炮塔壳体智能焊接系统的研究与开发

摘要

论文介绍了焊接辅助设备的一般概念、功能及应用情况，分析了智能变位系统中的核心以及变位机的机械结构部分等，总结出焊接变位机的一般设计方法。以旋倾变位机为例，推到出其逆运动学通用算法及唯一解的方法。通过数学建模的分析方法，从机械部分提升变位机的位置精度和重复精度，从而提高整个智能变位系统的机械特性。 在改进的智能变位系统的基础上，全面提升变位系统的电气硬件基础，采用PLC加变频器及编码器的组合来实现速度及位置的闭环控制，提高了系统控制精度，采用工控机+PLC的主从控制模式来开发智能变位系统，大大提升了变位机的技术性能。 在控制方法上，采用模糊控制技术加经典PID控制技术来全面提升变位系统的动态特性，使其控制精度和响应速度得到大幅提升。 软件设计方面，采用面向对象的程序设计方法和多线程技术，开发适合焊接变位系统的控制系统软件。该控制系统软件具有非常好的扩展性，为焊接变位系统的功能扩展和智能升级提供了良好的基础。为降低成本和产品开发周期带来了显而易见的益处。对于具体的PLC与工控机的串行通信协议及通信子程序，进行了较详细的论述，并给出了流程图。 在炮塔壳体智能焊接系统的研究与开发中，充分应用了以上技术，不仅提高了焊接速度，而且提高了焊接质量，达到了预期目的。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1焊接辅助设备和器具的发展现状与趋势

1.2我国焊接装备制造行业所面临的挑战、展望和对策

1.3主从计算机控制及面向对象的设计方法

1.4智能焊接变位系统的研究意义

1.5本文的研究内容

第二章智能焊接变位机的结构分析

2.1智能焊接变位系统的机械结构分析方法

2.1.1焊接变位机和焊接操作机的合理分工

2.1.2焊接变位机的变位设计方法

2.1.3焊接变位机工装夹具的设计方法

2.2智能焊接变位机的基于最佳位置的运动学规划研究

2.3旋倾变位机的运动学模型

2.4旋倾变位机的逆运动学通用算法

2.5确定旋倾变位机逆运动学唯一解的方法

第三章智能焊接变位机的电气系统设计

3.1可编程控制器的选型

3.2变频器的使用方法

3.3变频器闭环控制技术

3.4智能变位系统的下位机的电气设计

第四章智能焊接变位系统运动学控制

4.1异步电动机的数学模型

4.2模糊控制技术在智能焊接变位系统中的应用

4.2.1模糊控制理论简述

4.2.2关节角位置模糊控制器的设计

第五章智能焊接变位系统上位机控制系统研制

5.1焊接变位系统控制系统的软件体系构成

5.2基于面向对象的分析和设计原则

5.3 PLC与上位机间的通信实现

5.3.1工控机与PLC的硬件连接

5.3.2工控机和PLC的通信协议

5.3.3 PLC通信控制软件设计

5.3.4工控机通信控制软件设计

5.3.5多线程技术在智能焊接变位系统中的应用

5.4焊接系统的实际应用设计

5.5炮塔壳体智能焊接系统各部分慨述

5.5.1变位机系统

5.5.2操作机系统

5.5.3十字滑板系统

5.5.4焊缝电视监控系统

5.5.5电气控制系统

5.5.6系统焊接过程

第六章结论

参考文献

致谢