螺柱焊接机器人的控制系统
摘要
螺柱焊是一种将螺柱(杆、管或窄条)通过不同的焊接热源,对其端面和板材、筒体弧面或其他型体局部表面加热后加压焊合的焊接方式。螺柱焊广泛地应用在重型机械制造,车体、船体及箱体结构,锅炉和石化,高层建筑及其他工业及水工建筑工程等行业。传统手动螺柱焊接方法稳定性差,焊接精度低,尤其在工作环境比较恶劣的场所,劳动强度大。基于手工螺柱焊的诸多不足,自动螺柱焊接系统显得愈来愈重要。本文基于工程实际需要,研究开发一套自动螺柱焊接系统。
在对螺柱焊接工艺以及工程需要分析的前提下,设计了螺柱焊接机的硬件系统和软件系统,与机械系统集成组成工业焊接系统,并对系统做出了测试和自动化焊接实验。
硬件系统的设计。对PMAC,ACL-7225数据采集卡,伺服电机,震动锅,气动装置等单元深入研究之下,安装并调试了硬件系统。控制系统软件的设计。编写了PMAC卡的下位机和上位机程序,实现了上位机和下位机之间的通讯;结合动态链接库PECOMM32和ACLS-DLL1,完成了手动操作,单步操作,自动操作的三大功能模块;为了方便自动焊机操作者,编写了人机界面。
CAD文件中点的读取和自动焊接。分析了DXF文件的数据解析和转换,优化了焊接路径,提高了焊接效率。
经过试验和测试,确定了焊机工艺参数,实现了系统的运动控制、实时检测以及全闭环控制等功能,使系统具有响应快、控制精度高以及良好的稳态和动态性能,具有良好的社会效用和经济效用。
Stud Welding makes the hot stud (pole, tube, small pole) welded in the surface, panel, tube-shaped arc-surface and other part surface heating up and pressurizing. Stud Welding is developed by the contacting welding. In principle, resistance welding,arc welding, electric welding and friction welding could be used with Stud Welding, but needing clamping stud and stud welding torch controling welding and pressurizing.As a welding model, Stud Welding should acclimate the development of welding craft, developing in the way of automation,intelligentization,digitalisation, and increasing the using field gradually.
The author of this paper analyzes the welding process and the project need, designing the firmware system and software system. With mechanical system, it’s integrated as an industrial control system. At last, the system is experimented and tested.
The author of this paper is responsible to complete the firmware design, including the welding process, PMAC, ACL-7225 data-gathering card, servo motor, vibrated pot. The firm system is fixed and debugged.
The author of this paper is mainly responsible to complete the software control system design, including PMAC programme, the communication between PMAC and PC. After analyzing dynamatic linking library including PECOMM32 and ACL-DLL1, the author completes hand-manipulation, single-manipulation, and automation-manipulation at the development atmosphere of .NET.
The author of this paper analyzes data’s analysis and change, then complete points’reading and automatic welding in CAD file, based on analyzing the welding path, improving the welding efficiency.
The functions of motion control, real time measurement and full closed loop control are realized. The system is used in two-axes experimental platform with fast response, high precision, good static and dynamic performance. It’s very helpful for the society development and industry requirement.
在对螺柱焊接工艺以及工程需要分析的前提下,设计了螺柱焊接机的硬件系统和软件系统,与机械系统集成组成工业焊接系统,并对系统做出了测试和自动化焊接实验。
硬件系统的设计。对PMAC,ACL-7225数据采集卡,伺服电机,震动锅,气动装置等单元深入研究之下,安装并调试了硬件系统。控制系统软件的设计。编写了PMAC卡的下位机和上位机程序,实现了上位机和下位机之间的通讯;结合动态链接库PECOMM32和ACLS-DLL1,完成了手动操作,单步操作,自动操作的三大功能模块;为了方便自动焊机操作者,编写了人机界面。
CAD文件中点的读取和自动焊接。分析了DXF文件的数据解析和转换,优化了焊接路径,提高了焊接效率。
经过试验和测试,确定了焊机工艺参数,实现了系统的运动控制、实时检测以及全闭环控制等功能,使系统具有响应快、控制精度高以及良好的稳态和动态性能,具有良好的社会效用和经济效用。
Stud Welding makes the hot stud (pole, tube, small pole) welded in the surface, panel, tube-shaped arc-surface and other part surface heating up and pressurizing. Stud Welding is developed by the contacting welding. In principle, resistance welding,arc welding, electric welding and friction welding could be used with Stud Welding, but needing clamping stud and stud welding torch controling welding and pressurizing.As a welding model, Stud Welding should acclimate the development of welding craft, developing in the way of automation,intelligentization,digitalisation, and increasing the using field gradually.
