автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.04, диссертация на тему:Исследование процесса управления мобильным сварочным роботом и выбор параметров сварки судовых конструкций

На правах рукописи

Нгуен Доан Кыоиг

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА УПРАВЛЕНИЯ МОБИЛЬНЫМ СВАРОЧНЫМ РОБОТОМ И ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ СВАРКИ СУДОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Специальность 05.08.04 - Технология судостроения, судоремонта и организация судостроительного производства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

* НОЯ¿из

Астрахань - 2009

003482209

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Астраханский Государственный Технический Университет» на кафедре «Судостроение и энергетические комплексы морской техники».

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Лубенко Владимир Николаевич

Официальные оппоненты, доктор технических наук, профессор

заслуженный деятель науки РФ, Абачараев Муса Магомедович

кандидат технических наук, доцент Догадин Александр Владимирович

Ведущая организация: ООО «Первая судостроительная

корпорация» г. Астрахань

Защита состоится « 27 » ноября 2009 г. в 9 — ч. на заседании диссертационного совета Д 307.001.07 при Астраханском Государственном Техническом Университете по адресу: 414025, г. Астрахань, ул. Татищева 16, 5-ая уч. корпус, аудитория 309.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Астраханского Государственного Технического Университета.

Автореферат диссертации помещен на сайте www.astu.org - АГТУ

Ваши отзывы в двух экземплярах с подписями, заверенными печатью, просим направлять в адрес диссертационного совета.

Автореферат разослан «<£Ц » октября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совет к.т.н., доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

В настоящее время сборочно-сварочное производство (ССП) занимает до 47% трудоемкости постройки корпуса и до 23% трудоемкости постройки судна, сварные тавровые балки занимают примерно 20% общей массы металлического корпуса судна. Длинные балки по весу занимают около 60% от общего массы тавровых балок. Количество сварных стыковых швов листов наружной обшивки невелико, но трудоемкость достаточно велика из-за большой суммарной длины линий соединения. Листы, применяемые в судостроении, имеют большую толщину, что также увеличивает трудоемкость сварки. Характерно, что от 70 до 100% сварочных операций в производстве подобных конструкций автоматизировано и осуществляется с применением сварки в среде защитных газов или под флюсом. Актуальность настоящей работы заключается в обосновании задачи развития и применения сварочной робототехники в судостроении Вьетнама (СРВ) на основе изучения и разработки решений задачи управления сварочными роботами и условий применения их в судостроении Вьетнама.

Цель и задачи исследования

Цель работы состоит в совершенствовании процесса сварки судокорпус-ных конструкций на базе РТК для дуговой сварки.

В соответствии с целью ставятся следующие задачи исследования:

• на основании анализа процесса развития, применения сварочной робототехники в мире, процесса роботизации сварки во Вьетнаме, а также анализа работ, посвященному исследованию процесса роботизации в судостроении Вьетнама предложить способы и алгоритмы осуществления управления сварочным роботом, разрабатываемым во Вьетнаме для сварки судокорпускых крупногабаритных конструкций;

• разработать алгоритмы расчета параметров и технологические рекомендации режимов сварки судокорпусных конструкций при использовании робототехники в судостроении, для выбора эффективных сварочных материалов и режимов для роботизированной сварки угловых и стыковых швов.

Методы исследования

Для решения задач, поставленных в работе, потребовалось привлечение следующих методов исследования: метода конечных элементов, метода имитационного моделирования, экспериментального метода

Моделирование процесса сварки и управления сварочным мобильным роботом и манипулятором реализовано с использованием программы Simuling в пакете Matlab.

Научная новизна работы

Новизна работы состоит в следующем:

• впервые выполнено исследование состояния процесса роботизации сварки в судостроении СРВ в целом и в его сборочно-сварочном производстве в частности;

• усовершенствован метод и закон управления мобильным сварочным роботом для сварки судокорпусных конструкций путем комбинации нечеткого интеллектуального Fuzzy закона с классическим контроллером PID;

• синтезирован робастный закон управления. Сравнение с существующими способами показали его преимущество;

• разработаны программы, методики и рекомендации по выбору параметров и режимов сварки судокорпусных конструкций при роботизации;

• установлены графики зависимости между параметрами режима сварки, по которым можно выбрать разные режимы сварки с разными скоростями и диаметрами электрода;

• предложены законы управления сварочным роботом и рекомендации по выбору параметров и режимов при роботизированной сварке судокорпусных конструкций.

На защиту выносятся следующие результаты:

• разработка нечеткого закона управления мобильным роботом для сварки криволинейных угловых швов и проверка его характеристик на модели;

• комбинация нечеткого Риггу-контроля с ПИД-контролем для управления мобильным сварочным роботом и оценка результатов моделирования, сравнение с предыдущими моделями;

• разработка робастного закона управления, анализ результатов синтеза и сравнения с существующими алгоритмами управления манипуляторами на модели;

• алгоритм расчета и методика определения параметров и режимов сварки при роботизированной автоматической сварке судокорпусных конструкций.

Практическая значимость работы

Предложен алгоритм и найдены метод решения задачи наведения сварочной головки по определенной траектории, а также разработана методика определения оптимальных параметров и режимов сварки.

Полученные результаты позволяют усовершенствовать процесс применения сварочного робота в судостроении, уменьшить капитальные затраты при внедрении рекомендуемых режимов сварки, что позволит повысить качество выполненных швов и снизить материалоемкость.

Работа внедрена на Астраханском судостроительном производственном объединении и судостроительном заводе ХонгХа Вьетнам, что подтверждено актами внедрения и актами заключений.

Работа выполнялась в рамках осуществления государственной программы СРВ: «Изучение, создание и возможность применения мобильного сварочного робота в судостроении», тема № 956, код КС.03/06-10.

Апробация работы

Материалы диссертационной работы рассматривались и докладывались на ежегодных конференциях профессорского -преподавательского состава АГТУ (г. Астрахань, 2006-2009 г.), Международном научном семинаре (г. Астрахань - 2008 г.), на конференции Морского университета г. Санкт Петербурга (09.2008), на семинаре 10-ого научного симпозиума Вьетнамской научно-технической ассоциации в РФ (11.2008).

Публикации

По теме диссертации автором опубликовано 10 печатных работ, в том числе 6 работ в журналах по списку ВАК.

