تحلیل کنترلی یک مکانیزم کمکی برای ردیابی مسیر درزهای صفحه‌ای در جوشکاری رباتیک

امروزه نیاز صنعت جوشکاری، به ارتقای کیفیت جوش سبب شده است تا جوشکاری رباتیک مورد توجه قرار گیرد. به کارگیری ربات های صنعتی مفصلی برای جوشکاری، چالش های فراوانی را به همراه دارد، چرا که برخی از ربات ها قابلیت جبران خطای ردیابی مسیر درز را به صورت برخط ندارند. بنابراین برای اصلاح خطای پیمایش درز جوشکاری، در این مقاله استفاده از یک مکانیزم کمکی پیشنهاد می شود. این مکانیزم یک میز یک درجه آزادی است که می تواند حرکت پیوسته ای در قطعه کار زیر مشعل جوشکاری ایجاد نماید. حرکت دورانی موتور مکانیزم به وسیله یک سیستم بال اسکرو به یک حرکت انتقالی قطعه کار تبدیل می شود که این حرکت خطی خطای ردیابی را جبران می کند. از آنجایی که در فرآیند جوشکاری دقت حرکت نسبی قطعه کار و مشعل جوشکاری اهمیت زیادی دارد، کنترل مناسب میز واسط کیفیت جوش حاصل را تضمین می کند. در این مقاله، دو روش مختلف برای کنترل میز یک درجه آزادی بررسی می شود. در روش اول، با توجه به پیچیدگی مدل اصطکاک مکانیزم بال اسکرو و حضور ترم های غیرخطی، این بخش از مدل به عنوان اغتشاش خارجی در نظر گرفته می شود و سپس یک کنترل کننده pid برای قسمت خطی آن طراحی می شود. در روش دوم، موسوم به خطی سازی پسخورد، یک قانون کنترل به گونه ای طراحی می شود که خطای ردیابی مسیر، با گذر زمان به صفر میل کند. بررسی نتایج به دست آمده از شبیه سازی نشان دهنده برتری نسبی دقت روش دوم کنترلی نسبت به روش اول بوده، در حالی که خطای کنترل کننده pid 3میلی متر و خطای کنترل کننده دوم 0.5میلی متر است. در انتها مجموعه عملی مورد استفاده در جوشکاری رباتیک برای ارزیابی نتایج معرفی می شود.

Control Analysis of an Auxiliary Mechanism for Trajectory Tracking of Planar Seams in Robotic Welding

Nowadays, the need of welding industry's to improve weld quality has led to the consideration of robotic welding. The use of articulated industrial robots for welding has many challenges. Because some robots do not have the capability of online error compensating of the seam track. Therefore, in order to remove the welding seam tracking error, the use of an auxiliary mechanism is proposed in this article. This mechanism is a table with 1degree of freedom (dof), which produces a continuous motion in workpiece under the welding torch. The rotational motion of the motor is transformed into a translational motion of the workpiece by a ballscrew system, where this linear motion compensates the tracking error. Since in the welding process, relative motion accuracy of the workpiece and the welding torch is crucial, proper control of the interface table ensures the weld quality. In this paper, two different methods for controlling the table with 1dof are studied. In the first method, due to the complexity of friction model of the ballscrew mechanism and the presence of nonlinear terms, this part of the model is considered as an external disturbance, and, then, a PID controller for the linear part is designed. In the second method, known as feedback linearization, a control law is designed for that the tracking error tends to zero by passing time. Throught a comparison between the simulation results, the second control method demonstrates better precision relating the first controller. While the error of PID controller equals to 3 mm and the second controller rsquo;s error does not go beyond 0.5 mm. At last, the experimental cell used for the robotic welding is introduced to evaluate the mentioned results.