基于焊槍與熔池耦合模型的焊工調(diào)控行為研究
關(guān)鍵詞：焊工經(jīng)驗(yàn) 熔池流動 焊槍姿態(tài) 三維傳感 耦合模型
摘要：模擬解析有經(jīng)驗(yàn)高級焊工焊接行為并實(shí)現(xiàn)抽象焊接行為的程序化無疑是快速發(fā)展機(jī)器人智能化焊接的優(yōu)選路徑之一。而同步傳感測量焊工焊槍姿態(tài)和熔池狀態(tài)是實(shí)現(xiàn)焊接行為程序化的關(guān)鍵。針對現(xiàn)有焊槍姿態(tài)和熔池特征測量系統(tǒng)的獨(dú)立性及焊工與熔池交互過程的同步耦合分析需求,建立了傳感器-萬向節(jié)-焊槍鎢極尖端三坐標(biāo)系間的數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換模型和熔池與焊槍鎢極尖端運(yùn)動坐標(biāo)的雙向耦合模型。通過預(yù)設(shè)機(jī)器人焊槍姿態(tài)擺動試驗(yàn)驗(yàn)證了雙向耦合模型的有效性和準(zhǔn)確性。在時空同一坐標(biāo)下對比分析了不同焊接水平焊工對熔池狀態(tài)的調(diào)控行為和焊縫成形質(zhì)量的控制能力。結(jié)果表明,利用熔池-焊槍雙向耦合模型可以獲得能夠表征焊工操控焊槍空間運(yùn)動的較準(zhǔn)確姿態(tài)樣本數(shù)據(jù);經(jīng)模型轉(zhuǎn)換的焊工操控焊槍α、β角與機(jī)器人擺動預(yù)定值的誤差均小于1.2°,γ角誤差約為1.5°;未經(jīng)實(shí)操培訓(xùn)焊工操控焊槍規(guī)范性差,調(diào)控熔池動態(tài)平衡表現(xiàn)出調(diào)節(jié)時刻和規(guī)律的高隨機(jī)性,對熔池狀態(tài)動態(tài)評估能力極其匱乏,無法保證焊接過程穩(wěn)定和高的焊接質(zhì)量;經(jīng)長期實(shí)訓(xùn)焊工運(yùn)槍動作規(guī)范、規(guī)律性強(qiáng),對熔池狀態(tài)動態(tài)評估能力豐富和強(qiáng)的交互意識,全焊接過程能夠保持熔池形態(tài)的穩(wěn)定和焊縫的全熔透。
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