多功能自動(dòng)焊接機(jī)床控制研究

1、多功能自動(dòng)焊接機(jī)床控制研究多功能自動(dòng)焊接機(jī)床控制研究1自動(dòng)焊接開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)基于開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的焊接數(shù)控系統(tǒng)是一個(gè)結(jié)構(gòu)開(kāi)放，功能模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化性能強(qiáng)大的焊接數(shù)字化系統(tǒng)，將改變傳統(tǒng)的焊接數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)封閉的局面，解決變化頻繁的需求與封閉控制系統(tǒng)之間的矛盾，從而建立一個(gè)統(tǒng)一的可重構(gòu)的系統(tǒng)平臺(tái)，增強(qiáng)系統(tǒng)的柔性。同時(shí)，自動(dòng)焊接開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)具備以下有點(diǎn)：成本低，軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境完備，軟件資源豐富，可移植性可擴(kuò)展性互補(bǔ)性均較好等。本文所設(shè)計(jì)的自動(dòng)焊接機(jī)

2、床，可焊接多種類(lèi)型的工件，實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)各模塊之間保留了統(tǒng)一的接口，根據(jù)用戶(hù)的需要可隨時(shí)添加所需的模塊，既滿(mǎn)足了用戶(hù)的需要，又提高了該機(jī)床的實(shí)用性。2設(shè)計(jì)2.1機(jī)床本體的設(shè)計(jì)自動(dòng)焊接機(jī)床主要包括機(jī)床本體和焊接設(shè)備兩部分。機(jī)床本體由機(jī)械部分和控制柜(硬件及軟件)組成。而焊接裝備，以弧焊及點(diǎn)焊為例，則由焊接電源(包括其控制系統(tǒng))、送絲機(jī)(弧焊)、焊槍(鉗)等部分組成。本研究以復(fù)雜空間曲線(xiàn)接縫(如管與管之間以任何角度連接接縫)自動(dòng)焊接實(shí)現(xiàn)為目標(biāo)

3、，研制開(kāi)發(fā)一臺(tái)可實(shí)現(xiàn)五軸聯(lián)動(dòng)的多功能自動(dòng)焊接床的機(jī)械及伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)。2.2構(gòu)建伺服控制硬件系統(tǒng)該機(jī)床利用計(jì)算機(jī)和普通的IO卡加步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成成可以通過(guò)開(kāi)關(guān)量卡發(fā)送的脈沖數(shù)據(jù)，最終控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成對(duì)相貫線(xiàn)焊縫的焊接。以相交圓柱管相貫線(xiàn)接縫焊接為例，數(shù)學(xué)模型的建立：設(shè)相交兩圓柱管(主管和支管)的半徑分別為R和r，且Rr，如圖2所示，坐標(biāo)原點(diǎn)O是兩圓柱管軸線(xiàn)的交點(diǎn)，兩圓柱管軸線(xiàn)OV和OW的交角為。焊接時(shí)，工件固定在工作臺(tái)上，

4、工作臺(tái)沿x、y軸移動(dòng)，焊槍沿z軸上下移動(dòng)，同時(shí)還可以O(shè)為定點(diǎn)繞X軸和Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)這五個(gè)軸向的運(yùn)動(dòng)控制，就可實(shí)現(xiàn)相貫線(xiàn)焊縫的自動(dòng)焊接。由此可得半徑分別為R和r的兩個(gè)圓柱管相交所形成的相貫線(xiàn)接縫()在OXYZ坐標(biāo)系中的方程：其中，是支管上的旋轉(zhuǎn)角。完成實(shí)時(shí)焊接的伺服控制的首要任務(wù)就是對(duì)焊接軌跡進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算。插補(bǔ)就是按給定曲線(xiàn)生成相應(yīng)逼近軌跡的方法，其實(shí)質(zhì)是對(duì)給定曲線(xiàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化。本文采用等長(zhǎng)直線(xiàn)段逼近相貫線(xiàn)焊縫，即在保證給定逼近誤差的