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汽车前盖自动焊接控制系统设计 Design of Automatic Welding Control System for Automobile Front Cover 第一章 绪论 1.1 论文选题背景及研究意义 车身覆盖件（汽车左前/后车门、右前/后车门，发动机罩盖和行李箱盖，即称四门两盖）作为汽车车身的主要外观部件，其轮廓精度和外观质量的重要性不言而喻。焊接工艺作为门盖零件在白车身生产线的第一道工序，其焊接质量决定了门盖总成装配到车身的良好外观性及产品安全稳定性。机器人焊接技术作为一项新焊接技术，具有生产率高、设备只需一次性投入且投入成本小及维护成本低等显著特点，适应当前汽车制造业潮流，为汽车行业所青睐。目前，车身门盖内、外板的焊接通常使用机器人焊接技术。机器人控制系统主要用于控制焊接机器人的运动轨迹，以及机器人与其它相关系统之间的通信。机器人及其控制系统主要包括焊接机器人、机器人程序、整个电控程序以及安全装置。焊接过程由机器人抓持焊接工具按预先设置好的程序和轨迹控制焊钳运动，执行焊接程序，完成整个门盖的焊接。针对不同的零件，可以设置不同的机器人轨迹实现焊接，适用于不同的产品，这是机器人柔性化的突出优势。 为缩短汽车开发周期、提高产品竞争力，机器人焊接技术被广泛应用于白车身焊装生产线中，提供美观的外观和贴身装配精度，提高了生产效率，使制造单元变得智能化。新型的焊装生产线降低了维护成本、减少了投资及作业面积，受到国内外各大知名汽车制造厂的青睐。但目前仍面临一些问题：例如焊接设备稳定性需要改善，离线编程能力需要提高，焊接质量控制技术问题需要突破。这些问题的解决，能够更好的发挥机器人焊接技术的先进性，降低汽车行业生产成本的同时提高了生产效率，使企业更具竞争力。 1.2 国内外研究现状 国内研究现状： 改革开放后我国开始引进外资并建立合资企业。从20世纪末以来，自主品牌开始发展，使汽车工业进入中国快速发展的时期。 汽车工业的繁荣和发展促进了自动化焊装生产线的大量布局，汽车制造商也开始注意到改造升级生产设备的规划和设计工作的重要性，并在生产线规划和设计领域培养了大量工程技术人员。目前,规划和设计部门已经能够进行焊接生产线的独立规划和设计,但在规划和设计过程中和世界先进水平仍然存在差距。 国外研究现状： 以德国、日本为代表的工业强国在焊接生产工艺的规划和设计方面拥有着领先的技术，近年来不断的进行探索研究，出现了一些新的成果： 在自动化生产线的设计初期，使用各种高科技软件对白车身自动化焊接生产线进行设计和开发，如仿真和数字化，然后进行产品仿真优化。 在生产过程中在线检查白车身质量监测技术。工业机器人和视觉传感器的完美融合，使白车身生产线能够实现在线检测，并在生产中不断的改正机器人偏离的轨迹，确保生产出来的白车身匹配精度更高，减少因匹配不佳而产生的报废工件，为汽车制造商降低生产成本。 1.3 论文的主要研究内容 汽车前盖自动焊接控制系统包括四大部分：前盖夹具台系统、焊接控制系统、机器人控制系统和安全保护回路系统。人工将工件放置到夹具台上，夹具台在确认上件完成后旋转到机器人焊接位置，机器人及其控制系统主要用于控制焊接轨迹，以及与PLC控制系统之间的通信。根据车身外形以及工艺参数的不同，焊接轨迹及参数也要相应的更改，满足不同车型的焊接需求。本设计包括功能如下： 1.3.1 对人员的安全保护 在设计程序时,特别注意安全通道的部署。所有设计都优先考虑安全生产的第一要素。在机器人中使用单个通道,工位门盒使用标准的双安全通道(当两个通道形成环路时,安全继电器具有输出)。无论生产线处于任何生产状态,只要在工作站按下任何紧急停止按钮,整个工作站就会立即停止任何动作以应对紧急情况并保护人员的安全。 自动化主要在正常生产期间实现,因此焊接区域得到安全处理。根据一汽轿车的相关要求,应在夹具台外安装两套光栅。如果有人进入光栅保护区域,夹具台停止运行。 1.3.2 执行设备的控制 传感器和行程开关是系统中主要输入信号的元件，气缸、吸盘、电磁阀是系统中主要执行设备。 1.3.3 操作方式的选择 操作方式分为空循环（用于检验动作时序是否正确）、自动操作和手动操作。每种操作方式包括准备就绪条件，在满足准备就绪条件后才能进行自动或者手动操作方式的选择。准备就绪条件包括：工位无急停、区域内网络通讯正常、安全门及安全继电器正常、工位无故障、机器人处于状态正常。置位条件是同时满足相应的运行方式准备条件和相应的运行方式按钮被选择，当置位条件中某一条不满足时则被复位。 本设计中PLC控制系统程序主要利用三菱GX Work2软件编写，触摸屏画面利用三菱的GT Designer3软件进行组态。通过CC-Link模块来实现CPU与机器人之间信号交互以及数字量输入输出等