[01428488]基于电弧声光电多信息融合的MAG机器人焊缝成形控制策略研究

一、 来源与背景 现有的机器人焊接研究以GTAW、MIG为主,主要研究方向：○1、单传感器智能控制。○2、多传感器焊缝跟踪,熔池成形控制。○3、多传感器的多层多道焊成形控制等。这些控制方法都能实现焊缝的跟踪,部分能实现熔池、余高控制。但是对于MAG焊接焊缝跟踪、熔深、熔透控制方面存在焊接问题。焊缝成形控制没有很好地兼顾焊接质量控制。 根据焊接温度场理论：焊枪姿态、电弧能量、焊接线能量、焊接金属的材质、坡口形状、干伸长等因素影响温度场分布、熔池形状、熔深、余高、热影响区等。课题组研究MAG焊机器人在焊接过程中声光电信息融合与焊缝成形的关系。利用声光电融合信息搭建闭环智能焊缝成形控制系统。实现接缝、熔池、熔深、焊缝外观一体化智能控制。 研究成果能降低工人劳动强度,提高生产效率;降低夹具的要求,降低产品成本;保证焊缝的均匀性 、一致性,降低产品残次率。为MAG机器人焊接自动化、柔性化、智能化提供新的实时传感与人工智能控制方法和理论。 二、 技术原理及性能指标 （1）采集熔池图像提取熔池、焊丝轮廓并计算出焊接偏差,实现MAG焊机器人单目视觉焊缝实时跟踪纠偏。 （2）研究MAG焊机器人焊枪姿态、焊接速度、电弧能量、坡口形状对熔池、熔深、熔宽、余高的影响规律。 （3）研究焊接中声音信号时域、频域特性与电弧能量、保护气体流量、焊接速度、熔深、熔透的关系。 （4）研究基于熔池图像、电弧声音信号融合的熔透预测模型,实现熔透预测 （5）研究基于模糊PID的熔透控制方法。 三、 创新性与先进性 （1）研究焊接环境恶劣的MAG六自由度机器人MOTOMAN-UP6的智能感知和智能控制系统。 （2）研究机器人焊缝跟踪纠偏过程结合空间相贯线的焊枪姿态与焊接线能对焊缝成形的影响,实现焊缝纠偏和焊枪姿态最优控制。 （2）基于电弧光、电信息融合的基础,研究电弧光、电、声信息融合。 （3）研究电弧光、电、声信息融合与焊缝成形的关系。 （4）研究电弧光、电、声信息融合的智能控制,实现接缝、熔池、熔深、焊缝外观一体化智能控制。 四、 技术的成熟程度,适用范围和安全性 本技术已经有样机,适用于机器人、焊接专机等焊接设备的自动焊接,产品安全。