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內(nèi)容介紹： 釆用電液比例控制及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程中主軸轉(zhuǎn)速、軸 向壓力（摩擦壓力、頂鍛壓力）的閉環(huán)控制，滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度的開(kāi)環(huán)控制， 可實(shí)時(shí)顯示焊接過(guò)程中主軸轉(zhuǎn)速、軸向壓力（摩擦壓力、頂鍛壓力）、焊 接縮短量（滑臺(tái)位移）、摩擦功率（主軸電機(jī)電流）曲線與數(shù)據(jù)，開(kāi)關(guān)量 （DI、DO）狀態(tài)，可列表顯示、回放、打印、存儲(chǔ)與調(diào)用所有參數(shù)及曲線， 進(jìn)行焊接方式控制。

雙面雙弧焊接技術(shù)是采用兩個(gè)電弧在工件的兩面同時(shí)操作立焊-立焊、平焊-仰焊的一種焊接工藝。雙機(jī)器人協(xié)同雙面雙弧焊接技術(shù)是利用兩臺(tái)焊接機(jī)器人協(xié)同實(shí)現(xiàn)雙面雙弧焊接的技術(shù)。其關(guān)鍵技術(shù)包括雙機(jī)器人電弧焊接同步協(xié)調(diào)技術(shù)，平焊-仰焊、立焊-立焊雙面雙弧熔池控制技術(shù)和雙面雙弧焊接工藝技術(shù)。 使用該系統(tǒng)焊接擁有三大優(yōu)勢(shì)：優(yōu)質(zhì)--同步熔透，焊縫缺陷少，外觀成形好；低耗--焊接5-12mm厚板，無(wú)需開(kāi)坡口，不填絲或極少填絲；高效--雙面焊接，不需清根，工件無(wú)需翻轉(zhuǎn)，效率極高，焊接10mm高強(qiáng)鋁合金，焊接時(shí)

換熱器管板接頭數(shù)量多，管子排列密集，且無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖1所示。手工焊接方法在換熱器管板焊接中效率低、對(duì)工人的勞動(dòng)強(qiáng)度高且焊縫質(zhì)量難以保證。

由于大尺寸焊接結(jié)構(gòu)尺寸較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以其有限元建模過(guò)程難度較大，利用計(jì)算機(jī)編程技術(shù)對(duì)整個(gè)建模過(guò)程進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，將復(fù)雜的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為典型的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，使得整個(gè)有限元仿真過(guò)程更加簡(jiǎn)單、效率更高。 一、項(xiàng)目分類(lèi) 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、成果簡(jiǎn)介 由于大尺寸焊接結(jié)構(gòu)尺寸較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以其有限元建模過(guò)程難度較大，利用計(jì)算機(jī)編程技術(shù)對(duì)整個(gè)建模過(guò)程進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，將復(fù)雜的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為典型的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，使得整個(gè)有限元仿真過(guò)程更加簡(jiǎn)單、效率更高；同時(shí)有限元分析對(duì)網(wǎng)格模型的要求高，需要在保證計(jì)算精度的前提下保證計(jì)算效率，使用網(wǎng)格過(guò)渡技術(shù)，保證熱源影響大的區(qū)域使用精細(xì)的網(wǎng)格，熱源影響小的區(qū)域使用較粗的網(wǎng)格，從而達(dá)到相同網(wǎng)格條件下更精確地計(jì)算結(jié)果與更高的計(jì)算效率。例如《大型復(fù)材工裝焊接工藝研究》項(xiàng)目，針對(duì)大型復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件Invar合金模具手工電弧焊焊接工藝進(jìn)行研究，采用高效建模的手段對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行模擬分析，降低時(shí)間與材料等方面的成本。采用實(shí)驗(yàn)與仿真并行，理論分析、實(shí)驗(yàn)研究、仿真分析相結(jié)合的技術(shù)路線開(kāi)展 Invar 合金試板件手工焊接工藝參數(shù)探索。 三、創(chuàng)新點(diǎn)及主要技術(shù)指標(biāo) 創(chuàng)新點(diǎn)：參數(shù)化建模，縮短建模周期；采用非均勻過(guò)渡性網(wǎng)格以控制計(jì)算量，在保證計(jì)算精度的前 提下壓縮計(jì)算量，采用多 CPU 并行計(jì)算以提高計(jì)算效率。 技術(shù)指標(biāo)：建模效率提高 30%，計(jì)算效率提高 30%。 四、知識(shí)產(chǎn)權(quán)及獲獎(jiǎng) 論文10余篇，其中典型示例如下： Modeling and simulation of the columnar-to-equiaxed transition during laser melting  deposition of Invar alloy Stochastic Modeling Columnar Dendritic Grain Growth in the Weld Pool of Al-Cu alloy 專(zhuān)利： 基于精準(zhǔn)能量分配的激光-電弧復(fù)合加工的能量分配系數(shù)模型的構(gòu)建方法 一種焊接過(guò)程氣孔形成與演變的二維計(jì)算機(jī)模擬方法

