)測結(jié)果進行驗證，證明了該方法能夠有效優(yōu)化堆焊表面，估計堆焊層高。
　　針對本實驗室自主開發(fā)的第一版水斗堆焊離線編程軟件的不足和實際堆焊的工藝要求改進了堆焊軌跡規(guī)劃方案，確定了

4、以光柵形軌跡與外圍修復(fù)軌跡結(jié)合的復(fù)合型軌跡作為填充軌跡，以輪廓區(qū)域分割和區(qū)域連通算法對填充軌跡進行優(yōu)化，從而減少單層堆焊時起弧和滅弧的次數(shù)，通過軟件編程實現(xiàn)了從水斗三維CAD模型到機器人堆焊軌跡位姿信息的轉(zhuǎn)換。
　　本文基于實驗室已有的離線編程與仿真通用平臺搭建了堆焊作業(yè)規(guī)劃與仿真環(huán)境，并基于中間語言進行了堆焊作業(yè)的仿真，通過對中間語言的轉(zhuǎn)換，將仿真驗證過的規(guī)劃信息存儲為XML格式，并添加工藝參數(shù)信息生成KUKA機器人堆焊程序。最