Структура и объем диссертационной работы

Диссертационная работа состоит из введения, 5-и глав, заключения, списка литературы из 75 наименований и 5-и приложений. Работа изложена на 137 страницах основног о текста, содержит 25 таблиц. 62 рисунка и 10 страниц приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновываются актуальность проблемы исследования, состояние процесса роботизации сварки в судостроении СРВ.

Первая глава посвящена анализу технологии изготовления судовых корпусных конструкций сварочными роботами. В работе дан обзор литературы, который состоит из 75 наименований научных источников.

Анализ показывает, что перспективным направлением снижения непроизводственных затрат является разработка законов управления роботами, создание легких роботов для судостроения и внедрение их в производство. Расширение возможностей новых систем управления роботами особенно эффективно в сочетании с автоматизированным проектированием конструкций и технологических процессов .

Существующие системы программирования содержат в своей библиотеке до 250 графических моделей, находящихся на рынке роботов.

Проблема «уточнения» программы в роботизированной дуговой сварке, где требуется обеспечение точности наведения электродной проволоки в пределах ±1,0 мм, важна для ее успешного программирования. Существующие системы управления, такие как нечеткий Fuzzy закон или робастный закон управления имеют различные способы ее решения.

Анализ уровня развития современных систем программирования сварочных роботов показывает, что вследствие сложной структуры и разнообразия технических средств, их усовершенствование представляется технически сложной задачей, связанной с дополнительными затратами.

Основываясь на вышеизложенном анализе, можно сделать заключение, что разработка основных принципов адаптации сварочных роботов в производстве судо-корпусных конструкций для судостроения Вьетнама связана с работой в 2-х направлениях: первое - разработка более подходящих законов управления сварочными роботами (в том числе роботами, которые произведены в Вьетнаме) для условия судостроения; второе - разработка технологических рекомендаций по выбору параметров и режимов сварки для этих роботов при сварке судокорпусных узлов.

В итоге в первой главе сформулированы основные задачи исследования.

Во второй главе выполнен анализ процесса роботизации сварочного производства в промышленности и в судостроении. Современным направлением автоматизации сварочных процессов является использование сварочных роботов. Согласно укрупненной классификации по судо-конструктивным признакам различают следующие сварные конструкции:

• плоскостные, кривые поверхности с большими габаритами (полотнища палубы, платформы, второго дна, обшивка бортовой и днищевой секции);

• листовые типа тел вращения (резервуары, труб...);

• каркасно-решетчатые (плоские и объемные фермы, каркасы шкафов, лестницы между палубами и другие конструкции, состоящие из стержневых элементов различного профиля);

• рамные, состоящие из соединенных сваркой продольных и поперечных балок. распорок и других усиливающих элементов, таких как бимсы и карлинсы, бортовые стрингеры и рамные шпангоуты, днищевые стрингеры и флоры...;

• корпусные, изготовляемые с использованием заготовок из листового, сортового проката, поковок, отливок, штамповок (станины, стойки между палубами или платформами, корпуса редукторов...);

• различные детали машин (сварные валы, шкивы, шестерни, рукоятки, рычаги управления, мелкие кронштейны...).

Эффективность применения сварочных роботов зависит от технологичности сварных конструкций.

Существуют три основных пути повышения технологичности сварных конструкций, как предполагаемых объектов роботизированной сварки:

- изменение сварной конструкции и технологии ее изготовления при заданном типе сварочного робота;

- выбор сварочного робота, наиболее пригодного для сварки данной конструкции либо оснащение робота дополнительными техническими средствами;

- комбинированный («встречный») путь, состоящий в одновременном изменении конструкции и технологии изготовления изделия и выборе или создании наиболее подходящих технических средств для роботизации сварки этого изделия.

Возможны следующие четыре способа относительного перемещения сварочного инструмента и изделия:

- изделие не изменяет своей ориентации в пространстве в течение всей операции (остается неподвижным или равномерно движется по конвейеру), а сварочный инструмент выполняет все перемещения, необходимые для сварки. Данный способ может быть использован, когда все швы доступны для манипулятора/инструмента или когда переориентация изделия затруднена;

- изделие периодически изменяет свою ориентацию в пространстве с помощью манипулятора (кантователя или позиционера), но во время отдельных сварочных переходов остается неподвижным, а сварочный инструмент выполняет все перемещения, необходимые для сварки, с учетом изменения положения изделия при его переориентации. Этот способ применяется когда необходима периодическая переориентация изделия и является наиболее распространенным;

- изделие и инструмент при сварке одновременно находятся в состоянии непрерывного движения, обеспечивая перемещение сварочного инструмента вдоль линии соединения с заданной скоростью с одновременным поддержанием зоны сварки во всех точках шва в заданном пространственном положении. Этот способ требует контурного взаимосогласованного управления перемещением всех звеньев манипуляторов инструмента и изделия. Он является оптимальным для дуговой сварки изделий со швами сложной формы, так как позволяет производить сварку в оптимальном (например, нижнем) положении, когда допускаются наиболее напряженные режимы сварки и обеспечиваются наилучшие условия формирования сварного шва;

- изделие выполняет все перемещения, необходимые для сварки относительно неподвижно закрепленного сварочного инструмента. Этот способ предполагает применение промышленного робота с развитой кинематикой и достаточной грузоподъемностью в качестве манипулятора изделия. Его достоинством является относительная простота реализации (использован единственный манипулятор, выполняющий и сварочные, и транспортные перемещения), а основным ограничением — размеры рабочей зоны и грузоподъемность манипулятора.

Задачу геометрической адаптации можно трактовать как задачу программирования роботизированных технологических комплексов — одну из ключевых в интегра-

6

ции процессов проектирования и технологической подготовки и собственно производства продукции в современном гибком автоматизированном производстве

При автоматизации любого процесса луговой сварки перед системой управления стоят еще две задачи:

- наведение сварочной горелки на стык свариваемых деталей, в том числе нахождение точки окончания сварки предшествующего прохода:

- подстройка параметров режима сварки (в первую очередь скорости сварки, а также амплитуды и частоты колебаний горелки) при изменении геометрических размеров стыка (разделки, ширины зазора, превышения кромок свариваемых детатей) или его положения (изменение пространственного положения стыка, отклонения линии стыкового соединения от оси. волнообразность кромок, изменение угла таврового или углового соединения).

Обе эти задачи требуют интеграции в систему управления автоматической сварочной установки специального блока, который будет получать информацию о сварочном стыке и регулировать параметры сварочного режима непосредственно во время сварки.

