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基于UG的弧焊机器人离线编程与统计方法的焊接质量判定

冯胜强  
【摘要】:随着人们生活条件的日益改善,单一商品的模式已经无法满足人们对商品多样性的需求。因此,小批量多样性的生产模式应运而生。对与焊接机器人相关的生产提出了更高的要求。传统的弧焊机器人在线编程方法已经不能满足上述要求。除此之外,弧焊机器人的在线编程需要机器人停止工作,不但降低了效率,而且增加了生产成本。鉴于此,弧焊机器人的离线编程方法便成为近年来焊接领域主要的研究內容。 本文以UG NX4.0作为开发平台,以VC++作为开发工具,对MOTOMAN HP6型弧焊机器人进行了离线编程的研究。同时,利用统计学方法对焊接质量进行了在线判定。主要研究內容如下: 首先,依照MOTOMAN HP6型弧焊机器人及变位机各连杆的实际尺寸对该型号弧焊机器人和变位机进行了三维建模。弧焊机器人的设备建模包括三个重要的模块:零件建模模块、装配建模模块以及运动学模块。 其次,对各个部件模型进行装配,并且建立了三维运动仿真模型;运用UG/OPEN API提供的二次开发函数,建立了连杆坐标系下的弧焊机器人的运动学模型;阐述了模型的建立方法、装配方式以及模型的运动仿真;运用四个D-H参数,计算出此弧焊机器人的运动学正解和运动学反解;开发了以板对接接头模型和管状焊缝模型为主的焊接工件特征建模库。 再次,运用关节空间法和直角空间法相结合的方法,在Matlab软件中通过仿真运行运动过程中的插补点,得到了MOTOMAN HP6型弧焊机器人关节空间关节角度的变化曲线。 然后,通过计算马哈拉诺比斯距离以及利用正态分布原理对焊接质量进行了在线判定。在施焊过程中通过改变焊接参数制造出焊接缺陷,同时采集焊接过程中的焊接电流以及电弧电压。运用马哈拉诺比斯距离的判定思想和正态分布原理对所采集到的电流值与电压值通过Matlab软件进行计算,利用计算结果判定焊接质量的好坏。? 最后,根据马哈拉诺比斯距离以及正态分布的思想,给出了焊接质量的判定公式和基准值,据此开发了可以进行焊接质量在线判定的软件和硬件设备。经过大量实验验证,该设备完全可以对焊接质量进行在线判定,为焊接生产提供强有力的质量保证。?


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