焊接技术及自动化论文范文参考 焊接技术及自动化毕业论文范文[精选]有关写作资料

目录

1. 第一篇焊接技术及自动化论文范文参考：大厚板高强钢双面双弧焊新工艺及机器人自动化焊接技术
2. 第二篇焊接技术及自动化论文样文：海底管道铺设焊接机器人系统研究
3. 第三篇焊接技术及自动化论文范文模板：基于视觉及电弧传感技术的机器人GTAW三维焊缝实时跟踪控制技术研究
4. 第四篇焊接技术及自动化论文范例：旋转电弧传感移动焊接机器人机构设计与仿真
5. 第五篇焊接技术及自动化论文范文格式：核电厂检修局部干法自动水下焊接技术研究

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第一篇焊接技术及自动化论文范文参考：大厚板高强钢双面双弧焊新工艺及机器人自动化焊接技术

在船舶、高压容器和重型机械等领域广泛使用大厚板高强钢焊接结构,目前,我国这种大厚板高强钢焊接结构一般采用手工电弧焊和半自动焊,工艺落后,生产效率低下,产品一次合格率低,工人劳动强度大.寻找新的高效焊接工艺方法,并进而实现机器人自动化焊接是当务之急,为此,本文研究了一种大厚板高强钢双面双弧焊新工艺,打底焊用双面双脉冲TIG焊,填充焊用双面双MAG焊,此工艺去除了清根工序,生产效率大大提高,在此基础上,进一步研究了双机器人自动化焊接技术,对双机器人协调和多层多道焊道排布及路径规划等关键技术进行了系统的研究.

首先,对大厚板高强钢双面双弧焊新工艺进行了深入的实验研究.双弧焊的温度场、应力场和组织性能等方面研究结果表明,与传统的单弧焊相比,双弧焊的温度场呈*结构,前电弧对后焊道有预热作用,而后电弧对前焊道有后热作用,这种相互热作用可降低焊缝冷却速度,从而改善焊缝组织和减小淬硬倾向,同时降低了残余应力,改善了冲击韧性和提高了抗冷裂性能,力学性能实验结果进一步证明了大厚板高强钢结构采用双面双弧焊工艺是可行的.该新工艺简化了工序,大大提高了生产效率和改善焊接质量,适合于机器人自动化焊接.

为了进一步了解双面双弧焊新工艺的热物理特性和优化工艺,对双面双弧焊热物理动态过程进行数值模拟研究.采用了计算机并行处理、多任务加载和串状带热源模型等技术,解决了大厚板多层多道摆动焊接过程数值模拟的网格数多、工作步多、多热源、摆动焊等问题,实现了双面双弧焊三维有限元模拟,计算结果表明,单双弧焊残余应力分布规律大致相同,双面双弧焊的横向应力比单弧小100MPa以上,纵向应力小50MPa以上,双弧焊的残余变形仅是单弧焊的1/4.另外,道间应力和变形演变规律表明,在多层多道焊中,打底焊道是最关键的.因此,本文进一步研究了预热温度对双弧焊打底焊道的温度场影响,结果表明,不预热双TIG焊的临界拘束应力比预热100℃单弧焊的高,说明双弧焊可降低预热温度,甚至可能实现不预热焊接.进一步分析了弧间距和焊接参数对双弧焊的温度场和应力变形场的影响规律,建立了弧间距与角变形的关系模型,选择适当的弧间距和调整前后电弧功率可获得较小的应力和变形.

其次,在上述工艺研究成熟的基础之上,为使之焊接过程自动化、机器人化,进一步研究了双机器人自动化焊接技术.采用OPC Server和Motocom32实现Kuka机器人和Motoman机器人间的通讯,提出了一种基于用户坐标系的主从协调控制算法,实现双机器人主从协调运动.并进一步设计了双机器人分离协调控制系统,实现双机器人的异步和同步焊接任务.

