馬鞍型曲線自動焊接數(shù)控系統(tǒng)的研究與開發(fā).pdf

1、在輸油、輸氣等管道焊接過程中，經(jīng)常遇到管與管垂直相交所形成的馬鞍型曲線焊縫的情況。由于我國的焊接自動化水平不高，對于這類復(fù)雜的空間曲線焊縫，一般采用手工或半自動化焊接機進行焊接，焊接效果差、效率低。針對我國的焊接現(xiàn)狀，本文對馬鞍型曲線自動焊接控制技術(shù)進行了深入的研究，開發(fā)了基于數(shù)控原理的馬鞍型曲線自動焊接控制系統(tǒng)。 簡要分析了馬鞍型曲線自動焊接數(shù)控系統(tǒng)的特點，論述了研究馬鞍型曲線自動焊接數(shù)控系統(tǒng)的意義；通過對自動化焊接設(shè)備的發(fā)展

2、現(xiàn)狀及數(shù)控技術(shù)在焊接領(lǐng)域發(fā)展趨勢的分析，提出了利用現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)對馬鞍型曲線焊縫焊接的方案。研究了馬鞍型曲線自動焊接數(shù)控系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、控制參數(shù)及焊接工藝。 由于馬鞍型曲線是復(fù)雜的空間曲線，目前常用的插補算法不能適用于馬鞍型曲線焊縫的自動焊接。通過對插補算法選擇和設(shè)計原則的討論，并且在研究了馬鞍型曲線空間幾何特性的基礎(chǔ)上；提出了基于逐點比較和基于角度逼近的馬鞍型曲線直接數(shù)控插補算法。本文對這兩種直接插補算法進行了對比分析，并且選擇

3、了基于角度逼近的插補算法作為數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)的曲線焊縫擬合算法。該算法不但具有較高的插補精度，而且在滿足焊接速度的條件下，大大簡化了軟件編程系統(tǒng)的設(shè)計。 焊接參數(shù)是影響焊接質(zhì)量的關(guān)鍵，而對焊接參數(shù)的控制一直是一個難題。本文根據(jù)對焊接參數(shù)控制要求的分析，對馬鞍型曲線焊縫的圓周空間進行了不均勻分段；提出了利用非均勻三次B樣條插值算法實現(xiàn)對焊接參數(shù)控制的技術(shù)，解決了實時控制焊接參數(shù)的問題，實現(xiàn)了焊接參數(shù)的連續(xù)平滑控制。 開發(fā)了基于

4、工業(yè)控制計算機的馬鞍型曲線自動焊接數(shù)控系統(tǒng)。首先，在討論了開放式數(shù)控系統(tǒng)和馬鞍型曲線焊縫特點及焊接要求的基礎(chǔ)上，對馬鞍型曲線自動焊接數(shù)控系統(tǒng)進行了開放性設(shè)計和功能設(shè)計。其次，對數(shù)控系統(tǒng)的硬件體系結(jié)構(gòu)、軟件體系結(jié)構(gòu)進行了詳細的設(shè)計。硬件系統(tǒng)主要是以工業(yè)控制機為開發(fā)平臺，對伺服驅(qū)動接口和伺服電機系統(tǒng)進行了設(shè)計；而對軟件體系結(jié)構(gòu)，主要從軟件編程思想、軟件結(jié)構(gòu)及軟件實現(xiàn)三方面進行了闡述。該數(shù)控系統(tǒng)不僅可以完成馬鞍型曲線焊縫的自動化焊接、自動焊接