Для того, чтобы решить первую задачу, используются роботы и манипуляторы.

В настоящее время, количество сварочных роботов составляет 25% от всех видов роботов, применяемых в автопромышленности и других отраслях.

Возможны два вида автоматизации процесса сварки:

- использование робота-рукоятки или манипулятора, рис. I, его обычно применяют при сварке деталей с малогабаритными размерами, например: узлов машин, автомобилей, стульев, столов и т.п.;

- использование мобильных роботов. Они применяются для сварки крупногабаритных деталей, например: корпусов судов, металлических балок в строительстве и т.п. Робот движется по нужной сварочной траектории. Мобильные сварочные роботы делятся на 2 вида, по траектории выполняемого шва сварки:

1 - Робот выполняет сварку только по определенной траектории. Робот движется по рельсам и выполняет аналогичную траекторию сварки. Такой тип робота часто применяется для сварки прямых длинных швов, например, приварки прямолинейного набора на плоские судовые конструкции. В судостроении такой робот эффективно применяют для сварки плоских секций.

2- Мобильные сварочные роботы, рис. 2. Эти роботы движутся на колесах. Интеллектуальная программа управления роботом может перемещать сварочную головку по произвольной кривой, не заданной заранее. Такой робот имеет один или несколько датчиков, с помощью которых робот следит за нужной линией соединения и выполняет процесс сварки.

В работе выполнен анализ процесса роботизации в судостроении Вьетнама.

До 1975 г. судостроения как отрасли промышленности в СРВ не существовало. Лишь отдельные мелкие заводы в разных концах страны занимались постройкой деревянных или малых стальных судов, сварка была только ручная.

Рис. 2. Мобильные подвижные роботы на колесах

В 1996 г. была создана Вьетнамская судостроительная корпорация на основании существующих предприятий судостроительной отрасли. Во Вьетнаме до 2006 г. сварочные роботы и автоматы являлись предметами «роскоши», гак как их вовсе не применяли, хотя они были очень нужны. Существуют разные решения, разные типы роботов для судостроения, но эти зарубежные роботы дороги, а рабочая сила во Вьетнаме дешева, так что выгоднее не покупать их, а разработать собственные.

В 2006 г. был приказ министра науки и технологии по осуществлению государственной программы СРВ: «Изучение, создание и возможности применения мобильного сварочного робота в судостроении», тема № 956, код КС.03/06-10.

Существуют несколько работ в рамках этой программы, такие как: • Работа по исследованию и применению комплекса управления мобильным сварочным роботом с незадаваемыми параметрами. В работе предлагается использовать комплекс управления с обратной информацией состояния для мобильного робота на колесах. В этой модели используют контактный датчик с обратной информацией на основе контроля погрешности расстояния и угла отклонения между направлением движения робота и касательной линии стыка в точке сварки, рис. 3.

\ roller \rr.'v .'у. >\

; \ -V \

\—Ч ИЛДГ

.>-"**С|1 .о

Рис. 3. Модель определения погрешности

С заданной определенной скоростью погрешность расстояния стремится к нулю через большое время (Юс.).

В работе выполнена оценка качества моделирования с применением нечеткого Fuzzy закона (рис. 4). При сварке по прямолинейной линии робот выполняет сварку со стабильной скоростью, погрешность отклонения достаточно маленькая (меньше 0,3 мм).

Fuzzy controller

Object controlled

Sensors

Рис. 4. Схема нечеткого комплекса управления

• Группа доцента к.т.н Нгуена Тана Тьена (в государственном политехническом университете г. Хошимин) изучает и исследует технологию сварки угловых швов с использованием дуги в качестве датчика. Они положили в основу то явление, что в процессе сварки ток мало изменяется в зависимости от расстояния между сварочной головкой и нужным сварочным швом, т.е. от вылета. Это явление позволяет определить достаточно точно линию сварки. Этот принцип отражен на рис. 5 в следующих вариантах:

Варианты с колебанием электрода поперек шва 1 2 3

состояние сварочной

ГОПОНКИ

сила тока СЕЗрКИ

м

SV \

1/

N-r-i

Рис. 5. Принцип поиска линии сварки с использованием дуги в качестве датчика 1-Без отклонения, 2 - Правое отклонение, 3-Левое отклонение

Процесс поиска линии сварки исполняется только через ток сварочной дуги без какого-либо датчика. Контроль сигналов от изменения тока сварочной дуги становится более трудной задачей при этом способе, так как в этом случае обычно бывают разные помехи.

• Работа Чунга Тана Лама, Буй Чонга Хиеу и Нгуена Тана Тьена с использованием видеокамеры как датчика: камера фотографирует эквидистантную линию сварки. (линию, нарисованную параллельно нужной линии сварки) по частям, затем робот определяет погрешность положения между нужной точкой и следующей точкой сварки. После этого по принципу Ляпунова определяются значения угловой и линейной скорости центра робота и дальше - угловая скорость каждого колеса. Однако этот способ также имеет недостатки: высокую цену апаратуры; линза видеокамеры быстро загрязняется и тогда уменьшается точность работы робота, что снижает качество получаемых сварных швов.

В третьей главе выполнена разработка модели мобильного сварочного робота с использованием нечеткого Fuzzy закона управления с регулятором PID. В модели включается контактный датчик расстояния с обратным сигналом скорости.

Робот имеет 4 колеса. Два ведущих находятся поперек в середине робота, рис. б; два пассивных установлены: одно впереди и одно сзади робота, два - пассивные, шарикового типа, не показаны на схеме. Поворот робота осуществляется за счет разно-

9

сти угловых скоростей двух основных колес. С этой структурой робот может мобильно передвигаться и свободно изменять направление и поворачиваться.

С целью улучшения стабильности скорости сварки датчик измеряет и передает в блок управления два следующих сигнала погрешности:

- отклонение положения сварочной головки от нужной точки сварки;

- значение мгновенной скорости в точке касания между сварочной головкой и линией сварки.

Если использовать только датчик расстояния, то по этой модели мы не сможем различить, когда робот движется с тенденцией отхода от линии сварки (ф > О) или когда робот движется с тенденцией сближения с линией сварки {<р<0)-

Рис. 6. Существующая схема оси датчика, проходящая через центры колес, вид в плане.

Предлагаем более простой вариант для модели робота (рис. 7). Датчик сдвинут на расстояние Ь от прежнего положения, рис. 7а. В этом случае возможны три положения - а, Ь, с

.1* г.