针对厚板多层多道摆动焊在线示教困难费时,开发出了基于图形离线示教的多层多道摆动焊路径规划模块.提出了一种自定义型多层多道焊路径规划数学模型,用户可自行设计焊接层数、道数和焊接参数,系统可自动规划出每道焊接路径焊枪的位置、姿态和摆幅等参数,从而快速准确地获得机器人多层多道焊离线示教程序,进而提高大厚板多层多道焊机器人编程效率.

最后,对双机器人多层多道焊进行验证性的实验,采用分离协调控制模式,利用离线编程获得双机器人多层多道焊机器人程序,在在线纠偏功能辅助下,实现了双面双机器人自动化焊接.焊接结果表明,采用双面双弧机器人焊接可大大提高生产效率,改善焊接质量,降低工人劳动强度.对提高我国大厚板高强钢焊接的高效化和自动化技术,促进船舶、高压容器和重型机械等制造水平具有重要意义.

第二篇焊接技术及自动化论文样文：海底管道铺设焊接机器人系统研究

海底管道铺设全位置焊接机器人是深水管道铺设系统中重要的专用铺管设备,其稳定的工作性能及较高的焊接效率是决定铺管效率即施工经济效益的第一因素.由于海底管道铺设焊接机器人一直由国外专业公司垄断,不仅设备购置费昂贵,后期的设备维护、焊接工艺购置费用也价值不菲,国内又不具备海底管道铺设焊接机器人设计制造能力,这严重制约着南海深水油气田的勘探开发进程.为满足我国深水油气田开发工程的需要,打破国外技术垄断,实现海底管道铺设焊接机器人的国产化,需要对海底管道铺设焊接机器人的机构设计、控制系统体系结构、关键技术及焊接工艺等问题进行深入研究.

本文在充分调研国内外管道焊接机器人研究现状的基础上,根据海底管道铺设全位置焊接的工艺特征,分析了海底管道铺设焊接系统结构,提出了海底管道铺设焊接机器人系统总体设计方案,明确了需要研究的关键技术.主要的研究工作如下：

1、研究了海底管道铺设焊接机器人控制系统的开放式体系结构.针对传统机器人控制系统无法解决多总线异构设备之间的实时数据交换问题.提出了基于EtherCAT的多总线异构网络横向互联的实时控制数据交换模型.采用基于Windows的软PLC过程数据映射技术实现异构系统的数据交换及各功能子系统间的协同控制.以开放式控制网络体系结构研究为理论基础,对海底管道铺设焊接机器人控制系统的总体结构及各功能子系统进行了设计,形成了基于CAN-open的数字化焊接电源控制、运动控制、角度传感、电气辅助、完整的数据管理和在线监控等功能单元与一体的综合控制系统.设计的控制系统开放性和可扩展性好,有利于电弧传感、接触传感、激光跟踪等智能化应用功能的扩展.

2、对海底管道铺设焊接机器人运动控制系统进行了研究.采用正弦波驱动无刷直流电动机的id等于0矢量控制策略,有效地抑制直流无刷电机的电磁转矩脉动,提高了驱动电机的控制精度；摆动机构在采用电流内环速度外环控制结构的基础上,加入低通滤波器和陷波滤波器.低通滤波器能抑制系统中的高频干扰,陷波器的使用剔除了摆动机构传动环节中存在弹性变形导致的机械共振点,提高了摆动机构控制精度.采用激光测距传感器测量齿间隙量,并对其进行补偿,保证了摆动机构摆宽的精度.

3、针对行走机构双电机驱动的严格同步要求,采用“分时通信、同步执行”的协议模型实现同步组单轴速度指令的同步执行.由于刚性连接的两行走电机间的耦合关系导致的负载不均衡及两轴实际速度不协调问题,提出了主从速度跟随单轴变增益同步控制算法,测试结果表明该算法保证了两轴同步运动的精度,可保证整个焊接过程的平稳运行.

