四轴激光焊接控制的关键技术研究

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激光焊接技术具有变形和热影响区小、能量密度高、自动化程度高等诸多优点,可以在短时间内形成连续的而且完全熔透的焊缝,这使得焊缝深宽比、焊接速度相比传统焊接技术有了显著的提高,因而激光焊接工艺被广泛的应用到各行各业中。因此,本文针对激光焊接实际工艺需求设计一套功能齐全、性能稳定的四轴激光焊接平台。本文提出了基于“PC+运动控制卡”的四轴激光焊接试验平台的构建方案,并对系统各部分给出了详细的设计方案。软件作为该自动化激光焊接系统的控制核心,根据数据流驱动的流程,它涵盖了示教编程、三维轨迹在线显示、G代码解释器、绘图模块、运动规划等部分。同时,在软件界面设计上力求布局合理、操作方便快捷,使得操作人员易于上手。在激光焊接工艺中,速度大小的变化会导致焊缝不均匀,本文为此提出了一种可行性强的速度规划策略。对于焊接启动和停止过程中的速度变化,采用增加预加减速的空走路径使得速度变化的过程在非焊接路径中完成以保证焊接路径速度的恒定性,并辅之以S形速度规划曲线,以降低速度变化对焊接平台的柔性冲击。对于相邻段折角处速度的变化,采用增加三角迂回的空走路径的策略,使得速度方向的改变在增加的闭合路径上完成,以保证焊接段的速度大小的恒定,提升焊缝的均匀性。本文的研究内容与实际工程实际密切相关,所提出的软件设计方案和速度规划策略在四轴激光焊接系统的研发中得到了实际应用。
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