The author of this paper analyzes the welding process and the project need, designing the firmware system and software system. With mechanical system, it’s integrated as an industrial control system. At last, the system is experimented and tested.
The author of this paper is responsible to complete the firmware design, including the welding process, PMAC, ACL-7225 data-gathering card, servo motor, vibrated pot. The firm system is fixed and debugged.
The author of this paper is mainly responsible to complete the software control system design, including PMAC programme, the communication between PMAC and PC. After analyzing dynamatic linking library including PECOMM32 and ACL-DLL1, the author completes hand-manipulation, single-manipulation, and automation-manipulation at the development atmosphere of .NET.
The author of this paper analyzes data’s analysis and change, then complete points’reading and automatic welding in CAD file, based on analyzing the welding path, improving the welding efficiency.
The functions of motion control, real time measurement and full closed loop control are realized. The system is used in two-axes experimental platform with fast response, high precision, good static and dynamic performance. It’s very helpful for the society development and industry requirement.
引文
[1] 王元良 螺柱焊接技术的发展及应用[J] 电焊机, 2006 年 01 期
[2] 尤建兵 螺柱焊接技术的发展趋势[J] 电焊机, 2006 年 01 期
[3] 张义,李洪文,占宣,李靖 国内外螺柱焊接技术的发展趋势[J] 焊接, 1999年 11 期
[4] 伍国炎 螺柱焊机的研究与应用[J] 造船技术, 1995 年 05 期
[5] 任沂军 AutoCAD 中 DXF 文件的坐标转换分析与实现[J] 测绘通报, 2006年 07 期
[6] 黄国权,郭黎滨 基于 AutoCAD 的数控铣床图形编程中 DXF 文件的读取[J] 制造技术与机床, 2004 年 05 期
[7] 梁海涛,马军林,童创明,王晓丹 基于 DXF 模型的数据读取与分析方法[J] 空军工程大学学报(自然科学版), 2007 年 02 期
[8] 叶建华,谢明红,贾敏忠,基于 DXF 文件的自动编程系统研究[J] 机械设计与制造, 2005 年 08 期
[9] 王子茹,任清波,基于 VC++的 DXF 数据文件接口的研究[J] 厦门理工学院学报, 2007 年 01 期
[10] 胡胜红 使用 VC_编程实现 DXF 文件数据提取[J] 福建电脑 2006 年 11 期
[11] 康艳军 弧焊机器人运动学规划及机器人/变位机的运动仿真[D] 河海大学2005
[12] 苏伟 基于 PMAC 的开放式数控教学平台的研究[D] 天津大学 2005
[13] 付长平 基于 PMAC 的开放式网络化数控系统的研究及应用[D] 北京交通大学 2007
[14] 陈渊 基于 PMAC 的开放式轧辊磨床数控系统研究与开发[D] 西安科技大学 2004
[15] 张强 基于 PMAC 的开放型螺杆磨床数控系统的研制[D] 扬州大学 2003
