一种围护系统主屏蔽波纹板焊接焊枪角度平滑处理方法技术方案

本发明专利技术涉及一种围护系统主屏蔽波纹板焊接焊枪角度平滑处理方法，属于焊接控制技术领域。技术方案是：在波纹板底部直线段C1两端靠近底部波纹段C2和C6位置处设定直线过渡段C1

【技术实现步骤摘要】
一种围护系统主屏蔽波纹板焊接焊枪角度平滑处理方法


[0001]本专利技术涉及一种围护系统主屏蔽波纹板焊接焊枪角度平滑处理方法，特别是一种MarkⅢ薄膜型货物围护系统主屏蔽波纹板焊接焊枪角度平滑处理方法，属于焊接控制


技术介绍

[0002]随着全球气候变暖、环境污染问题日益严峻，我国对清洁能源的需求越来越多，天然气作为一种清洁能源，其进口的需求越来越大。采用LNG运输船舶以及LNG加注船是运输天然气的主要方式之一。其中MARKⅢ薄膜型货物围护系统是薄膜型LNG船液货舱重要组成部分，主要由主屏蔽、次屏蔽和绝热层构成，其中主屏蔽由1.2mm的不锈钢波纹板搭接拼焊而成，由于波纹板结构复杂，为满足焊接工艺要求，焊接机构须严格按照波纹板轨迹行走，因此焊接控制尤为重要。
[0003]MarkⅢ薄膜型货物围护系统主屏蔽波纹板如图1所示，由波纹板底部直线段C1、底部波纹段C2、中部波纹段C3、顶部波纹段C4、中部波纹段C5和底部波纹段C6组成。焊接时，焊枪运动轨迹由X方向与Y方向上的运动合成，焊枪角度R由焊枪旋转机构调整。焊枪运动轨迹由波纹板底部直线段C1、底部波纹段C2、中部波纹段C3、顶部波纹段C4、中部波纹段C5和底部波纹段C6组成。
[0004]焊接时，波纹板底部直线段C1与底部波纹段C2、C6与底部直线段C1之间、不同半径的波纹段之间过渡时，因焊接速度的不同与焊缝角度的突变，会导致焊枪旋转速度突变。焊枪角度R的理论值和角速度曲线如图2、图3所示。
[0005]由此可见，焊枪角度R变化的理论速度在波纹板上不同段上是阶跃的，而速度的突变会导致焊枪旋转机构发生机械抖动，影响焊接质量，甚至影响机械结构使用寿命。因此需对焊枪角度R的变化曲线做平滑处理，保证焊枪角度调节稳定，保证焊接质量可靠稳定。
[0006]通过对现有技术文献和专利检索发现，专利申请号CN201910238209.4的中国专利技术专利提出了一种拐角过渡路径及确定方法，由所述过渡路径和直线段路径形成的复合路径在衔接点处的切线和曲率都连续，保证了当末端执行器以恒定的速度大小通过复合路径时，全程的速度和加速度都将保持连续，有利于减小振动和磨损，提高机器人的使用寿命。专利申请号CN201810716469.3的中国专利技术专利提出了一种轨迹间的局部光顺过渡方法设备及存储介质，对所述第一直线轨迹和第二直线轨迹进行局部光顺过渡并生成过渡曲线，使控制系统能平滑的控制末端执行器，不会出现进给方向的突变，使运动过程更加平滑。但上述专利技术专利仅对行走轨迹为直线时的拐点进行平滑处理，解决的是参与行走控制的电机轴速度的突变问题，不能解决波纹板焊接时焊枪角度突变引起的机械抖动。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种围护系统主屏蔽波纹板焊接焊枪角度平滑处理方法，通过设置焊枪角度R平滑算法，消除焊枪角度R突变导致的焊枪旋转机构发生的机械抖动，提
高焊接作业质量与产品合格率，提高设备机械结构的使用寿命，解决已有技术存在的上述技术问题。
[0008]本专利技术的技术方案是：
[0009]一种围护系统主屏蔽波纹板焊接焊枪角度平滑处理方法，焊枪运动轨迹由波纹板底部直线段C1、底部波纹段C2、中部波纹段C3、顶部波纹段C4、中部波纹段C5和底部波纹段C6组成，焊接时，焊枪运动轨迹由X方向与Y方向上的运动合成，焊枪角度R由焊枪旋转机构调整，其特别之处在于：在波纹板底部直线段C1两端靠近底部波纹段C2和C6位置处设定直线过渡段C1
‑
1与直线过渡段C1
‑
2段，对直线过渡段C1
‑
1、底部波纹段C2、中部波纹段C3、顶部波纹段C4、中部波纹段C5、底部波纹段C6、直线过渡段C1
