馬鞍型曲線自動(dòng)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(dòng)化水平不高，對(duì)于這類復(fù)雜的空間曲線焊縫，一般采用手工或半自動(dòng)化焊接機(jī)進(jìn)行焊接，焊接效果差、效率低。針對(duì)我國的焊接現(xiàn)狀，本文對(duì)馬鞍型曲線自動(dòng)焊接控制技術(shù)進(jìn)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(dòng)焊接控制系統(tǒng)。 簡要分析了馬鞍型曲線自動(dòng)焊接數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn)，論述了研究馬鞍型曲線自動(dòng)焊接數(shù)控系統(tǒng)的意義；通過對(duì)自動(dòng)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(duì)馬鞍型曲線焊縫焊接的方案。研究了馬鞍型曲線自動(dòng)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(bǔ)算法不能適用于馬鞍型曲線焊縫的自動(dòng)焊接。通過對(duì)插補(bǔ)算法選擇和設(shè)計(jì)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(diǎn)比較和基于角度逼近的馬鞍型曲線直接數(shù)控插補(bǔ)算法。本文對(duì)這兩種直接插補(bǔ)算法進(jìn)行了對(duì)比分析，并且選擇

3、了基于角度逼近的插補(bǔ)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(bǔ)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(jì)。 焊接參數(shù)是影響焊接質(zhì)量的關(guān)鍵，而對(duì)焊接參數(shù)的控制一直是一個(gè)難題。本文根據(jù)對(duì)焊接參數(shù)控制要求的分析，對(duì)馬鞍型曲線焊縫的圓周空間進(jìn)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(shí)現(xiàn)對(duì)焊接參數(shù)控制的技術(shù)，解決了實(shí)時(shí)控制焊接參數(shù)的問題，實(shí)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(jì)算機(jī)的馬鞍型曲線自動(dòng)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(diǎn)及焊接要求的基礎(chǔ)上，對(duì)馬鞍型曲線自動(dòng)焊接數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行了開放性設(shè)計(jì)和功能設(shè)計(jì)。其次，對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的硬件體系結(jié)構(gòu)、軟件體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。硬件系統(tǒng)主要是以工業(yè)控制機(jī)為開發(fā)平臺(tái)，對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)接口和伺服電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)；而對(duì)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(shí)現(xiàn)三方面進(jìn)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(dòng)化焊接、自動(dòng)焊接