数控焊接变位机示教再现控制系统

第２６卷第ｌ期

焊接学报ｖ。１．２６Ｎ。．１２０Ｏ５年１月ＴＲＡＮＳＡＣＴｌ０ＮＳＯＦＴＨＥＣＨＩＮＡＷＥＬＤＩＮＧＩＮＳＴＩＴＵＴＩＯＮＪａｎｕａｒｙ２００５

数控焊接变位机示教再现控制系统

石圩，樊丁，王政，陈剑虹

（兰州理工大学甘肃省有色金属新材料重点实验室，兰州７３００５０）

摘要：叙述了数控焊接变位机示教再现控制系统的实现过程。利用工业控制计算机

和单片机实现了示教盒、操纵杆和计算机键盘等三种示教装置，同时设计了一套包括程

序控制指令、轨迹描述指令和Ｌ／０通讯指令的数控焊接变位机控制指令系统。变位机

工作时首先通过示教装置完成所有焊接位置的示教并存储各示教点的坐标，然后通过

指令系统描述各示教点之间的运动关系和运动顺序，并通过指令控制Ｉ／０通讯接口协

调变位机与自动焊设备或焊接机器人的配合，从而实现复杂焊件的变位和焊接。

关键词：数控焊接变位机；示教；再现

中图分类号：ＴＧ４３ｌ文献标识码：Ａ文章编号：０笏３—３６０ｘ（２００５）０１—４５一０４互壬千

Ｏ序言

焊接变位机是焊接生产中重要的焊接辅助设备。随着焊接自动化水平的提高，焊接机器人、自动焊等设备广泛地得到了应用，同时对焊接变位机也提出了越来越高的要求。研制的数控焊接变位机系统主要应用于工程机械、汽车、机车制造、开关柜等行业。这些行业的产品主要有以下特点：（１）多为结构复杂的梁或箱形结构件，为了完成这些产品的焊接，需要焊接变位机频繁变位；（２）同时，为了减小焊接变形，这类产品对焊接ＪＩ顷』宁亦即变位顺序也有严格要求；（３）产品多样，换代较陕。变位系统需能适应不同种类、不同大小（在一定范围内）工件的焊接，对焊接设备的柔性要求较高；（４）焊接生产自动化程度较高，采用的焊接方法多为手工或气体保护焊，大量使用焊接变位设备。焊接机器人等先进焊接设备在这些行业应用较普遍。

在实际生产中，也存在一些问题，因为产品结构复杂，焊接过程要反复变位，为控制变形，对焊接顺序要求严格。生产中大多由手工操作变位机实现变位，效率低，而且在现场，操作者为图方便不按工艺要求的焊接变位Ｊ顷序操作的现象时有发生，例如将工件一侧焊缝全部焊完再变位将另一侧焊缝焊完，导致焊件变形严重。针对以上生产特点和问题，作者研制了示教再现数控焊接变位机的控制系统，可将多种工件的变位信息示教记忆后，由专用的指令系统编程控制变位机按要求的顺序快速、准确地进行变位，提高了生产效

收稿日期：加０４一舵一位

基金项目：甘肃省“九?五”攻关项目（Ｊ｝研４２１８１Ｂ）率，保证了产品质量。

１控制系统的硬件组成

针对数控焊接变位机的特点，选用了研华工控公司的三轴交流伺服控制卡ＰＣＬ一８３２作为控制核心。ＰＣＬ一８３２卡使用数字微分分析技术ＤＤＡ（Ｄｉ舀ｔａｌｄｉｆ－ｆｅｒｅｎｔｉａｌａｎａｌｙｓｉｓ）实现高精度位置控制。整个系统由ＰＣ总线工控机、三轴交流伺服运动控制卡ＰＣＬ一８３２、开、关量输入／输出卡、示教系统等组成。数控焊接变位机采用两轴结构，交流伺服驱动，具体结构可参见文献［１～３］。

２示教系统原理及结构

２．１示教原理

数控焊接变位机在示教状态时，接收示教系统送来的各示教点的位置信息，并存人计算机的内存中，完成整个示教过程后将各示教点的位置信息存人硬盘中。数控焊接变位机在再现状态时，系统先从硬盘中将各示教点信息调入内存，再从内存中逐点取出其位置坐标值，按数字微分分析（ＤＤＡ）插补周期，对它进行直线插补，计算出各插补点的位置坐标，生成运动轨迹。然后逐点把各插补点的位置坐标分送给运动控制卡的各轴ＤｓＰ（Ｄｉ舀ｔａＩｓｉ舯ａｌ肿Ｄｃｅｓｓｉｎｇ）控制芯片。ＤｓＰ控制芯片的任务是进行交流伺服电机的闭环控制，它接受了系统送来的各轴下一步期望到达的位置后，又在ＤＤＡ控制周期内做进一步的脉冲均匀细分，

以求运动轨迹更为平滑。然后将各轴的下一细步期望

　万方数据