智能焊接機(jī)器人：帶有視覺(jué)識(shí)別和激光掃描系統(tǒng)，能自動(dòng)識(shí)別待焊接特征，通過(guò)視覺(jué)識(shí)別粗略判斷零部件特征，在此基礎(chǔ)上利用激光掃描精確確定焊接位置，對(duì)大型零部件進(jìn)行自動(dòng)特征識(shí)別和焊接，提高小批量產(chǎn)品的焊接速度和質(zhì)量。

專(zhuān)利特征在于包括下列步驟：（1）研究了微型離心水泵的工作原理：   通過(guò)葉輪的高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力，使葉輪流道里的水甩向四周，葉輪入口形成真空，使水流動(dòng)。（2）研究了電磁閥得工作原理：   通電時(shí)，電磁閥線圈產(chǎn)生電磁吸力把閥芯提起，使使關(guān)閉元件離開(kāi)閥座，密封副件打開(kāi)；斷電時(shí)，電磁力消失，靠彈簧力把關(guān)閉元件壓在閥座上閥門(mén)關(guān)閉。

八軸智能視覺(jué)焊接機(jī)器人是一種八自由度專(zhuān)用機(jī)器人，中六軸屬于焊接機(jī)器人，另外二軸 屬于焊接變位機(jī)，使得系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)焊接機(jī)器人與變位機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，其針對(duì)體系結(jié)構(gòu)、機(jī)械結(jié) 構(gòu)、示教再現(xiàn)理論、軌跡規(guī)劃和優(yōu)化方法、軌跡跟蹤控制策略等機(jī)器人關(guān)鍵共性理論和技術(shù)展 開(kāi)研究，采用運(yùn)動(dòng)控制卡的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人空間位置與速度的控制。焊接變位機(jī)同焊接機(jī) 器人配合，擴(kuò)展了焊接機(jī)器人的工作空間，提高了焊接生產(chǎn)效率和焊接質(zhì)量。 本系統(tǒng)采用接觸式焊縫跟蹤與攝像機(jī)焊縫跟蹤系統(tǒng)相結(jié)合，焊前對(duì)焊縫進(jìn)行數(shù)據(jù)及圖像 采集，通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件對(duì)焊縫數(shù)據(jù)及圖像進(jìn)行處理，生成虛擬焊縫。由虛擬焊縫識(shí)別系統(tǒng)控制 執(zhí)行機(jī)構(gòu)在焊接時(shí)進(jìn)行焊縫跟蹤，提高焊縫質(zhì)量。八軸智能視覺(jué)焊接機(jī)器人主要應(yīng)用于汽車(chē)及 其零部件行業(yè)和工程機(jī)械行業(yè)。機(jī)器人編程采用示教再現(xiàn)方式，可以通過(guò)示教盒直接編程也可 以進(jìn)行離線編程，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)位和連續(xù)軌跡勻速控制；在焊槍部分安裝人體紅外感應(yīng)開(kāi)關(guān)，保證工 作人員安全問(wèn)題；將視覺(jué)傳感器作為測(cè)量工具來(lái)測(cè)量機(jī)器人末端或是目標(biāo)的位置，利用視覺(jué)信 息來(lái)控制機(jī)器人末端執(zhí)行器相對(duì)目標(biāo)或是目標(biāo)特征的相對(duì)位置和姿態(tài)，從而減少抓取錯(cuò)誤及失 誤。

自主研發(fā)了多機(jī)器人協(xié)作焊接系統(tǒng)，其中機(jī)器人控制器自主研發(fā)，采用EtherCAT總線通訊控制底層伺服，控制周期1ms。參與協(xié)作焊接的機(jī)器人均為國(guó)產(chǎn)6軸通用該機(jī)器人，多機(jī)器人系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)對(duì)照ABB MultiMove、KUKA RoboTeam功能，技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)外領(lǐng)先品牌同等技術(shù)水平。具體技術(shù)指標(biāo)： ① 變位機(jī)（夾持）機(jī)器人支持6維力-力矩傳感器，實(shí)時(shí)補(bǔ)償估計(jì)偏差； ② 焊接機(jī)器人支持接觸找焊縫、激光焊縫跟蹤等多種焊接工藝； ③ 最多支持4臺(tái)機(jī)器人協(xié)作； ④ 可根據(jù)應(yīng)用需求開(kāi)發(fā)新場(chǎng)景控制程序。