船用中型管法兰机器人焊接系统：人工智能与机器学习驱动的效率提升与质量保障

本文是一篇关于人工智能在船用中型管管管法兰焊接系统中的应用研究。面对船舶制造过程中管系结构装配和焊接面临的低生产效率、不稳定质量和恶劣工作环境问题，论文提出采用机器人自动化焊接技术来提升工作效率和焊接质量。作者首先对船用中型管件的装配和焊接标准进行了深入分析，强调了提高工艺精度和减少人工干预的重要性。 论文主要设计了两个机器人工作站：直管机器人工作站和弯管机器人工作站。对于直管工作站，作者探讨了两种变位机设计方案，即钳式变位机和滚轮架式变位机，最终选择了滚轮架式变位机，因为其在结构紧凑性和稳定性上更具优势。此外，文中详细阐述了法兰盘点焊工装、上下料系统、机器人控制系统以及移动平台的设计选择。 弯管机器人工作站则涉及夹具、L型变位机和可移动单轴回转变位机的设计和选型，强调了精确的定位和灵活性对于复杂曲线管段焊接的关键作用。文章还着重介绍了焊接电源、清枪剪丝机构、供气系统和安全装置的选择，确保焊接过程的安全与高效。 为了验证设计的有效性，作者利用PRO/E软件建立了机器人工作站的三维模型，并借助KUKA SiinPro软件进行了模拟仿真试验，包括路径规划和碰撞检测。仿真结果促使作者对弯管机器人枪架进行了优化，进一步提高了系统的运行效率和安全性。通过模拟试验，作者优化了焊接工艺参数，使得管-管和管-法兰焊接的焊缝形态良好，尺寸符合船级社规定，焊接接头的力学性能也达到了相关规范要求。 最后，论文通过实际的工艺试验，研究了不同工艺参数对焊缝质量的影响，如焊缝成形和气孔等问题，并据此制定了优化的焊接工艺。焊接结果通过X光探伤证实，焊缝无裂纹和气孔，充分证明了机器人的应用显著提升了焊接质量和生产效率，为船用中型管件的自动化焊接提供了有效的解决方案。 关键词：机器人焊接、模拟仿真、焊接工艺、力学性能。本文的研究成果对于推进船舶制造业的智能化和高效化具有重要意义，展示了人工智能和机器学习技术在实际工业生产中的潜力和价值。