自动焊接机床运动控制算法研究与软件系统开发

摘要

现代焊接自动化技术主要是依靠计算机控制技术来实现的。本文在此基础上，设计完成了自动焊接机床的计算机控制系统的软件部分，主要研究内容包括：复杂空间曲线模型的构建、伺服控制算法的形成、焊接自动编程、数控代码编辑、动态加工仿真。软件开发中以Delphi为开发工具，以界面友好为设计目标，按照功能进行模块化设计，构建了系统的开放式交互操作软件平台。 文中以相交圆柱管为例，首先建立了相贯线焊缝以及焊枪姿态的数学模型，并在此基础上以焊接精度为约束条件，利用空间小直线段拟合空间曲线，推导出相应的可控步长实时插补控制算法，计算出恒插补周期T内空间坐标系五个轴向上的平动或转动位移量。 然后根据伺服控制算法以及用户由界面输入的焊接工艺参数等信息，系统可自动生成焊接数控程序。在仿真和实际加工以前，对数控代码的正确性和规范性进行检查，主要包括词法检查和语法检查。 在系统平台上利用OpenGL工具软件对焊接过程中工作台以及焊枪的运动轨迹进行动态仿真，从而判断所使用的伺服控制算法以及数控代码的正确性，以便对其进行修正和优化，同时还可发现其他的错误信息，如焊枪与工件可能发生的碰撞等，从而为解决在自动化焊接设备的设计、制造和运行过程中的问题提供依据，避免直接操作实体可能造成的事故和不必要的损失。 此外，本课题还对多层多道焊的自动焊接进行了初步的理论研究。 本文构建的系统界面友好、操作简单，基本完成预定功能，为复杂空间曲线焊缝的自动焊接的实现及其焊接设备的开发奠定了理论基础，具有较强的实用性和先进性。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及关于学位论文使用授权的声明

第1章 绪论

第2章 数学建模及插补控制算法的研究

第3章 数控代码的编辑与检查

第4章 OpenGL三维图形编程技术

第5章 运动轨迹动态仿真

第6章 多层多道焊接的初步研究

总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