大型构件水下焊接机器人系统.PDF

第猿远卷第员员期 焊摇 接摇 学摇 报 灾燥造援猿远摇 晕燥援员员 圆园员缘 年员员 月 栽砸粤晕杂粤悦栽陨韵晕杂韵云栽匀耘悦匀陨晕粤宰耘蕴阅陨晕郧陨晕杂栽陨栽哉栽陨韵晕 晕燥增藻皂遭藻则摇 圆园员缘 大型构件水下焊接机器人系统 员 员 员袁圆 员 圆 叶艳辉 袁摇 张摇 华 袁摇 潘际銮 袁摇 高延峰 袁摇 郑摇 军 渊员援 南昌大学江西省机器人与焊接自动化重点实验室袁南昌摇 猿猿园园猿员曰圆援 清华大学机械工程学院袁北京摇 员园园园愿源冤 摘摇 要院针对水下焊接环境要求袁设计了一种履带式水下焊接机器人系统袁该系统由机器人本体机构尧激光视觉传 感器尧控制系统和焊接系统组成援 机器人本体机构由履带式移动平台和焊枪调节机构构成袁运动灵活可靠袁满足水 下焊接焊缝跟踪要求援 完成了视觉传感器部件选型及光路设计袁实现水下环境的焊缝自动识别援 设计了基于孕蕴悦 机器人控制系统和协调控制方法袁实现水下环境的焊缝跟踪控制援 同时在水下焊接试验平台完成焊接跟踪试验援 结果表明袁机器人运行稳定袁焊缝成形较好袁焊接质量满足要求援 关键词院水下焊接机器人曰 激光视觉传感器曰 焊缝跟踪曰 协调控制 中图分类号院栽郧源猿源援缘摇 摇 文献标识码院粤摇 摇 文章编号院园圆缘猿原猿远园载渊圆园员缘冤员员原园园源员原园源 园摇 序摇 摇 言 法焊接机器人系统援 该系统由焊接机器人和焊接系 统两大部分构成袁可实现水下环境的焊缝自动跟踪援 随着用于海洋运输和海底开发的大型船舶尧海 底石油管道尧海底钻井平台等的快速增加袁这些结构 员摇 系统构成及工作原理 的建造和维修都离不开水下焊接技术援 水下焊接是 在被焊工件焊缝坡口完全处于水环境中进行的特种 根据水下焊接的要求袁所设计的水下焊接机器 焊接袁国内外技术人员为了克服水下环境引发的各 人系统由机器人本体机构尧激光视觉传感器尧控制系 种焊接问题袁研究出了湿法尧局部干法尧干法等多种 统和焊接系统组成援 机器人本体机构为所有功能组 水下焊接方法援 哈尔滨焊接研究所咱员暂 相继建立了 件的支撑平台袁承载激光视觉传感器尧焊枪和送丝机 匀杂悦鄄员和匀杂悦鄄圆等两个模拟试验加压舱袁研究了园 等相关设备袁抵达工作位置援 机器人水下运动机构 耀缘噪孕葬 压力下的电弧特性和焊接接头力学性能援 采用气体动密封形式袁即高压气体输入机器人内部 孕葬灶凿藻赠 等人咱圆暂 研究了高压干法无气体保护焊接 进行密封袁同时高压气体还在焊接局部罩内形成局 渊酝酝粤焊冤对典型海洋结构材料的力学性能和高压 部无水焊接作业区袁实现水下局部干法焊接援 控制 焊缝金属化学成分的影响援 日本焊接研究所咱猿暂在高 系统在焊接过程中完成数据处理及驱动电机控制袁 压舱内安装行走小车袁通过操作焊枪移动进行焊接 完成焊缝识别和自动跟踪曰焊接系统包括气瓶尧焊接 试验袁研究了高压干法对焊接过程的影响援 北京石 电源尧送丝机尧焊枪尧局部罩及其附属的供气系统等援 油化工学院咱源袁缘暂在高压舱内采用局部干法对模拟水 水下焊接机器人系统如图员所示援 下环境酝陨郧和栽陨郧 的焊接过程进行研究援 从以上研究成果可知袁国内外针对水下焊接的 研究袁主要集中于对水下压力环境下的焊接工艺试 验研究袁并未完成水下机器人焊接设备开发援 目前 针对水下焊接环境开发焊接设备袁其主要需解决以 下问题院一是需设计可靠的水下机器人移动和跟踪 机构曰二是需解决水下焊缝识别问题援 通过结合机 器人与水下焊接技术袁开发了一种新型水下局部干 收稿日期院圆园员源原园猿原园远 基金项目院 国家高技术研究发展计划资助项目渊愿远猿 计划袁 圆园园苑粤粤园源在圆源圆冤曰国家自然科学基金资助项目渊缘员源远缘园源猿冤曰 图员摇 水下焊接机器人系统 江西省自然科学基金资助项目渊圆园员员源月粤月圆园远园园苑冤 云蚤早郾员摇 杂赠泽贼藻皂燥枣怎灶凿藻则憎葬贼藻则憎藻造凿蚤灶早则燥遭燥贼 摇摇摇 源圆 焊摇 接摇 学摇 报