机器人焊接空间缝质量智能控制技术及其系统研究

研究空间曲线焊缝机器人焊接质量智能控制的关键技术及实现途径。研究了机器人焊接避磁路径和参数的自主规划技术并研制了离线规划划仿真软件；采用维视觉技术实现对初始焊位的识别、自动导引、焊缝跟踪和机器人运动协调控制；研究基于视觉图象传感、模糊逻辑、神经网络和专家系统相结合的脉冲TIG焊熔池动态过程的智能化传感、建模与控制方法，使系统具有自学习和自适应的功能；研制了九自由度弧焊机器人的集成系统一焊接柔性加工单元，采用离散事件理论的Peteri网方法对其进行了建模与优化。实现了空间曲线焊缝机器人焊接全过程的质量智能控制。若干关键技术成果已成功地应用于航天飞行器等国防装备的焊接制造样件实验或型号实际生产。

2004年度国家科学技术进步奖二等奖。 2100433B

主要完成人：吴 林、陈善本、邱 涛、吕伟新、林 涛、杨春利、高洪明、戴 明、张广军、田劲松

主要完成单位：哈尔滨工业大学、上海交通大学

第1章 管道焊接研究现状

1.1 管道焊接应用研究现状

1.2 焊接过程熔透状态监控研究现状

1.3 探索管道焊接质量及其视觉和听觉传感信息的意义

第2章 焊接质量控制信息传感技术

2.1 焊缝图像处理方法

2.1.1 图像处理的一般算法

2.1.2 焊缝图像处理软件的开发

2.1.3 焊缝图像处理实例

2.2 焊接过程控制信息语音提示技术

2.2.1 焊接过程控制信息语音提示意义

2.2.2 语音提示在管道焊接机中的应用

2.2.3 焊接过程语音卡硬件设计

2.2.4 焊接过程语音卡软件设计

2.2.5 语音合成模块

2.2.6 工作模块

2.2.7 预演模块

2.3 MRG焊电弧声传感技术

2.3.1 MRG焊电弧声产生机理研究

2.3.2 MIG焊电弧声信号与熔透状态相关性研究

2.3.3 MIG焊电弧声信号特征提取与选择

2.3.4 MIG焊神经网络熔透状态辨识建模

第3章 管道焊接过程控制硬件系统设计

3.1 管道焊接过程控制系统设计

3.1.1 管道焊接过程控制系统设计步骤

3.1.2 管道焊接过程控制系统总体设计

3.1.3 上位机计算机控制系统

3.1.4 从机通用控制单元设计

3.1.5 手控盒的设计

3.1.6 基于图像传感二维跟踪控制系统

3.1.7 管道焊接机电动机驱动电路设计

3.2 电弧强干扰下的计算机多机通信设计

3.2.1 通信任务分析

3.2.2 通信网络的硬件组成

3.2.3 通信协议设计

3.2.4 串行通信软件设计

3.3 管道全位置TIG焊系统抗干扰设计

3.3.1 设计抗干扰电路

3.3.2 抑制干扰源

3.3.3 削弱耦合通道

3.3.4 采用屏蔽双绞线

3.3.5 合理布线

第4章 管道焊接过程控制软件系统设计

4.1 管道焊接过程控制系统软件设计原则

4.1.1 控制系统软件设计一般原则

4.1.2 系统工程方法软件设计原则

4.2 管道焊接机计算机操作平台

4.2.1 管道焊接机主控计算机操作平台

4.2.2 管道焊接数据库操作平台

4.2.3 管道焊接故障自诊断操作平台

4.2.4 管道设备调试软件操作平台

4.2.5 管道焊接示教再现操作平台

4.2.6 管道焊接实时控制操作平台

4.2.7 焊前调整操作平台

4.2.8 管道焊接工艺测试操作平台

4.3 各执行单元计算机程序模块

4.3.1 钨极和横向摆动控制模块

4.3.2 弧长和焊接电源控制模块

4.3.3 爬行驱动控制模块

4.3.4 双向送丝控制模块

4.3.5 焊接辅助和故障诊断控制模块

第5章 焊接管温度场和应力场数值模拟

第6章 管道焊接工艺技术

参考文献