4、分析了系统中关键设备CAN-open通信模块的接口特性,研究了CAN-open设备模型原理及主站单元与数字化焊接电源、伺服驱动器等从站单元的数据交换过程,利用SDO通信方式配置设备对象词典,通过PDO通信方式确保了多个功能子系统数据透明传输和一体化协同控制的顺利实现.

5、研究了海底管道铺设优质高效的流水生产线式焊接作业模式,依据制定的流水线生产工艺,构建了海底管道铺设生产线多级控制网络平台.研究了焊接工作站双焊接机器人协同操作实现自动焊道覆盖功能的技术手段.采用自动化设备规范通信技术及实时以太网技术能实现双机器人控制系统间的数据交换,利用双机器人协同操作控制策略读取共享变量,按照协同操作控制逻辑能保证起弧与停弧位置一致性,能使焊接接头形成无缺陷对接.

6、针对管道焊接工艺特点,分析了实现电弧传感在管道焊接应用中的技术难点,研制了适宜于管道焊接的高速扫描焊炬,用于较高摆动频率下的电弧传感研究.在搭建的焊接试验平台上进行了电弧传感的初步研究,提出了边界区域电流均值法提取焊缝横向偏差,取得了一定的跟踪效果,为更深入的研究基于电弧传感的管道焊接焊缝跟踪系统打下基础.

7、海管铺设全位置焊接工艺研究.以海底管道铺设焊接机器人为对象,研究主要焊接工艺参数的匹配规律,形成了一套用于指导焊接工艺参数的调节规范.采用双炬焊接工艺及窄间隙坡口和背部铜衬垫内对口器等有效技术手段,进行管道焊接工艺试验,确立了一套海底管道铺设焊接机器人的焊接工艺参数.进行了铺管焊接机器人海上焊接试验,焊接效率高,焊缝成形良好.通过海上试验诸多环节的考验,焊接样机的技术性能完全满足海上应用需要.

以上研究成果为海底管道铺设焊接机器人工程样机的制造提供依据,为深入开展智能化关键技术的研究奠定了基础,将会有效的推进海底管道铺设焊接机器人的实际工程化应用进程.

第三篇焊接技术及自动化论文范文模板：基于视觉及电弧传感技术的机器人GTAW三维焊缝实时跟踪控制技术研究

机器人焊接自动化是焊接技术发展的一个趋势,目前,国内外大部分实际焊接生产使用的机器人总的来说还是属于第一代或者准二代的“示教-再现”型机器人.这种类型的机器人对于焊接环境的一致性要求异常严格,其焊接路径和相关工艺参数都是需要预先设置的.但是在实际的焊接中常常因为存在变形、变散热、变间隙、变错边、工件加工误差和装配误差等因素造成焊缝位置和尺寸的变化,导致焊缝和示教轨迹有偏差,由于“示教-再现”型机器人对示教轨迹偏差没有适应性,不具备焊缝实时跟踪控制功能,从而最终影响焊缝成形的质量,难以满足企业对焊接制造高质量、高效率的要求,因此限制了它在很多领域的应用.为了克服焊接过程中这些不确定性因素对精密焊接件焊缝质量的影响,迫切需要对焊缝进行实时跟踪来调整机器人的运动轨迹,提高现行焊接机器人的适应性和智能化水平.

在实际的焊接过程中,大部分的焊接工件为空间三维焊缝.在已有的基于被动视觉的焊缝跟踪研究中,视觉系统大多只能准确地获取图像的二维信息,三维重建的方法可以计算出图像中的高度信息,但其计算的精确性和可靠性难以满足实时焊缝跟踪的要求,仅仅依靠视觉技术很难满足机器人在实际生产中对焊接高度方向上的自动跟踪控制要求.在利用视觉传感技术对焊缝进行实时在线跟踪时必须利用其他方法对焊接高度进行实时跟踪控制.本文根据铝合金脉冲GTAW的焊接特点,利用基于视觉及电弧传感的复合传感技术对焊缝进行左右和高度进行纠偏,实现机器人GTAW过程的三维焊缝实时跟踪控制,这对将传统的“示教-再现”型机器人开发成具有一定自主功能的焊接机器人系统,不断扩大机器人焊接自动化技术在国防、航空、化工及电子等部门的应用范围具有重要的理论意义和工程实用价值.