(а) (Ь) (с)

Рис. 7. Предлагаемая схема. Датчик сдвинут, ось датчика и ось, проходящая через центры колес, параллельны.

Для проектирования комплекса управления составим уравнение связи между угловой скоростью двух ходовых колес правого^, левого о)и , линейной скоростью V

и угловой скоростью со центра робота:

'1/г Ь/г- V

1/г ~Ь/г_ со

Так как робот движется со скоростями у, СО, то скорость сварочной головки У| определяется как:

где. V , - ско|Х)сть центра колеса датчика по направлению к центру робота:

V , - тангенциальная скорость от вращательного движения вокруг центра робота.-Имсем:

1 " И____(3.3).

Определим проекцию скорости сварки у на

направление линии движения, равную разности между проекциями двух скоростей vld и p на

направление линии сварки:

К' = Krcosf,~v«2cas(y + a) = v.cos <р-ю.4\г + /i2.cos(^ + a) (3-4).

При определенном значении со и скорости сварки у" = const > v определяется по следующей формуле:

Рис. 8. Схема расчета скоростьи

_ К" + öi. cos(i? + а)

COS I-p a = arcsin

где

W7I!

Использование PID контроллера и нечеткого Fuzzy контроллера позволяет управлять процессом и получить нужные реальные значения скорости сварки и расстояния от робота до линии сварки, причем погрешность расстояния е не должна превышать ± 1мм.

График передаточной функции в модели робота обычно имеет вид равнобедренного треугольника, так как координаты центра могут быть определены без вычисления интеграла Для того, чтобы устранить вычисления интеграла в полной мере, применяются раскрытия нечетких элементов при е е [-0.5, 0.5] и высшей степени, если

ее[-0.5, 0.5].

Чтобы сократить или уменьшить погрешность скорости е„ скорость сварки v,„ корректируется путем корректировки значения скорости центра робота v с помощью PID контроля. Входной сигнал - е„, выходной - V0. Имеем:

v = kI!.ev+krdev + k<l. Je,, (3.8),

e..(0-e„(i-1) (3.9),

где

der(i)--

Д t

Jev(i)= J4(/-l) + ev(0

(3.10)

Коэффициенты к/ь к„ к,, определяются на практике. В работе выполнено имитационное моделирование комплекса управления с помощью пакета МаНаЬ, рис. 9.

Рис. 9. Имитационная модель комплекса управления сварочным роботом.

Эксперименты по приварке моделей гофрированных конструкций переборок к плоскому полотнищу были проведены с 06.2007 по 05.2009 в лаборатории государственного политехнического университета и на судостроительном заводе Хонг Ха во Вьетнаме. Всего эксперименты проводились на 12 моделях конструкций. Образцы, используемые для сварки в эксперименте, - два стальных листа толщиной 5 мм. Плоская пластина располагалась горизонтально, волнистая гофрированная пластина расположена перпендикулярно первой. Имитационные и экспериментальные результаты представлены на рис. 10, 11,12, 13 и в таблице.

мм

Рис. 10. Фактическая и имитационная траектория линии сварки

20 40 60 Е0 103 120 140 160 180 200

Рис. 11. Расчетная погрешность расстояния от робота до линии сварки

"О 10 20 30 43 50 60 ТО Ю Ю 10)

Рис. 12. Погрешность скорости сварки

Таблица: Параметры имитационного моделирования и эксперимента

Параметр Обозначение Значение Единица

Подбираемый интервал времени 1/1 10 (ТС

Избранная скорость сварки У, 8 мм/с

Длина сварочной головки ¿0 0,15 м

Расстояние между ведущими колесами Ъ 0,105 м

Радиус колеса г 0.025 м

Рис. 13: Обратецсвариваемых деталей до и после сварки

Из анализа полученных швов, графиков контроля погрешностей расстояния и скорости, рис. 14, видно, что:

Рис. 14.: График сравнения экспериментальной погрешности расстояния с действительной траекторией сварки и скорости.

• погрешность расстояния (или амплитуды сварки) находится в зоне от -0,2 до 0,1 мм, что вполне удовлетворяет требованиям сварки судостроительных конструкций. Робот хорошо определяет линию сварки, следует и варит по заданной траектории. По сравнению с допускаемой погрешностью (до 0,5 мм), полученная фактическая погрешность расстояния (или погрешность амплитуды сварки) мала.

• погрешность скорости, которая выражается на графике рис. 15, хотя находится в зоне от 5 до 10 мм/с, имеет среднее значение 8 мм/с. Это объясняется тем, что разрешение кодера не большое. Чем больше значение разрешения кодера, тем меньше погрешность. Кроме того, короткий интервал времени тоже влияет на точность контроля скорости. Практический эксперимент показывает, что скорость сварки удовлетворяет техническим требованиям.

В четвертой главе выполнен синтез робастной системы управления положением горелки относительно стыка сварочног о робота Синтез показал, что такие системы позволяют контролировать положение электрода относительно стыка непосредственно в области сварки, нечувствительны к превышению размеров кромок и изгибу конца электрода и позволяют вести сварку в труднодоступных местах, что особенно важно в условиях судостроения.

Использование сварочной дуги в качестве датчика позволяет получить информацию о фактическом положении свариваемого соединения, а в некоторых случаях и о ширине зазора или разделки в зоне сварки. В качестве информационного параметра используется ток или напряжение дуги в зависимости от вида характеристики источника питания. При пологой характеристике основная информация содержится в величине тока, а при крутопадающей - в напряжении дуги. Сканирование дуги поперек линии соединения при сварке угловых швов (рис. 15) позволяет определить смещение среднего положения оси электрода как в поперечном направлении (Уэ), так и вдоль оси электрода (гэ).

Математическую модель процесса сварки как объекта управления в задаче поиска стыка представим в виде двух звеньев (рис. 16): нелинейного I, описывающего разделанный или угловой стык, и линейного II, характеризующего динамическое процессы в сварочном контуре.

а = А1эп>«:и

1 - горелка; 2 - свариваемые элементы

Рис. 15 Схема сканирования электродом линии соединения пои сварке угловых швов.

