鋁合金航天構(gòu)件機(jī)器人TIG焊自適應(yīng)控制研究.pdf

1、在航天制造領(lǐng)域，隨著新材料、新技術(shù)研究成果在產(chǎn)品上的運(yùn)用，對(duì)質(zhì)量檢測(cè)及生產(chǎn)過(guò)程控制的要求越來(lái)越高。采用自動(dòng)化焊接技術(shù)已成為航天焊接工藝發(fā)展的必然趨勢(shì)。對(duì)于普通的機(jī)器人自動(dòng)焊設(shè)備，由于對(duì)焊槍位置及焊接工藝參數(shù)調(diào)整方面的限制，通過(guò)示教再現(xiàn)進(jìn)行編程，靠人的觀測(cè)與經(jīng)驗(yàn)對(duì)焊槍位置(包括高度和對(duì)中)及焊接參數(shù)設(shè)置，在焊接過(guò)程中不能自動(dòng)適應(yīng)坡口狀態(tài)及焊縫位置的實(shí)時(shí)變化。原來(lái)對(duì)焊接質(zhì)量的被動(dòng)性檢測(cè)已經(jīng)不能適應(yīng)質(zhì)量控制與管理的要求。因此，針對(duì)這種情況必須

2、對(duì)焊接生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行主動(dòng)監(jiān)測(cè)與控制。
　　本文為了適應(yīng)鋁合金航天構(gòu)件TIG焊接坡口狀態(tài)的變化，建立了基于激光視覺(jué)傳感的機(jī)器人自適應(yīng)焊接系統(tǒng)。系統(tǒng)采用新型激光視覺(jué)傳感器精確測(cè)量焊縫坡口，從而獲得焊縫坡口角度、間隙、截面積和錯(cuò)邊等幾何信息，這些信息可用于焊前輔助構(gòu)件的裝配，以及焊接過(guò)程中焊縫自動(dòng)跟蹤。通過(guò)對(duì)各種接頭視覺(jué)算法的設(shè)置，完成了I型坡口、Y型坡口、搭接接頭、內(nèi)角接接頭等幾種典型坡口的焊縫跟蹤，并且得到穩(wěn)定而精確的焊縫跟蹤軌跡。在

3、此基礎(chǔ)上，輸入合適的焊接工藝參數(shù)對(duì)裝配間隙基本為0mm的各種接頭進(jìn)行焊接，得到較好的焊縫成形。
　　針對(duì)I型坡口獲取其在不同間隙下（間隙范圍為0mm-4mm）合適的焊接工藝參數(shù)，將這些參數(shù)導(dǎo)入系統(tǒng)的自適應(yīng)控制模塊并且與相應(yīng)的接頭識(shí)別算法關(guān)聯(lián)。對(duì) I型變間隙坡口進(jìn)行焊接，系統(tǒng)通過(guò)焊接過(guò)程中視覺(jué)系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)的坡口間隙變化情況，自動(dòng)調(diào)整輸出焊接電流、焊接速度及送絲速度，實(shí)現(xiàn)了焊接過(guò)程中的參數(shù)自適應(yīng)控制。但對(duì)于薄壁構(gòu)件，由于受到工裝及散熱

4、條件的限制，僅僅采用參數(shù)自適應(yīng)控制還不能達(dá)到理想的效果。這就要求針對(duì)不同的焊接條件，適當(dāng)配以其他工藝方法作為輔助，效果將會(huì)更加明顯。在本產(chǎn)品的焊接過(guò)程中，就是采用了參數(shù)自適應(yīng)配以分段對(duì)稱焊的方法，能很好的保證焊接過(guò)程的順利完成，得到符合產(chǎn)品焊接要求的焊縫。
　　通過(guò)對(duì)航天鋁合金產(chǎn)品進(jìn)行參數(shù)自適應(yīng)焊接，證明焊接過(guò)程自適應(yīng)控制技術(shù)在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中是有很重要作用的。但是針對(duì)不同的產(chǎn)品及焊接條件要配合以不同的焊接工藝方法，這樣才能使得基