利用视觉和电弧传感技术来对机器人GTAW过程三维焊缝进行实时跟踪控制要解决三个主要问题,一个是准确地获取焊缝的三维信息,这是进行实时焊缝跟踪的前提.另外一个问题是必须找到合适的三维信息处理算法,提取出三维焊缝信息的特征值.最后必须设计合理的焊缝跟踪控制器,使其能够满足机器人GTAW过程对焊缝实时跟踪控制要求.

本文首先研究开发了一套基于视觉及电弧传感技术的机器人三维焊缝跟踪系统,具体包括焊接平台的搭建、视觉及电弧传感器的设计加工、焊接系统的标定、系统控制软件的设计以及焊接工装夹具的设计等.

要对焊缝进行准确的实时跟踪,首先需要获得描述焊缝焊接过程状态中的准确信息.通过对铝合金GTAW焊接实际电弧光谱的分析,自主研制了一套多功能被动视觉传感器.通过分析减光滤光片、电流基值以及采像时刻等参数对获取焊接图像的影响,在仅依靠焊接过程电弧光照明的情况下,实现了铝合金脉冲GTAW过程实时焊接图像清晰地获取.针对已有焊接图像边缘检测方法的不足,提出了一种改进的Canny边缘检测算法,有效改善了不同焊接图像边缘的提取效果,提高了边缘检测的准确性和自适应性.在分析焊接图像特点的基础上,开发了一套完整的图像处理算法.通过焊接实验验证,其焊接图像处理精度可以控制在±,0.169mm以内,其精度能很好地满足了机器人GTAW过程实时图像处理的需求.

根据铝合金脉冲GTAW的焊接特点,利用电弧传感器对电弧电压信号进行了有效地采集,并对弧压信号特点进行了仔细分析,提出了一种基于小波包的防脉冲干扰滑动均值去噪处理方法,能有效地去除电弧电压信号中含有的大量脉冲干扰和随机非平稳噪声.在此基础上,准确地提取出了弧压信号的特征值,其处理精度能达到0.273mm.建立了电弧电压和弧长的关系模型U等于3.108h+21.472,并对模型精度进行了实验验证.实验表明,根据弧压与弧长关系模型计算出的弧长与实际焊接弧长有很好的匹配,其最小误差约为0.218mm,其精度完全能够满足后续的机器人焊接高度实时跟踪控制的要求.

通过分析“示教－再现”型焊接机器人的纠偏原理和实时焊缝跟踪控制的特点,设计了基于模糊切换的Fuzzy-PID双模复合控制器来对三维焊缝进行跟踪控制.针对不同的焊缝偏差,利用模糊逻辑规则,实现了Fuzzy控制器和PID控制器的无扰切换,最大限度地保证了焊接过程焊缝跟踪的实时性,稳定性和抗干扰性.通过仿真实验表明,基于模糊切换的Fuzzy-PID双模复合控制器具有可靠性好,抗干扰能力强,跟踪能力好的特点,能很好地满足机器人实时焊缝跟踪的要求.

最后,利用本文开发的三维焊缝跟踪焊接系统对多种不同三维曲线焊缝进行了跟踪控制实验,实验结果表明,其左右最大跟踪偏差可以控制在±,0.3mm范围之内,高度跟踪误差可以控制在±,0.4mm范围内,基本能够满足机器人实际焊接生产的要求.