Рис. 16. Математическая модель процесса сварки

Они содержат переменные: А[ - амплитуда поперечных колебаний электрода; Ю1 - угловая частота колебаний;

Ья- боковое смещение горелки (дуги) относительно оси стыка; Д1д - колебания длины дуги;

а, . р) - углы между осью, перпендикулярной электроду, и кромками стыка;

кд - коэффициент передачи дуги;

кц. Тц - коэффициент передачи и постоянная времени источника питания: kcm - коэффициент саморегулирования (стабилизации) дуги по току.

Звено I можно описать системой уравнений вида:

Л /„ = - (h0 sina¿+ A;sin aismcú,t) при A¡smiD,! > - h„ (4.15).

/А4 = - (h,¡ sini^r +¡3J + A,sin (л+fl/Jsinai,/) при A/sincOfl < - Л,,

Звено II имеет следующее описание:

d2AI _ dAÍ ., dAlj,

(4.16),

dt2 dt dl где _ Tu и j _ 1

' W« 2 Wc»

Постоянные времени, характеризующие процесс саморегулирования дуги и инерционность источника питания;

А/ - отклонение сварочного тока от нужного значения в рабочей точке; к - U кс,„ коэффициент передачи звена II.

При синтезе системы управления звенья I и II удобно рассматривать как звенья с модулированным сигналом (роль несущей частоты играют поперечные колебания электрода), так как из анализа уравнений (4.15) и (4.16) следует, что смещение горелки приводит к появлению гармонической составляющей в сварочном токе Л/, причем фаза этой гармоники при смещении на противоположную кромку меняется на 180°. При движении строго по стыку гармоническая составляющая на частоте поперечных колебаний отсутствует.

Передаточную функцию всей системы, состоящей из звеньев, с учетом передаточной функции по огибающей сварочного тока, запишем

к (4-23)

ЩЛ) =

и (Л) л(Г,л + + ixrvA +1)

где к — кэ.к„ф ,ксф ,к„р ,ксу ,ксд ,кус - коэффициент усиления системы, иус - входной сигнал напряжение на входе усилителя,

исф - выходной сигнал - напряжение на выходе сглаживающего фильтра, (рис. 17), т.е.

Т3 = 0,008 с, Т„ф = 0,02 с, Тсф = 0,03 с, 1^ = 0,12 с, к = 2,4 мм/(В.с).

til

Uye ОУ Щф

Рис. 17. Объект управления

Здесь технологический процесс представлен как объект управления, где Т -внешнее неконтролируемое возмущение: колебания питающего тока сети; геометрические особенности сварочного стыка; тепловые деформации сварки, вследствие чего

геометрически изменяется шов; неоднородность металла.

В связи с этим передаточную функцию (4.23) можно представить в виде двух частей, в первой из которых объединены относительно малые постоянные времени Т„ Т„ф, Тф во второй -на порядок большие Тщ,

IV(Л) - и"'М) -_!__<4'24>

и,М) (Т+ ЩТ„фЛ + + 1) +

Для решения поставленной задачи воспользуемся законом робастного управления, именно:

иО) = -вТ(Р)у(1) (4.25),

где у - оценка сигнала у(0, полученная с наблюдателя

!=р0х + н(у-7), (4'26)'

В связи с тем, что передаточную функцию (4.24) ввиду малости ее постоянных времени можно рассматривать как функцию 2-го порядка, и ввиду того, что она является устойчивой (робастный закон управления предлагается для стабилизации неустойчивого объекта), выберем полином

Т(Р) = 15Р + 2 и число 81 =0.2. Параметры фильтра оценки (4.26): Н= 3 ,Д= 0.01, т.е. закон управления имеет вид

х = 300(7 -у) ,}' = х] ; и = —0.2(2х1 +15 х,). (4.27)

Очевидно, что закон управления технически реализуем, т.к. содержит известные или измеряемые величины. На рис. 18, приведена структурная схема предлагаемой робасгной системы управления.

Рис. 18. Структурная схема робастной системы управления

На рис. 19 приведены результаты моделирования - показаны изменения выходного сигнала и сигнала управления.

У и

■¿.ь О

г -0.2

1.3 -0.4-

1 -0.6

0.5 -0.8

. t .......... ......... .

0 0.4- О.в 1.2 1.6 е 0 0.4- О.в 1.2 1.6 £

Рис. 19. Траектории выхода и управления для системы управления слежения за стыком

Квазиоптимальный закон управления системой слежения за стыком был получен Клюевым в виде:

и.......= -signlK,11,^0) + А>„;,_,(/) 4 КгЩ1) + A'JV(/ -Ti 2) + А\1У(/ - г) +

+ к, [*>„,,,(') + + КДО + ^"'С - Г/ 2) +

+ KJVU - г)]- |Л'6»,.,,,(')+ *>„,,><') + KsWU)+K,¡Y(t - Т/2) + K10W(/ - г)|| Переходной процесс квазиоптимального регулятора приведен на рис. 20 а).

-0.5

\ '

-t,c

О 0.4 0,8 1-2 1.6 £ О 0.5 1 1.3

а) б)

Рис. 20. Переходные процессы в квазиоптималыюй системе слежения за стыком

Для сравнения на рис. 206) представлен переходной процесс, полученный нами при использовании робастного закона управления, - результат нагляден: время переходного процесса меньше, что отчасти связано с тем, что при синтезе робастного закона управления использовалась неупрощенная модель. А если сравнить схему предложенной системы управления на рис. 19 и квазиоптимальной, (Клюева В.А.), то вывод также очевиден: структура робастного закона управления значительно проще, что является существенным преимуществом.

В пятой главе выполнена методика автоматического определения параметров режимов дуговой сварки толстолистовых судовых конструкций при использовании робототехники и автоматики.

- В перлон части пятой главы была рассмотрена методика расчета режимов сварки при двухдуговой сварке.

Расчет параметров режима двухдуговой сварки угловых швов основан на условии, что площадь поперечного сечения направленной части углового шва, равная 'Л к/к3 (к), к2 - катеты углового шва), слагается из долей от наплавки первой Г„у и второй Ги2 дугой, т.е.

Я, = + ^ (5.1).

Каждую из указанных долей можно определить по уравнению

(5.2),

F„r-

F v

-^-(l-y/)

где Г„, н \\1 - площадь поперечного сечения и скорость подачи электродной проволоки ¡'-й дуги соответственно; — скорость сварки; у/ - коэффициент, учитывающий потери электродного металла на угар и разбрызгивание.

