机器人焊接马鞍型焊缝姿态与表达方程
时间：2017-11-01
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机器人焊接马鞍型焊缝姿态与表达方程
压力容器管与管相交产生的相贯线焊缝形状类似于马鞍型，称之为马鞍型焊缝，管管相交按两管相交的位置不同可分为正交、斜交、偏置、斜交偏置四类，建立相贯线方程是管道加工、下料、焊接、检验及自动化焊机设计和制造的前提。本文先通过数学坐标变换得到马鞍型焊缝方程，并建立各个坐标系，由此得出焊缝位置方程和焊枪位姿特征，根据上述特征选择机器人的自由度和可行的机构方案，根据设计和工作要求确定机构尺寸。
马鞍型焊缝相关模型
马鞍型焊缝数学模型的建立是机器人设计、实现其运动控制的前提。建立马鞍型焊缝的相关模型，为机器人的结构设计和控制打下基础。
马鞍型焊缝相贯线模型
两回转体表面相交形成相贯线，管与管的相交产生形状类似于马鞍型的焊缝，按两管相交的位置不同可分为正交、斜交、偏置、斜交偏置四类，如图2.1所示。
意一点的位置坐标，也可求得wt的值。相贯线的数学方程是进行机器人机构设计和运动控制的前提，只有在两管的参数已知的情况下，求得相贯线的数学方程，机器人焊枪才能准确的完成相贯线焊缝轨迹的焊接。
马鞍型焊缝相贯线位姿模型
建立了马鞍型焊缝相贯线方程后，可定位相贯线上每个点的坐标，精准的确定每个焊接点的轨迹，在焊接过程中根据马鞍型焊缝的方程指导焊枪对焊缝进行焊接，不至于偏离焊接轨迹，保证焊接质量，高效的完成焊接任务。焊枪以一定的姿态相对焊缝做空间运动，保证了在焊缝轨迹上每个点的焊接质量。所以，焊缝轨迹位姿直接影响焊缝质量，与焊缝位姿相对应的是焊接过程中的焊接姿态，选择合适的焊接姿态是得到高质量焊缝的前提，工程上定义两个变量来描述焊缝位姿，这两个关键变量称之为焊接位置
焊枪姿态方程
在焊接相贯线焊缝时，焊枪姿态在焊缝的不同位置进行实时的改变，保证最佳焊接质量，所以要描述焊枪位姿必须建立焊枪坐标系。结合图2.5，本文给相关参数定义如下:
焊接速度方程
在相贯线焊缝的实际焊接过程中，往往根据焊接工艺和焊接位置设置焊接速度，从而确保焊接质量。焊接速度可由相应的各关节电机进行控制，所以在实际焊接过程中，焊接速度很容易观测到。
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