第四篇焊接技术及自动化论文范例：旋转电弧传感移动焊接机器人机构设计与仿真

船舶焊接技术是现代造船模式中的关键技术之一,虽然我国已成为世界造船大国,但造船效率低下,自动化程度低.论文结合我国船舶焊接现状,将移动机器人技术与焊缝跟踪技术相结合,利用虚拟样机技术,研制一种多功能的平面弯曲焊缝焊接移动焊接机器人,可应用于船舶等大型结构件的平面V型焊焊缝与各种折角的角焊缝焊接生产中,提高船舶等大型结构件焊接自动化水平及焊接质量,改善工人劳动条件.

论文系统地阐述移动焊接机器人及虚拟样机技术发展,采用虚拟样机技术一次性成功研制了用于平面弯曲焊缝自动跟踪焊接的移动焊接机器人系统.针对平面弯曲焊缝自动焊接的特点,对移动焊接机器人的移动本体、二维精确运动平台、高速旋转电弧传感器、焊缝跟踪控制算法与控制器、虚拟样机及旋转电弧传感系统与焊缝跟踪实验等关键技术进行了系统的研究,并对基于虚拟样机的大变形且为刚、柔接触的仿真及优化、动平衡仿真与优化进行了研究.

论文介绍了移动焊接机器人国内外发展现状和应用情况,总结了大型结构件平面弯曲焊缝的形式及焊缝跟踪要求与特点后,提出了以旋转电弧作为焊缝跟踪传感器,以二维精确运动平台为微调机构,两轮差速驱动的移动焊接机器人的结构方案,并采用先进的虚拟样机技术,进行移动焊接机器人的研制.

首先,研究设计了移动焊接机器人移动机构,并对其工作能力、转弯特性进行了分析,对其传动机构、焊炬支撑板结构等进行了设计.

在总结旋转电弧传感器国内外发展现状的基础上,研制了一种新型旋转电弧传感器.设计全新循环冷却水路结构及保护气路结构,首次实现了将冷却水、保护气集成于旋转电弧传感器内部,独特的绝缘结构设计,使旋转电弧传感器外壳不带电,提高其使用的安全性,采用虚拟样机技术对其高速旋转时的动平衡进行了优化,使高速旋转时的振动大为降低,不仅提高了焊接质量,而且减小了干扰,为准确提取焊缝偏差信号从而提高焊缝跟踪控制精度提供了保障.

研制成功全密封二维精确运动平台.采用双圆柱移动导轨,不仅大大降低了滚珠丝杠的受力,而且提高了其强度.设计全密封连接结构,利用虚拟样机技术、多柔性体动力学等,进行优化设计,并获得了最优结构.

研究了移动焊接机器人的虚拟样机技术,实现虚拟样机技术在移动焊接机器人研制中的应用.研究基于移动焊接机器人虚拟样机的焊缝跟踪控制算法、控制器的设计.该技术不仅使得机器人一次性地研制成功,而且可提供实际样机无法获得的所需参数.

最后,对轮式移动焊接机器人系统进行性能标定和焊缝跟踪焊接实验,实验结果表明,其性能指标达到设计要求.

该系统的研制,实现了大型结构件的平面弯曲焊缝特别是狭窄空间焊缝的自动焊接.对于提高我国船舶等大型结构件制造自动化设备使用率,减小制造周期,提高制造质量等有现实意义.

第五篇焊接技术及自动化论文范文格式：核电厂检修局部干法自动水下焊接技术研究

核电是未来世界电力发展的趋势,也是低碳经济发展的需要.为了减少核辐射的影响,核电站内部设备的检查和维修往往要在水中进行.目前的核电站内部水下维修以手工焊为主,考虑到操作人员的健康、修复质量和修复效率等因素,核电水下环境焊接作业的发展趋势是远程控制自动化.局部干法水下焊接综合了干法水下焊接的高焊缝质量和湿法水下焊接技术简便易行的优点,是核电站水下焊接修复的首选方式,但目前尚未解决持续有效排水密封、局部干式焊接环境营造和焊接操作自动化问题,导致焊接过程欠稳定,接头质量不能完全满足核电相关标准要求,且罕见针对核电结构材料进行水下焊接工艺和焊缝性能研究的报导.