(5.3),

v*¡ - А + p¡j:l¡)

где у, и II,, - плотность тока и эффективное падение напряжения в приэлектродной области г-й (первой или второй) дуги, р; - удельное сопротивление материала /-го (первого или второго) электрода; /, - вылет электродной проволоки из токоподводя-

щего мундштука /-й (первой или второй) сварочной горелки: у - плотность материала электрода (у," у: - у ), Нк - теплосодержание металла электродных капель.

После подстановки уравнений (5.2) и (5.3) в уравнение (5.1) и необходимых преобразований получим при - О /1В)

где и /,„, - сварочный ток первой и второй дуги соответственно; О - коэффициент, определяющий как долю от /„, (О ~ 0.4 1,05),

- площадь поперечного сечения 1-го (первого или второго) электрода. Решив уравнение (5.4) относительно с учетом / , \

Рх11 | д2 Рг12 \ У

{/,, + Ои12- с = к)кг у уН ; при чем !се> 0 2(1

получим Л,= -Ь + ^Ь2+4ас (5 5)

2а

Затем можно определить

[„2=П1св, (5.6). Тогда напряжение первой дуги при сварке под флюсом

г7„, = 0,02/„, + 29-2,54, (5.7)

и в углекислом газе

и„, = 0,041св1 + 26- 10\'(с/,,) (5.8), а также напряжение второй дуги при сварке под флюсом

и„2 = 0,025 /„, + 29 - 2,5(/,_1 (5.9)

и в углекислом газе

¿/м2 = 0,045 1св2 + 26 - 10\'((/,2) (5.10). Исходным условием расчета параметров режима сварки стыковых швов без разделки кромок является положение о том, что площадь проплавления Г„р пропорциональна суммарной погонной энергии сварки, т. е.

Рщ'= ТГ~0М|+7М2) (5Л1)'

МУСВ

где г}г г]2 - полные тепловые коэффициенты полезного действия (КПД) соответственно первой и второй дуги, ql. д2 - мощность первой и второй дуги соответственно: = 1„,исе1 , д, = /„;(/„,

После решения уравнений относительно 1т1 получим, что при сварке под флюсом

-Ьф^Ьф2-4афсф (5Л2))

ч

при сварке в углекислом газе:

Г., - -ьг+т]ь, 2 ~4аг.с,~

(5.13).

2 аг

При этом входящие в уравнения (5.12) и (5.13) коэффициенты аф = (0,02ц, + 0,0250" //,), Ьф = [(29 - 2,5^,) г,, + £>[(29 - 2,54;) >ь], сф = АЛ,/^, .• а, = (0,04/7/ + 0,0450" Ь, = [(26 - 10>/</,, ) + 0(26 - 10<с1,2 ) //,], с, = .

Расчетные значения и Р„,К, определяли с учетом приведенной на рисунке 22 модели шва:

Г,,, = <.>(/;„,,-0,1075«)-6/1,,, (5.14)

Размеры стыковых швов для сварки под флюсом определяют в соответствии с ГОСТ 8713—79, а в углекислом газе — ГОСТ 14771—76.

е

(s - толщина свариваемых пластан, е - ширина шва, b - ширина зазора, h„p - глубина проплавления, равная при односторонней сварке .г, при двусторонней - 2j/3, г- радиус проплааления,

равный е/2, h - глубина погружения дуги в сварочную ванну, g - выпуклость шва) Рис. 21. Расчетная модель стыкового шва

После определения ILtsI рассчитывали Jcs2, ULel и Uœ> по уравнениям (5.6), (5.7) и (5.9) при сварке под флюсом или по уравнениям (5.6), (5.8) и (5.10) при сварке в углекислом газе.

В процессе работы была создана программа расчета на языке Delphi.

Предлагаемую методику можно использовать и для однодутовой сварки, принимая D = 0. При сварке стыковых швов с разделкой кромок расчет следует вести не по F„p а по F„

Во второй части пятой главы предложена методика автоматического определения параметров режима дуговой сварки толстых листов судовых конструкций встык двусторонними швами при использовании робототехники и автоматики. Методика основана на принципе суперпозиции.

При производстве сварных толстолистовых конструкций соответствующие стандарты (например, ГОСТ 14771—76) рекомендуют применение стыковых соединений (в том числе и без скоса кромок) с двусторонними швами (рис. 22). При этом глубина зоны проплавления h.каждого шва должна составлять 2/3 толщины лирта s. При этом давление на поверхностях толстых листов считают адиабатическим, а для учета влияния отраженной от них теплоты на нагрев таких листов вводят фиктивные источники теплоты в точках 02, 03 и т. д. (рис. 23). Тогда температура нагрева металла, например в точке А, расположенной по оси Z, будет равна сумме трех (как минимум) слагаемых:

ТЛ = Т, + Тг + Т3 (5.15),

где, Tj, Г?, Т; - температуры от действия источников теплоты в точках О,, 02, 03 Расчет по предлагаемой методике заключается в определении погонной энергии сварки о = Îil. , обеспечивающей заданную глубину проплавления h = _ s, когда

" п ' -у

V 3

температура Tmax нагрева металла в точке А, равная температуре его плавления Т„, становится максимапьной в момент времени t/m достижения температурой Tt макси-

матьного значения Т1т. Тогда вместо равенства (5.15) получим Тл = Т„„ т Т2 + Г,

(5.16)

1 \ .<> " 1 1 1 . /

1 ''' f / -С " i

' А

/ i > / 1 \ / ' 1

Рис. 22. Вид сварного соединения с двусторонний швами

Рис. 23. Схема применения принципа суперпозиции при расчете нагрева толстой пластины

Если, используя принцип суперпозиции, рассматривать нагрев массивного (бесконечного) тела мощными быстродвижущимися источниками теплоты (реальным в точке Oi и мнимыми в точках 02 и 03), то для определения Т,„„ Т2, Т3 и t,m получим следующие уравнения:

Т = 2qп

Т, =

Чп

ехр(-

_ Чп

„2

2ж/„

ехр(--r-l—),tlm=r//4a

4 at.

-". лесгг{- "2 2netlm " AatJ 3

Здесь TIm — максимальная температура нагрева металла в точке А теплотой реального источника, находящегося в точке 0:\

Т2, Т3 — температура дополнительного нагрева металла в точке А от мнимых источников теплоты, действующих в точках 02 и 03 в течение времени /,,„ соответственно; t,m - время наступления максимальной температуры Tlm в точке А, отсчитываемое с момента прохождения источником теплоты плоскости, в которой находится точка А (в любой другой момент времени Тл < Т„); q„ — погонная энергия процесса сварки;

гь r2, гj — расстояние до точки А отточек Oh 02, 03, равное 2j/3, 4s/3 и 5s/3 соответственно;

Л, су - теплопроводность и объемная теплоемкость металла; а - коэффициент температуропроводности, равный А/су; е-натуральное число. Решая систему уравнений, получим

qn=\,82c,Tj. (5.17).

