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管道自动焊接机器人

时间:2017-12-19    点击量:

管道自动焊接机器人是一种自动焊接设备,相对于人工焊接方式,可以大大提高焊接效率和焊接质量。管道焊接机器人包括:机械结构包括行走部分,焊枪摆动部分,焊枪上下调整部分等,并对其进行数学建模。控制部分以DSP为主控单元,以嵌入式系统为辅助接口单元,以手持遥控器为焊接命令单元,从而实现管道的自动焊接。 
近年来,随着市政管道和石油天然气管道的建设越来越多,对焊接工艺和焊接效率的要求都有所增加,这就对焊接设备提出了更高的要求,不仅要焊接质量高,而且还要速度快。为此研制一种焊接机器人,取代人工或半自动焊接,从而可以实现焊缝的快速、高效、低缺陷的高质量焊接,才是我们对管道自动焊接机器人要求的最终目标。

管道自动焊接机器人机械结构设计
1 结构分析
该机器人机械结构主要由焊枪姿态调整、焊枪位置调整、焊接小车行走驱动等几部分组成,由于焊接小车是结构对称的,可以装一把焊枪,也可以装两把焊枪,故以其中一侧为例,如图1所示。焊枪姿态调整部分主要完成干伸长调整,保证满足焊接工艺上对焊缝的要求,姿态调整机构由电机1带动滑板2来实现;焊枪位置调整部分是在焊接过程中完成焊枪的摆宽、摆频、两侧位置的停留时间等的功能动作,摆动部分由电机4带动滑板3来实现;行走驱动是实现焊枪沿管周运动的驱动力机构,在焊接时,焊接速度即为焊车的行走速度,因此要求焊车行走机构行动十分平稳,行走机构由电机5驱动。  图1 焊接小车机械结构 
2 数学模型分析
焊接过程中,焊接小车装夹在专用轨道上,小车带着焊枪在轨道上行走,从而实现管道的全位置焊接。将焊接小车应用多体系统理论分析,其拓扑结构图如图2所示:  图2 焊接小车的拓扑结构图  故若已知圆弧焊接轨道建立坐标系点处在大地惯性坐标系中的坐标,则根据齐次坐标变换即可得到焊枪夹具处的最终坐标,进而也可得出焊丝与焊接管道接触处的坐标,这样就建立了焊接小车工作的运动学模型,通过相关控制系统即可。
管道自动焊接机器人
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