● 摘要
管路系统在几乎所有机电产品中都有广泛的应用，其功能主要是输送水、油等各种介质。特别是在航空航天领域，导管都是飞机和各类航天器的重要组成部分，其正常运行是决定产品性能和质量的一个很重要的条件。传统的导管装焊效率很低，且夹具通用性低，准备周期长，难以满足现代航空航天产品高精度短周期的制造需求。因此研究管路柔性装焊技术，对提高航空航天管路产品的生产效率具有十分重要的意义。
本文以典型管路装焊为应用背景，分析了管路数字化装配和焊接技术以及相关的管路工艺装备和管路测量技术的研究现状，总结了管路生产中存在的不足和技术难点。针对管路柔性装焊的这些技术需求，研究了基于视觉测量和工业机器人的管路柔性装焊技术，设计了一套管路柔性装焊系统，包括软件和硬件两大部分，其中硬件主要包括视觉测量设备、工业机器人、导管切割机以及导管夹具，软件部分主要包括余量计算模块、位姿计算模块和DELMIA仿真模拟模块。在此基础上，对该系统的关键技术进行了实现和验证。
论文首先设计了管路柔性装焊系统的总体方案以及工作流程。该系统主要通过自主开发软件对导管测量数据进行处理，生成运动控制文件供机器人使用，完成导管的装配和焊接。对系统中的视觉测量方案、软件模块和机器人仿真方案进行了详细设计。然后，对系统方案中的关键技术进行了重点研究与实现，包括系统的标定方法、系统运动学分析、导管余量切割位置计算方法和机器人位姿计算方法。最后，基于CATIA环境，开发了软件模块，实现了管路余量切割位置计算和机器人位姿计算，并且基于MATLAB实现了系统标定和系统运动学分析。
论文最后以某典型管路为例，验证了管路柔性装焊系统的功能，并且验证了系统中涉及的管路余量计算和机器人位姿计算等方法的可行性和正确性。