С другой стороны, qn можно определить по уравнению связывающему между собой технологические характеристики источника теплоты - сварочной дуги (ток / и напря-

жение дуги U):

Ч^Ш. v

(5.18).

Для сварки в среде защитных газов:

(/=0,04/+ 26 -10(/3ш . (5.19). Для сварки под флюсом:

и = 0,021+29-2,5с10 . (5.20). При совместном решении уравнений (5.17) и (5.18) с уравнением (5.19) или (5.20) получим уравнение для определения сварочного тока:

1 = (-п + ОГ - 4тр)' :)/2т (5.21),

в котором т. п. р - коэффициенты, зависящие от способа сварки. При сварке в защитном газе

т.- 0,04, «. = 26-Юс/,1'2 , „ _1-31г т V*2 ■

РI ~ п

пш

При сварке под флюсом

т,,г 0,02, пф = 29 -2,54. р = Шс т >

пяФ

где /7,, - эффективный КПД нагрева изделия теплотой дуги, который зависит от способа сварки; с/, - диаметр электродной проволэки.

ГГо системе уравнений (5.19-5.21) с учетом всех коэффициентов была составлена программа автоматического расчета режимов сварки и разработана методика определения оптимального режима сварочного робота при сварке судовых листов и конструкций. Результаты расчетов выводятся на экран компьютера в виде таблицы и графика зависимости силы тока (или напряжения) от толщины металла при разных скоростях сварки и разных диаметрах электродов.

Для проверки этой программы и методики был проведен эксперимент с роботом-автоматом \VENZLAFF на заводе «Астраханское Судостроительное Производственное Объединение» (АСПО), (рис. 25). Центральная заводская лаборатория и судо-корпусный цех 101 завода АСПО выполнили радиографический контроль образцов швов соединений корпусной стали СтЗпс толщиной 8-14 мм, сваренных с разными скоростями сварки и электродами разных марок.

Согласно заключениям центральной заводской лаборатории АСПО все полученные швы годны, дефекты не обнаружены, получены максимальные оценки согласно требованию Российское морского регистра судоходство и ОСТ5.9139-81.

ЗАВИСИМОСТЬ СИЛЫ ТОКА ОТ ТОЛЩИНЫ МЕТ АЛЛА

Рис. 25. График зависимости силы тока от толщины металла при <1, = 5 мм"

Результаты экспериментов, приведенные на графике рис. 25 в виде точек, подтверждают данную методику.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты диссертационной работы состоят в следующем:

♦ Предложено решение и драйвер для мобильного сварочного робота.

♦ Для проверки теории был проведен эксперимент по сварке моделей корпусных конструкций, выполненных из листовой стали толщиной 5 мм. Практические результаты показали, что предложенный способ управления годен, допустим и рекомендуется применять на практике.

♦ Реализована возможность поиска линии сварки произвольного типа для управления мобильным сварочным роботом. Управление перемещением сварочной головки по заданной траектории осуществляется с малой погрешностью и достаточной стабильностью скорости сварки.

♦ Выполнено исследование управления сварочным роботом - манипулятором. Предложенная структура робастного закона управления им значительно проще существующей системы квазиоптимального слежения. Система управления сварочной головкой может быть рекомендована для автоматической сварки монтажных швов блоков и секций корпусов судов.

♦ Получено решение задачи наведения сварочной головки на линию сварки и управления ее движением.

♦ Разработаны методики расчета параметров и режимов сварки судостроительных конструкций при использовании робототехники и автоматизации, для чего составлена программа расчета, позволяющая быстро определять параметры и режимы сварки стыковых и угловых швов и улучшить качество полученных швов, сократить время и трудоемкость процесса сварки до 20% за счет сварки листов без обрезки кромок заготовок соответственно требованию ГОСТ 14771-76 для листов толщиной до 20 мм.

♦ Методика расчета реализована в виде компьютерной программы Autorastret 1.0, заявка на которую подана в сентябре 2008 на завод Астраханского Судостроительного Производственного Объединения АСПО и в апреле 2009 на судостроительный завод Хонг Ха Социалистической республики Вьетнам. Работоспособность методики подтверждена экспериментами, выполненными на робототехническом комплексе WENZLAFF W300/ IP528, 1Р736ЛР528 АСПО, а также мобильным сварочным роботом Вьетнама.

♦ Правильность теории и результатов исследования подтверждены на практике, что показано в акте внедрения их на судостроительном заводе Хонг Ха - Хайфон Социалистической республики Вьетнам.

♦ Работа имеет практическую ценность, так как выполняется в рамках осуществления государственной программы СРВ: изучение, создание и ёозможность применения мобильного сварочного робота в судостроении, тема№ 956, код КС.03/06-10.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах: В журналах по списку ВАК:

1. Нгуен Доан Кыонг. Особенность роботизации сварочного производства в судостроении / Нгуен Доан Кыонг, В. Н. Лубенко // Вестник АГТУ, 2008-№ 2.-е. 149-155

2. Нгуен Доан Кыонг. Расчет параметров режима дуговой сварки толстых листов встык двусторонними швами при использовании робототехники и автоматики / Нгуен Доан Кыонг, В.Н. Лубенко // Вестник АГТУ, 2008-№ 5.-е. 69 - 73

3. Нгуен Доан Кыонг. Совершенствование процесса сварки угловых швов кривых и гофрированных конструкций судна мобильным сварочным роботом /

Игусн Доан Кыонг. В.Н. Лубенко // Вестник АГТУ, 2009-№ 2.-е. 66 - 72.

4. Мгуен Доан Кыонг. Автоматическое определение режима при роботизированной двухдуговой сварке угловых и стыковых швов / Нгуен Доан Кыонг. В.И. Лубенко// Вестник АГТУ, 2009-№ 2.-С.60-66

5. Нгуен В.Х. Анализ элементов формы корпуса вьетнамских морских рыболовных судов / В.Х Нгуен, Д. К. Нгуен // Вестник АГТУ, 2009-№2.-с. 56-60

6. Нгуен Доан Кыонг, Управление мобильным сварочным роботом с помощью датчика расстояния / Нгуен Доан Кыонг, В.З.Ф. Нгуен. В. Н. Лубенко//Датчики и системы - №5. М. 2009, с.44-47.