本研究首先对核电结构材料的焊接性进行研究,通过核电用不锈钢材料的陆上焊接试验,掌握了不同焊接方式、焊接保护气体、送丝速度及电源设置弧长等参数对焊接过程和焊缝成型的影响,为随后的水下焊接试验提供基础数据.

其次,建立了基于微型排水罩的局部干法自动水下焊接试验系统,主要由水下焊接试验舱、试验环境系统、焊接监视系统、自动焊接平台、电控系统和焊接电源等部分组成.各部分之间协调动作,能够模拟15m水深的焊接试验环境,并可以对焊接区域进行全过程的实时远程视频监控.在自动水下焊接试验系统当中集成了焊接质量分析系统,对焊接工艺参数及过程稳定性进行监控,以预测焊接质量.

排水装置的有效排水密封是局部干法自动水下焊接顺利进行的前提条件,本研究通过理论计算及数值分析,获得了排水装置内部稳定的气体流动状态.采用组合材料密封垫设计,可以大大降低焊接电弧及熔池对密封部位的损伤,延长有效排水时间.

在上述基础之上,进行了321不锈钢和304不锈钢材料的远程控制自动水下焊接试验,掌握了影响排水装置密封效果的因素及影响规律,确立了送丝速度、保护气体、运动参数、坡口形式和水深环境等对水下焊接质量的影响规律：随着送丝速度的提高,焊接过程的稳定性提高；保护气体中添加活性气体可以改善焊缝成型和优化熔滴过渡状态.获得了321不锈钢坡口对接焊和304不锈钢平板堆焊、坡口堆焊和坡口对接焊的水下焊接工艺参数；对不同结构下密封垫的持续密封性能进行了试验研究,通过使用组合材料密封垫获得了良好密封性能.

最后进行了水下焊接焊缝的综合测试,结果表明：本研究获得的水下焊接工艺参数可以得到良好的水下焊接质量,而局部干法水下焊接过程的不连续是水下焊接缺陷产生的主要原因；与母材性能相比,焊缝的强度满足要求,韧性有所降低、硬度稍有增加,5m和15m水深的不同对焊缝力学性能没有明显影响.对坡口堆焊的焊缝化学成分分析表明,不锈钢水下焊接焊缝的耐腐蚀性能优于母材.根据理论分析和试验验证,由于水下环境对焊缝的强制冷却作用,焊缝在高温区停留的时间较短,奥氏体不锈钢水下焊接时不会产生晶间腐蚀,因此可以采用提高焊接效率的焊接工艺参数,这对于核辐射环境下的远程控制水下焊接而言非常重要.焊缝截面的宏观检测表明水下焊接焊缝与母材能够良好熔合,无可见缺陷.焊缝的微观金相组织分析表明,水下环境的焊缝在铁素体-奥氏体相变时扩散受到限制,铁素体的分布形态与干式环境不同.而对于不同环境水深下的焊缝而言,在排水效果良好的前提下,水的冷却作用与水深基本没有关系,水深对焊缝中铁素体含量及分布形式基本没有影响.能谱分析结果说明水下环境焊缝的Fe、Ci、Ni含量较干式焊缝中均有不同程度的提高,但Cr/Ni的比值比干式焊缝的略高.

以上研究结果为局部干法自动水下焊接技术及奥氏体不锈钢材料的水下焊接工艺研究提供了良好基础.

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焊接技术及自动化引用文献:

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[2] 焊接技术及自动化英文参考文献 焊接技术及自动化外文文献怎么找

[3] 焊接技术及自动化论文提纲格式模板 焊接技术及自动化论文提纲如何写