多功能自動(dòng)焊接機(jī)床伺服控制技術(shù)研究.pdf

1、為保證焊接產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性、提高生產(chǎn)效率、適應(yīng)先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展要求，實(shí)現(xiàn)焊接自動(dòng)化生產(chǎn)已經(jīng)成為必然的趨勢(shì)。本研究課題針對(duì)目前在實(shí)際生產(chǎn)中復(fù)雜相貫線接縫焊接任務(wù)所占比重較大、而且難以人工焊接實(shí)現(xiàn)，以及國(guó)內(nèi)相關(guān)技術(shù)研究較少的現(xiàn)狀，本論文對(duì)于復(fù)雜相貫線接縫自動(dòng)焊接伺服控制技術(shù)進(jìn)行了研究。 論文中首先分析了焊接的工藝特點(diǎn)對(duì)自動(dòng)焊接機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)和功能的要求，并以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了一臺(tái)五自由度的自動(dòng)焊接機(jī)床，可以實(shí)現(xiàn)焊接件的平動(dòng)、焊槍的升

2、降以及焊槍的兩方向姿態(tài)擺動(dòng)。伺服控制系統(tǒng)采用以步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，確定了“通用I/O卡+專用計(jì)算機(jī)軟件”的機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)方案，基于該方案，選擇了AC4161開關(guān)量卡作為上位機(jī)與機(jī)床伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)之間的通訊接口，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)對(duì)五自由度焊接運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的開環(huán)控制。 以上述硬件平臺(tái)為基礎(chǔ)，建立了鍋爐封頭與圓管之間相貫線接縫的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)建立的焊槍位置、姿態(tài)模型，重點(diǎn)討論了焊縫軌跡的粗插補(bǔ)計(jì)算過程，以及經(jīng)過誤差校驗(yàn)

3、后對(duì)焊接路徑點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整的實(shí)現(xiàn)方法，相應(yīng)得到了五個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的伺服控制位移量和運(yùn)動(dòng)速度。 采用軟件方法實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)步進(jìn)電機(jī)控制脈沖的分配，分別建立了理想狀態(tài)下以及考慮步進(jìn)電機(jī)升降速情況下的單個(gè)電機(jī)控制脈沖序列，討論了實(shí)現(xiàn)五軸聯(lián)動(dòng)的伺服控制算法。根據(jù)伺服控制系統(tǒng)精插補(bǔ)過程的需要，在上位機(jī)上通過試驗(yàn)測(cè)定了一個(gè)軟件延時(shí)函數(shù)，用來對(duì)輸出脈沖的時(shí)間間隔進(jìn)行控制。 利用DLPORTIO動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)與通用I/O板卡之間的通