设计与研究DesignandResearch
2017年第12期
圆管相贯线接缝优化的等间距直线逼近算法的研究
郝树萌王士军崔林
（山东理工大学机械工程学院，山东淄博255000）
摘要：两圆柱管之间的连接形成的相贯线接缝为复杂的空间曲线。为了实现两圆管相贯线接缝的自动焊
接，加工出满足焊接精度的相贯线接缝，需要对数控设备的运动轨迹进行控制。首先建立圆管斜交的空间相贯线数学模型，通过MATLAB编程验证曲线模型的正确性，在对数控设备运动学模型分析的基础上将空间曲线展开到平面曲线，利用Origin软件拟合平面展开曲线，根据优化的等间距法原理，利用VB软件开发了数控系统实现了插补过程的动态仿真。结果表明，该算法能够满足相贯线轨迹控制的精度要求，为相贯线研究设计奠定了技术基础。
关键词：圆管相贯线；MATLAB编程；平面曲线：等间距法；VB编程
中图分类号：TG659
文献标识码：A
DOI:10. 19287/j. cnki. 10052402. 2017. 12. 009
HAO Shumeng,WANG Shijun, CUI Lin
(School of Mechanical Engineering, Shandong University of Technology, Zibo 255000, CHN)
Abstract: Between the two cylindrical tube connection line of intersection for complex space curve, in order to re-
alize the automatic welding of the two round pipe intersecting line joint, it is necessary to control the mo-tion track of the NC equipment, then we can process of intersecting seam which satisfy welding preci-sion. First of all, we construct the mathematical model of space intersecting line of skew pipe, and verify the accuracy of curve model by MATLAB programming. The space curve is extended to the plane curve on the basis of analyzing the kinematics model of the NC equipment, fit the plane curve using Origin software, according to the improved determining step size principle, the NC system is developed by using VB software, and the dynamic simulation of interpolation process is realized, the result shows that it meets the precision requirements controlled by intersecting line track and lays the technical basis for research and design of intersecting line.
Keywords: round pipe intersecting line; MATLAB programming; plane curve; determining step size; VB programming
在机械制造、化工、汽车、船舶、输送管道、军工以及钢建筑结构中，常常出现大量圆柱管之间的连通焊接形式，所形成的接缝为复杂的三维空间曲线1-3)。以往实际生产中，复杂相贯线圆柱管件的切割与焊接主要采用人工方式，不但生产效率低，加工精度低，而且对工人的熟练度要求较高。随着计算机技术的发展，通过计算机编程开发基于数控系统的机床来实现复杂相贯线接缝的自动焊接可以提高焊接的质量和效率[4-5)
为了使机床加工出满足焊缝精度要求的焊缝轨迹、就需要对设备和工件的控制运动进行必要的分析研究。首先.构建相贯线及相贯线展开的数学模型。以圆管斜
*国家自然科学基金青年基金项目（51505265）·68·
万方数据
交为例，建立相贯线数学模型6-8，利用优化的等间距直线段插补相贯线接缝展开曲线，使插补轨迹满足给定的误差要求9，运用计算机在VB环境下编写数控系统，通过PC机与运动控制卡结构实现对机床的硬件控制.操作者只需进行参数设置可以进行设备的自动控
制，既保证了加工精度，又提高了生产效率。圆管相贯线数学模型的建立
1 1.1
坐标系的建立
设相交两圆柱管主管和支管的半径分别为R和 r,并且R>r,两圆柱管的轴线形成的夹角为α，α一般
制造技术点机床