焊枪二维位置控制系统设计-毕业设计论文

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1、前言焊枪二维位置控制系统设计1前言近20年来，随着数字化、自动化、计算机、机械设计技术的发展，以及对焊接质量的高度重视，自动焊接已发展成为一种先进的制造技术，自动焊接设备在各工业的应用中所发挥的作用越来越大，应用范围正在迅速扩大。在现代工业生产中，焊接生产过程的机械化和自动化是焊接机构制造工业现代化发展的必然趋势。未来的焊接工艺，一方面要研制新的焊接方法、焊接设备和焊接材料，以进一步提高焊接质量和安全可靠性，如改进现有电弧、等离子弧、电子束、激光等焊接能源；运用电子技术和控制技术，改善电弧的工艺性能，研制可靠轻巧的电弧跟踪方法。另一方面要提高焊接机械化和自动化水平，如焊机实现程序控制

2、、数字控制；研制从准备工序、焊接到质量监控全部过程自动化的专用焊机；在自动焊接生产线上，推广、扩大数控的焊接机械手和焊接机器人，可以提高焊接生产水平，改善焊接卫生安全条件[1]。2选题背景2.1题目来源生产实际2.2研究的目的和意义焊接作为工业“裁缝”，是工业生产中非常重要的加工手段，发电厂、化工厂等建设中所涉及的焊接操作，其焊缝质量需要那些经过优质培训的焊工操作才能保证，一般人难以达到，同时由于焊接烟尘、弧光、金属飞溅的存在，焊接的工作环境又非常恶劣[2]，导致自动化焊接的需求越来越多。自动化焊接的意义主要有以下几个方面[3]：第23页（共24页）前言（1）稳定和提高焊接质量,保证

3、其均一性。焊接参数如焊接电流、电压、焊接速度及焊接干伸长度等对焊接结果起决定作用。采用自动化焊接时对于每条焊缝的焊接参数都是恒定的，焊缝质量受人的因素影响较小,降低了对工人操作技术的要求，因此焊接质量是稳定的。而人工焊接时，焊接速度、干伸长度等都是变化的，因此很难做到质量的均一性。（2）改善了工人的劳动条件。采用自动化焊接工人只是用来装卸工件，远离了焊接弧光、烟雾和飞溅等的危害。（3）提高劳动生产率。机器没有疲劳，一天可24小时连续生产，另外随着高速高效焊接技术的应用，使用机器人焊接，效率提高的更加明显。（4）产品周期明确，容易控制产品产量。自动化的生产节拍是固定的，因此安排生产计划

4、非常明确。焊枪二维位置控制系统是对焊接时焊枪的平面移动进行控制，是自动化焊接中的一部分。本次设计的目的在于了解焊枪二维位置控制系统在实际工业生产中的应用并对它改进和创新。2.3国内外焊接自动化现状焊接机器人具有焊接质量稳定、改善工人劳动条件、提高劳动生产率等特点，广泛应用于汽车、工程机械、通用机械、金属结构和兵器工业等行业。据不完全统计，全世界在役的工业机器人中大约有一半用于各种形式的焊接加工领域。截止2005年，全世界在役工业机器人约为91.4万台，其中日本装备的工业机器人总量达到了50万台以上，成为“机器人王国”，其次是美国和德国；在亚洲，日本、韩国和新加坡的制造业中每万名雇员占

5、有的工业机器人数量居世界前三位。近几年，全球机器人的数量在迅速增加。我国自上世纪70年代末开始进行工业机器人的研究，经过二十多年的发展，在技术和应用方面均取得了长足的发展，对国民经济尤其是制造业的发展起到了重要的推动作用。据不完全统计，近些年我国工业机器人呈现出快速增长势头，平均年增长率都超过40%,焊接机器人的增长率超过了60%；2004年国产工业机器人数量突破1400台，进口机器人数量超过9000台，其中绝大多数应用于焊接领域；2005年我国新增机器人数量超过了5000台，但仅占亚洲新增数量的6%，远小于韩国所占的15%，更远小于日本所占的69%。这对于我国的经济发展速度以及经济

6、总量来说显然是不匹配的，这说明我国制造业的自动化程度有待进一步提高，另一方面也反映了第23页（共24页）选题背景我国劳动力成本的低廉，制造业自动化水平以及工业机器人应用程度的提高受到限制。当前焊接机器人的应用迎来了难得的发展机遇。一方面，随着技术的发展，焊接机器人的价格不断下降，性能不断提升；另一方面，劳动力成本不断上升，我国由制造大国向制造强国迈进，需要提升加工手段，提高产品质量和增强企业竞争力，这一切预示着机器人应用及发展前景空间巨大。从目前国内外研究现状来看，焊接机器人技术研究主要集中在焊缝跟踪技术、离线编程与路径规划技术、多机器人协调控制技术、专用弧焊电源技术、焊接机器人系统

7、仿真技术、机器人焊接工艺方法、遥控焊接技术等七个方面[4]。2.4焊接自动化技术发展趋势电子技术、计算机微电子信息和自动化技术的发展，推动了焊接自动化技术的发展。特别是数控技术、柔性制造技术和信息处理技术等单元技术的引入，促进了焊接自动化技术革命性的发展。（1）焊接过程控制系统的智能化是焊接自动化的核心问题之一，也是未来研究的重要方向。最具代表性的是焊接过程的模糊控制、神经网络控制，以及专家系统的研究。（2）焊接柔性化技术也是今后着力研究的内容。在未来的研