侧围焊接工位焊点分配及路径规划的研究

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白车身通常由300-500个形状复杂的薄板冲压零件组成,并需要在55-75个工位上对4000-5000个焊点进行大批量、快节奏的焊接工作,而且其装夹定位点也多达1700-2500个。为了满足现行的高节拍、大批量、高效率的生产,越来越多的焊接工位采用机器人进行焊接。本文以侧围焊接作为研究对象,对焊点分配和机器人焊接路径优化问题展开了深入研究。提出了基于蚁群算法的侧围焊接工位焊点分配方法。分析了焊点分配影响因素,包括机器人可达性、焊接顺序、焊枪可焊性等。将焊点分配问题转化为多背包问题,建立了基于蚁群算法的焊点分配任务模型;并以焊接距离作为优化目标,在满足分配平衡、可达性和焊点分配条件等约束的条件下,采用蚁群算法设计策略对上述模型进行求解。针对传统贪婪算法在焊接路径规划时需要人工选择初始点、易陷入局部最优等缺点,本文采用删除最大距离的方式对贪婪因子进行了改进算法研究。把焊接路径规划问题转化成旅行商问题(TSP),构建了基于TSP的焊接路径数学模型。以侧围总成工位中一台机器人的实际焊接路径为例,在MATLAB中实现了改进贪婪算法设计,对焊接路径进行求解。将传统贪婪算法和改进贪婪算法的所求路径结果进行对比分析,结果表明,改进贪婪算法具有较高的精度和稳定性。最后,将该焊接路径在DELMIA系统中进行仿真,验证了该算法的有效性和可行性。
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