‑
2轨迹中焊枪角度R进行平滑处理，其余轨迹部分不进行平滑处理。
[0010]所述平滑处理采用如下方法：
[0011]将焊枪角度R的理论值按照固定的时间间隔ΔT采样，设为R0、R1、R2…
R
n
‑1，对于任意连续三个采样点R
i
‑1、R
i
、R
i+1
(i≠0，i≠n
‑
1)所构成的折线段，取R
i
‑1和R
i
的中点、R
i
和R
i+1
的中点，并将两个中点连线再取中点1R
i
，以1R
i
代替原R
i
，完成一次焊枪角度Ri的平滑处理；
[0012]以此类推，设置j为平滑等级，将焊枪角度Ri迭代j次，即对焊枪角度Ri进行j次平滑处理，j次迭代后焊枪角度
j
R
i
按公式(1)计算得出：
[0013][0014]其中n为位置采样点数量，j≥1。
[0015]所述时间间隔ΔT为10ms
‑
50ms，平滑等级j范围为10
‑
50。
[0016]所述焊枪运动轨迹切线的垂直方向与焊枪中心轴间设置夹角Δθ，Δθ为0
‑
10
°
。
[0017]所述直线过渡段C1
‑
1长度为0
‑
5mm，直线过渡段C1
‑
2长度为0
‑
5mm。
[0018]所述焊枪角度R最大值为
±
60
°
，超出时保持
±
60
°
不变。
[0019]本专利技术的积极效果：操作过程简单，仅通过设置平滑等级、过渡段长度、采样的时间间隔等参数，即可解决焊枪角速度突变导致的焊枪旋转机构发生的机械抖动，提高焊接作业质量与产品合格率，提高设备机械结构的使用寿命。
附图说明
[0020]图1是Mark III薄膜型货物围护系统主屏蔽波纹板；
[0021]图2是焊枪角度R的理论值(
°
)
‑
时间(s)曲线；
[0022]图3是焊枪角度R的理论角速度(
°
/s)
‑
时间(s)曲线；
[0023]图4是本专利技术实施例围护系统主屏蔽波纹板焊接焊枪运动轨迹；
[0024]图5是本专利技术实施例j次迭代后焊枪角度Ri效果；
[0025]图6是本专利技术实施例一未平滑处理与j＝20时，焊枪角度R值(
°
)
‑
时间(s)曲线对比；
[0026]图7是本专利技术实施例一未平滑处理与j＝20时，焊枪角度R角速度(
°
/s)
‑
时间(s)曲线对比；
[0027]图8是本专利技术实施例一未平滑处理时，波纹板焊接效果图；
[0028]图9是本专利技术实施例一平滑等级j＝20时，波纹板焊接效果图；
[0029]图10是本专利技术实施例二未平滑处理与j＝35时，焊枪角度R值(
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种围护系统主屏蔽波纹板焊接焊枪角度平滑处理方法，焊枪运动轨迹由波纹板底部直线段C1、底部波纹段C2、中部波纹段C3、顶部波纹段C4、中部波纹段C5和底部波纹段C6组成，焊接时，焊枪运动轨迹由X方向与Y方向上的运动合成，焊枪角度R由焊枪旋转机构调整，其特征在于：在波纹板底部直线段C1两端靠近底部波纹段C2和C6位置处设定直线过渡段C1
‑
1与直线过渡段C1
‑
2段，对直线过渡段C1
‑
1、底部波纹段C2、中部波纹段C3、顶部波纹段C4、中部波纹段C5、底部波纹段C6、直线过渡段C1
‑
2轨迹中焊枪角度R进行平滑处理，其余轨迹部分不进行平滑处理。2.根据权利要求1所述的一种围护系统主屏蔽波纹板焊接焊枪角度平滑处理方法，其特征在于所述平滑处理采用如下方法：将焊枪角度R的理论值按照固定的时间间隔ΔT采样，设为R0、R1、R2…
R
n
‑1，对于任意连续三个采样点R
i
‑1、R
i
、R
i+1
(i≠0，i≠n
‑
1)所构成的折线段，取R
i
‑1和R
i
的中点、R
i
和R
i+1
的中点，并将两个中点连线再取中点1R
i
...

【专利技术属性】
技术研发人员：董传阳，王红，毕学松，潘永伟，高文国，马瑞芳，
申请(专利权)人：唐山开元自动焊接装备有限公司，
类型：发明
国别省市：