水斗堆焊作業(yè)規(guī)劃與自動(dòng)編程方法研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、本課題以國(guó)家十一五863計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目子課題“機(jī)器人模塊化功能部件產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)”為背景，研究開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的水斗堆焊作業(yè)規(guī)劃與離線編程系統(tǒng)，并投入到華恒焊接股份有限公司實(shí)際使用。
　　本文深入分析研究了水斗堆焊機(jī)器人作業(yè)規(guī)劃系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)，根據(jù)實(shí)際需求開(kāi)發(fā)了系統(tǒng)中的焊縫熔寬和余高建模、堆焊焊縫間距優(yōu)化與分層高度預(yù)測(cè)、堆焊軌跡規(guī)劃方法以及KUKA機(jī)器人程序自動(dòng)編程等模塊，以VC++作為軟件開(kāi)發(fā)工具，借助solidworksAP

2、I進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，并通過(guò)仿真和實(shí)際實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本文所開(kāi)發(fā)的水斗堆焊作業(yè)規(guī)劃與離線編程系統(tǒng)的有效性。
　　本文重點(diǎn)研究并解決了焊縫熔寬與余高模型建模問(wèn)題，給出了相應(yīng)的有效解決方案。以外切復(fù)合中心實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行了實(shí)際的焊縫生成實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)采集，以二階多項(xiàng)式模型為參考模型，采用向后逐步回歸分析法進(jìn)行建模，以最小二乘法擬合參考模型系數(shù)，并通過(guò)數(shù)理統(tǒng)計(jì)中的相關(guān)性檢驗(yàn)對(duì)影響因子與模型進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，獲得了焊縫熔寬和

3、余高模型。
　　論文研究并設(shè)計(jì)了堆焊間距優(yōu)化與分層高度預(yù)測(cè)相關(guān)方法。以焊縫熔寬與余高模型為基礎(chǔ)，通過(guò)正弦函數(shù)擬合焊縫形狀，基于焊縫形狀以等面積法對(duì)焊縫間距進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)通過(guò)焊縫余高模型預(yù)測(cè)堆焊分層高度，最終通過(guò)實(shí)際的單層多道焊實(shí)驗(yàn)對(duì)分層高度和焊縫間距的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，證明了該方法能夠有效優(yōu)化堆焊表面，估計(jì)堆焊層高。
　　針對(duì)本實(shí)驗(yàn)室自主開(kāi)發(fā)的第一版水斗堆焊離線編程軟件的不足和實(shí)際堆焊的工藝要求改進(jìn)了堆焊軌跡規(guī)劃方案，確定了

4、以光柵形軌跡與外圍修復(fù)軌跡結(jié)合的復(fù)合型軌跡作為填充軌跡，以輪廓區(qū)域分割和區(qū)域連通算法對(duì)填充軌跡進(jìn)行優(yōu)化，從而減少單層堆焊時(shí)起弧和滅弧的次數(shù)，通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)了從水斗三維CAD模型到機(jī)器人堆焊軌跡位姿信息的轉(zhuǎn)換。
　　本文基于實(shí)驗(yàn)室已有的離線編程與仿真通用平臺(tái)搭建了堆焊作業(yè)規(guī)劃與仿真環(huán)境，并基于中間語(yǔ)言進(jìn)行了堆焊作業(yè)的仿真，通過(guò)對(duì)中間語(yǔ)言的轉(zhuǎn)換，將仿真驗(yàn)證過(guò)的規(guī)劃信息存儲(chǔ)為XML格式，并添加工藝參數(shù)信息生成KUKA機(jī)器人堆焊程序。最