Модели и алгоритмы управления качеством продукции при сварке роботизированными технологическими комплексами

Рассматриваются модели и алгоритмы, позволяющие осуществить управление качеством сварки роботизированными технологическими комплексами. Отличие описываемого подхода к решению задачи заключается в использовании математического аппарата вариационного исчисления и определении планов действий, обеспечивающих минимальное отклонение фактических значений показателей качества процесса от заданных значений. Входными данными модели являются целевые значения показателей качества технологического процесса, их фактические значения за определенный период и перечни мероприятий по повышению качества процесса. Для вычисления отклонения показателей качества рассмотрены целевые функции, которые минимизируются при решении задачи. Рассмотрен подход на примере дуговой сварки металлоконструкций с использованием робототехнических комплексов Kawasaki с контроллерами C40. Область применения разработанного программного обеспечения — системы управления робототехническими комплексами.

1. Dinham M., Fang G Autonomous weld seam identification and localization using eye-in-hand stereo vision for robotic arc welding, Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, 2013, vol. 29, no. 5, pp. 288—301.

2. Shen H. Y., Wu J., Lin T., Chen S. B. Arc welding robot system with seam tracking and weld pool control based on passive vision, International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2008, vol. 39, no. 7—8, pp. 669—678.

3. Agapakis J. E., Katz J. M., Friedman J. M., Epstein G. N. Vision-aided robotic welding. An approach and a flexible implementation, International Journal of Robotics Research, 1990, vol. 9, no. 5, pp. 17—34.

4. Guillo M., Dubourg L. Impact & improvement of tool deviation in friction stir welding: weld quality & real-time compensation on an industrial robot, Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, 2016, no. 39, pp. 22—31.

5. Shultz E. F., Cole E. G., Smith C. B., Zinn M. R., Ferrier N. J., Pfefferkorn F. E. Effect of compliance and travel angle on friction stir welding with gaps. Journal of Manufacturing Science and Engineering, Transactions of the ASME, 2010, vol. 132, no. 4, pp. 0410101—0410109.

6. Wu J., Zhang R., Yang G. Design and experiment verification of a new heavy friction-stir-weld robot for large-scale complex surface structures, Industrial Robot, 2015, vol. 42, no. 4, pp. 332—338.

7. Ryberg A., Ericsson M., Christiansson A. K., Eriksson K., Nilsson J., Larsson M. Stereo vision for path correction in off-line programmed robot welding, In Proceedings of the IEEE International Conference on Industrial Technology, 2010, pp. 1700—1705.

8. Ahmad S., Luo S. Coordinated motion control of multiple robotic devices for welding and redundancy coordination through constrained optimization in cartesian space, IEEE Transactions on Robotics and Automation, 1989, vol. 5, no. 4, pp. 409—417.

9. Liu Y. K., Zhang Y. M. Toward welding robot with human knowledge: a remotely-controlled approach, IEEE Tra nsactions on Automation Science and Engineering, 2015, vol. 12, no. 2, pp. 769—774.

10. Kim K. Y., Kim D. W., Nnaji B. O. Robot arc welding task sequencing using genetic algorithms, IIE Transactions (Institute of Industrial Engineers), 2002, vol. 34, no. 10, pp. 865—880.

11. Rezchikov A. F., Kushnikov V. A., Ivashchenko V. A., Fominykh D. S., Bogomolov A. S., Filimonyuk L. Y. Prevention of critical events combination in robotic welding, Journal of Machinery Manufacture and Reliability, 2017, vol. 46, no. 4, pp. 370—379.

12. Fominykh D. S., Kushnikov V. A., Rezchikov A. F. Prevention unstable conditions in the welding process via robotic technological complexes, MATEC Web of Conferences, 2018, vol. 224, pp. 01045.

13. Fominykh D. S., Kushnikov V. A., Rezchikov A. F. Control of the welding process in robotic technological complexes using the system dynamics model, Proceedings of the International Multi- Conference on Industrial Engineering and Modern Technologies, FarEastCon, Vladivostok, 2019, pp. 8933981.

14. Kalman D. (2009). Leveling with Lagrange: an alternate view of constrained optimization, Mathematics Magazine, vol. 82, no. 3, pp. 186—196.