第38卷第4期 2017年4月
焊接学报
TRANSACTIONSOFTHECHINAWELDINGINSTITUTION
Vol.38No.4 April
2017
一种基于三角迁回的激光焊接折角速度算法
吴波，许力
（浙江大学电气工程学院，杭州310027）
摘要：针对折角处的激光焊接速度难以保持恒定而导致焊缝不均匀的间题，提出一种基于三角迁回的速度规划算法。焊枪移动到折角处后不直接作折角加减速运动，而是停止焊接的同时继续前行作一个三角型的迁回运动，待迁回到折角处再以原来速度重启焊接过程。实际的激光焊接轨迹可实现恒定速率运动以保证焊缝的均勾性，而三角迁回运动则采用S形速度曲线以降低对焊接平台的柔性冲击.该速度规划算法对于各种折角大小具有普适性，仿真和试验结果验证了所提方法的有效性
关键词：激光焊接；速度规划；S形速度曲线；三角迁回
中图分类号：TG439.4 0序言
文献标识码：A
文章编号：0253360X(2017)04009904
直线和圆弧拟合得到多段相连的焊接轨迹5]．在连接处通常会伴随速度的改变，常规的做法是采用如
激光焊接具有能量密度高、焊缝深宽比大、变形小等优点"，因而在机械制造等众多领域得到广泛应用．在连续多段精密焊接过程中，要求各段连接折角焊缝均勾，因此在激光功率恒定情况下，要保持各段速度的一致.然而，相邻焊接段往往存在0° 180°折角．按常规速度规划，段与段之间连接处必然存在加减速区域，导致折角处焊缝不均匀
为了保证折角处焊缝的均句性，国内外学者展开了很多有益的分析。高延峰等人[2]提出焊缝粗略跟踪和调整干字滑块带动焊枪对焊缝的精确跟踪相结合的方法，但只适用于最大折角为60°的折线焊接.Yoo等人3采用装备了激光和视觉传感器的移动焊接机器人，用于折线角焊缝的焊接该机构复杂，成本高，且传感器所提取焊接点的位置易出现偏差．毛志伟等人提出根据焊接速度和焊接材料实时在线调整焊接电流的方法，
根据激光焊接非接触的特点，在S形速度曲线的基础上，提出一种在折角处采用三角迁回的速度规划策略，既保证连续焊接焊缝的均匀性，又满足折
角处运动的平稳性，可提高焊接精度 1S形速度曲线
在激光焊接中，待焊件的焊接路径一般很难通过测量直接获取，通常做法是通过在线示教，并利用收稿日期：2万方整据，
图1所示的梯形加减速曲线进行折角过渡．此方法计算简单，但是加速度不连续，会产生跳变（jerk），造成对焊接平台的冲击，影响电机和焊接平台的使用寿命．而保证加速度的连续，避免出现跳变，是机器人控制的基本要求.因此，采用S形速度曲线进行速度规划，保证焊接平台的平稳性，降低加减速带来的冲击，
r-s.u)/ 速度
时间t/s
图1梯形加减速曲线示意图
Fig. 1 Trapezoidal acceleration and deceleration
传统的S形速度曲线加减速过程被分为加加
速、勾加速、减加速、匀速、加减速、匀减速、减减速等七个阶段，"」．为了得到整个加减速曲线，需要确定各个阶段的时间.计算量较大，实现复杂．为此，采用焊接平台容许的最大加加速度值，忽略加减速过程中加速度匀速变化的过程，将七段S形速度曲线简化为如图2所示的五段，即加加速（LM）、减加速（MN），勾速（NO），加减速（OP）和减减速（PQ）阶段组成