机械工程学报

作者：贾爱亭, 洪波, 李湘文, 高佳篷, 吴格飞, 屈原缘

单位：湘潭大学机械工程学院 湘潭 411105

关键词：3D折线焊缝,GMAW,轨迹在线识别,焊缝跟踪；

基金：国家自然科学基金(51575468)、长株潭标志性工程计划重大标志性创新示范工程(2019XK2303)、潭市科技计划(ZD-ZD20191007)、湖南省自然科学基金(2020JJ4089)、2019年湖南省研究生科研创新(XDCX2019B099)和2020年湖南省研究生科研创新(XDCX2020B128)资助项目。

3D折线焊缝大量存在于海工装备、大型起重装备、物流运输装备等制造领域中，属于典型的复杂轨迹焊缝，主要通过示教再现的方式进行自动焊接。大量的重复示教工作严重限制了焊接效率和质量，实现焊缝实时跟踪是提高焊接质量和效率的有效途径。针对3D折线焊缝实时跟踪问题，建立一种基于轨迹在线识别的机器人摆动熔化极气体保护焊(Gas metal arcwelding，GMAW)实时跟踪系统。首先，提出一种基于点云数据处理的3D折线焊缝起焊点焊枪位姿检测方法，获取焊缝起焊点焊枪位姿；利用3D折线焊缝位姿信息在线快速提取方法获取焊接过程中焊缝位姿信息，实现焊缝轨迹在线识别。然后，利用摆动电弧偏差识别方法获取焊缝偏差。最后，提出一种基于轨迹在线识别的3D折线焊缝机器人摆动GMAW实时跟踪方法，利用模糊PID控制方法实现焊缝实时跟踪。针对折角范围为130°～230°的典型3D折线焊缝的焊接试验表明，起焊点寻位位置检测误差小于0.4 mm，姿态估计误差小于1.8°，焊缝跟踪误差不超过0.4 mm，满足3D折线焊缝实时跟踪的要求。

来源：2022年第14期

《机械工程学报》期刊编辑部

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