[16] 马磊 基于 PMAC 的龙门钻床数控系统界面的研究与开发[D] 兰州理工大学 2007
[17] 苏敏 基于 PMAC 的三维激光加工示教编程系统的研究[D] 苏州大学 2006
[18] 雷元斌 基于 PMAC 的双组份打胶机数控系统的研究与开发[D] 北方工业大学 2005
[20] 邱刚 基于 PMAC 的水射流机床开放式数控系统的研究[D] 西华大学 2007
[21] 刘毅 基于 PMAC 的微小型机床数控系统的研究[D] 哈尔滨工业大学 2006
[22] 朱俊华 基于 PMAC 的五杆机构控制系统研究[D] 武汉科技大学 2006
[23] 孙玉敏 基于 PMAC 的运动控制系统的研究[D] 北方工业大学 2007
[24] 王斌 基于 PMAC 的轧辊磨床数控系统的研究与开发[D] 兰州理工大学2005
[25] 王江涛 基于 PMAC 的自主车视觉导航研究[D] 青岛大学 2005
[26] 王家畴 基于 PMAC 磨螺纹数控系统研制[D] 哈尔滨理工大学 2005
[27] 解巨军 基于 PMAC 切割机器人交流伺服控制系统 [D] 哈尔滨工程大学 2006
[28] 王强 基于 PMAC 球头立铣刀刃磨设备数控系统管理软件的开发研究[D] 贵州大学 2006
[29] 张学成 基于 PMAC 运动控制器的开放式数控系统研究[D] 中国人民解放军国防科学技术大学 2002
[30] 郑右非 基于 PMAC 的 3_RRRT 并联机器人数控系统开发[D] 天津理工大学 2005
[2] 尤建兵 螺柱焊接技术的发展趋势[J] 电焊机, 2006 年 01 期
[3] 张义,李洪文,占宣,李靖 国内外螺柱焊接技术的发展趋势[J] 焊接, 1999年 11 期
[4] 伍国炎 螺柱焊机的研究与应用[J] 造船技术, 1995 年 05 期
[5] 任沂军 AutoCAD 中 DXF 文件的坐标转换分析与实现[J] 测绘通报, 2006年 07 期
[6] 黄国权,郭黎滨 基于 AutoCAD 的数控铣床图形编程中 DXF 文件的读取[J] 制造技术与机床, 2004 年 05 期
[7] 梁海涛,马军林,童创明,王晓丹 基于 DXF 模型的数据读取与分析方法[J] 空军工程大学学报(自然科学版), 2007 年 02 期
[8] 叶建华,谢明红,贾敏忠,基于 DXF 文件的自动编程系统研究[J] 机械设计与制造, 2005 年 08 期
[9] 王子茹,任清波,基于 VC++的 DXF 数据文件接口的研究[J] 厦门理工学院学报, 2007 年 01 期
[10] 胡胜红 使用 VC_编程实现 DXF 文件数据提取[J] 福建电脑 2006 年 11 期
[11] 康艳军 弧焊机器人运动学规划及机器人/变位机的运动仿真[D] 河海大学2005
[12] 苏伟 基于 PMAC 的开放式数控教学平台的研究[D] 天津大学 2005
[13] 付长平 基于 PMAC 的开放式网络化数控系统的研究及应用[D] 北京交通大学 2007
[14] 陈渊 基于 PMAC 的开放式轧辊磨床数控系统研究与开发[D] 西安科技大学 2004
[15] 张强 基于 PMAC 的开放型螺杆磨床数控系统的研制[D] 扬州大学 2003
[16] 马磊 基于 PMAC 的龙门钻床数控系统界面的研究与开发[D] 兰州理工大学 2007
[17] 苏敏 基于 PMAC 的三维激光加工示教编程系统的研究[D] 苏州大学 2006
[18] 雷元斌 基于 PMAC 的双组份打胶机数控系统的研究与开发[D] 北方工业大学 2005
[20] 邱刚 基于 PMAC 的水射流机床开放式数控系统的研究[D] 西华大学 2007
[21] 刘毅 基于 PMAC 的微小型机床数控系统的研究[D] 哈尔滨工业大学 2006
[22] 朱俊华 基于 PMAC 的五杆机构控制系统研究[D] 武汉科技大学 2006
[23] 孙玉敏 基于 PMAC 的运动控制系统的研究[D] 北方工业大学 2007
[24] 王斌 基于 PMAC 的轧辊磨床数控系统的研究与开发[D] 兰州理工大学2005
[25] 王江涛 基于 PMAC 的自主车视觉导航研究[D] 青岛大学 2005
[26] 王家畴 基于 PMAC 磨螺纹数控系统研制[D] 哈尔滨理工大学 2005
[27] 解巨军 基于 PMAC 切割机器人交流伺服控制系统 [D] 哈尔滨工程大学 2006
[28] 王强 基于 PMAC 球头立铣刀刃磨设备数控系统管理软件的开发研究[D] 贵州大学 2006
[29] 张学成 基于 PMAC 运动控制器的开放式数控系统研究[D] 中国人民解放军国防科学技术大学 2002
[30] 郑右非 基于 PMAC 的 3_RRRT 并联机器人数控系统开发[D] 天津理工大学 2005