[发明专利]厚壁大尺寸圆筒形焊件相贯线接缝埋弧焊焊接平台控制方法

摘要

厚壁大尺寸圆筒形焊件相贯线接缝埋弧焊焊接平台控制方法确定焊件尺寸和焊接速度，确定合适的离散步长；将相贯线离散化，得到离散焊点的坐标值；由传感器采集焊件的实际俯仰角和实际旋转角，作为两个反馈量与俯仰、旋转角控制参考值求误差，作为俯仰、旋转位置PID控制器的输入，两位置PID控制器的输出分别为滚轮驱动电机和液压泵驱动电机的速度控制参考值；焊枪三自由度的位置控制参考值与传感器检测到的焊枪实际位置值求误差，焊枪三个方向的位置PID控制器的输出为焊枪机械臂三个方向对应伺服驱动电机的速度控制参考值，实现闭环控制。本发明可实现厚壁大尺寸圆筒形焊件相贯线接缝埋弧焊焊接平台的有效、稳定控制，为高质量焊缝焊接提供了保障。

主权项

厚壁大尺寸圆筒形焊件相贯线接缝埋弧焊焊接平台控制方法，其特征在于：(1)确定圆筒形焊件尺寸和安装位置，定义坐标原点和坐标系；以大小焊件轴线的交点为原点O，大焊件轴线水平，小焊件轴线竖直，定义为焊件的初始姿态，定义初始姿态的大小焊件的轴向分别为Y轴和Z轴方向，X轴垂直于YOZ平面；焊接过程中，OXYZ坐标系与焊件的相对位置保持不变，但随着焊件姿态的变化而变化，以YOZ平面和三角支架顶端的交点O”为原点，建立空间位置静止不动的坐标系O”X”Y”Z”，Y”轴和Z”轴分别平行于Y轴和Z轴的初始位置，X”轴垂直于Y”O”Z”平面；(2)根据焊件尺寸和焊接速度，及焊接工艺要求，确定合适的离散步长，离散步长大小范围为3mm‑50mm，根据焊件尺寸和焊接工艺确定；(3)根据步骤(1)输入的参数，包括大圆筒焊件的半径R，小圆筒焊件的半径r和离散步长Δl，将两圆筒形焊件的接缝相贯线离散化，得到离散焊点的坐标值；计算各离散焊点满足约束条件的焊件俯仰、旋转角控制参考值，由在焊离散焊点的坐标，根据坐标变换公式确定焊枪三个自由度即三个方向的位置值，控制焊枪无误差跟踪离散焊点；(4)焊接平台上安装有传感器，由传感器采集焊件的实际俯仰角α和实际旋转角β，作为两个反馈量，与步骤(2)得到的俯仰、旋转角控制参考值求误差，作为焊件俯仰、旋转位置PID控制器的输入，两位置PID控制器的输出分别为滚轮驱动电机和液压泵驱动电机的速度控制参考值；(5)焊枪控制系统传感器采集得到焊枪在三个运动方向的实际速度v,由积分得焊枪在三个方向上实际的位移即相对于初始位置，该三个位移与步骤(2)得到的焊枪在三个方向上的位置控制参考值求误差，该误差作为焊枪在三个方向上的位置PID控制器的输入，焊枪三个方向上的位置PID控制器的输出为焊枪机械臂三个方向伺服驱动电机的速度控制参考值；(6)将滚轮驱动电机和液压泵驱动电机的速度控制参考值作为焊件运动控制系统电机驱动器的输入，焊枪机械臂三个自由度驱动电机的速度控制参考值作为三个自由度驱动电机驱动器的输入，由电机驱动器实现电机转速和电流闭环控制，通过对焊枪的三个自由度位移控制，圆筒形焊件的俯仰和旋转角度控制，实现相贯线接缝焊接。