В иных изданиях:

7. Нгуен Доан Кыонг. Особенность роботизации и математическое описание процесса сварки в судостроении // Вьетнамско-российский журнал «Наука и сотрудничество 2008» - М., 2008 - с. 182-189

8. Nguyen D. С. Phuong Pháp xác dinh các thóng so han tói un trong quá trinh hán nói tiép tám vá hán chi tiét vó, úng dung cóng nghe hán robot trong cóng nghiép táu thúy. Tap chi khoa hoc vá hgp tác Viét Nga 2008 / D C. Nguyen, N.H. Bui // Matx-cova 11.2008. trang 190- 196.

(Нгуен Доан Кыонг. Способ определения оптимального режима сварочного робота при стыковой сварке листов и сварке конструкции секции судов. Вьетнамско-российский журнал «Наука и сотрудничество 2008» / Нгуен Доан Кыонг, Буй НгокХай //М. 2008 с. 190- 196.)

9. Нгуен Доан Кыонг. Программа расчета параметров режима сварки секции судов на языке Delphi / Нгуен Доан Кыонг, В. Н. Лубенко // Перспективы использования результатов фундаментальных научных исследований в судостроении и эксплуатации флота Юга России: Сборник материалов международного научного семинара - Астрахань: Изд-во АГТУ, 2009. - С. 52-56

10. Нгуен Доан Кыонг. Робастная система управления положением горелки относительно стыка сварочного робота в судостроении / Нгуен Доан Кыонг // Сборник АГТУ «Наука поиск», 2008 - с. 163-166

Подписано к печати «23» октября 2009 г. Заказ № 730, Тираж 100 экз. Типография АГТУ, 414025, г. Астрахань, ул. Татищева 16

СОДЕРЖАНИЕ.

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СУДОВЫХ КОРПУСНЫХ КОНСТРУКЦИЙ СВАРОЧНЫМИ РОБОТАМИ.

1.1 Анализ технологичности и способов изготовления конструкций корпусов крупнотоннажных судов.

1.2 Обзор состояния и перспективы развития средств автоматизации сборочно-сварочного производства в судостроении.

1.3 Обзор состояния систем программного обеспечения и адаптации роботизированных систем для дуговой сварки.

1.4 Цель и задачи исследований.

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ ПРОЦЕССА РОБОТИЗАЦИИ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА В ПРОМЫШЛЕННОСТИ И В СУДОСТРОЕНИИ

2.1 Особенность роботизации сварочного производства в промышленности и в судостроении.

2.2 Требования к роботизации сварки в промышленности и в судостроении.

2.3 Обзор существующих исследований мобильных сварочных роботов

2.3.1 Практические работы исследования исследования о мобильных сварочных роботах в мире.

2.3.2 Практические работы исследования мобильных сварочных роботов, осуществленные во Вьетнаме.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА НЕЧЕТКОГО ЗАКОНА УПРАВЛЕНИЯ МОБИЛЬНЫМ РОБОТОМ ДЛЯ СВАРКИ КРИВОЛИНЕЙНЫХ УГЛОВЫХ ШВОВ И ПРОВЕРКА ЕГО ХАРАКТЕРИСТИКИ НА МОДЕЛИ

3.1 Цель.

3.2 Моделирование системы.

3.2.1 Модель робота и способ постановки датчики.

3.2.2 Постановка задачи.

3.3 Определение закона управления и моделирования.

3.3.1 Закон управления.

3.3.2 Результат моделирования.

3.4 Эксперимент.

3.4.1 Оборудование, применяемое в эксперименте.

3.4.2 Программа осуществления закона контроля.

3.4.3 Результаты экспериментальных исследований.

5.1.2 Постановка задачи.117

5.1.3 Разработка алгоритма расчета.118

5.1.4 Создание программы расчета.122

5.2 Методика автоматического определения параметров режима дуговой сварки толстых листов судовых конструкций встык двухсторонними швами.126

5.3 Основные выводы по главе 5.135

ЗАКЛЮЧЕНИЕ .136

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.138

ПРИЛОЖЕНИЕ.144

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

Сокращения:

РТК - робототехнологический комплекс для дуговой сварки ; CAD-система компьютерного проектирования;

MAG-сварка плавящимся электродом в среде активных газов и смесей; "оп-Нпе"-программирование методом обучения; "off-line''-аналитическое программирование;

DnV - классификационное общество Дет норский Веритас (Норвегия);

ABS - классификационное общество Американское бюро судоходства (США);

GL- классификационное общество Германский Ллойд (Германия);

LR- классификационное общество Регистр Ллойда (Англия);

BV- классификационное общество Бюро Веритас (Франция);

MRS- классификационное общество Морской Регистр России;

EN-европейские стандарты;

DIN-германские стандарты;

ISO-международные стандарты;

IASC-Международное объединение классификационных обществ;

СУ-система управления РТК;

ССП - сборочно-сварочное производство

Индексы: г.- сварка в защитном газе; ф.- сварка под флюсом; пр.- программирование; п.пр.- подача электродной проволоки; д.- сварочная дуга; ст.- стыковые сварные соединения; у гл.- угловые сварные соединения; э.- электродная проволока;

Остальные сокращения, условные обозначения величин, надстрочные подстрочные индексы разъяснены в тексте.

Введение

Актуальность темы. Выход продукции судостроения Вьетнама на мировой рынок обусловил необходимость повышения технологического уровня сборочно-сварочного производства, в том числе, в отношении ужесточения требований к качеству металлоконструкций и снижения трудоемкости корпусных работ. Производство крупногабаритных судовых корпусных конструкций характеризующееся малой серийностью и многономенклатурностью, относится к наиболее трудоемким и сложным видам судостроительных работ.

По исследованию [6] сварные тавровые балки занимают примерно 20% общего веса металлического корпуса судна. Длинные балки по весу занимают около 60% от общего веса тавровых балок. Предельные значения длин сварных тавровых балок составляют от 2 до 12 м. Кроме того, в судостроении процесс сварки составляет иногда до 60% трудоемкости постройки корпуса. Количество сварных стыковых швов листов наружной обшивки невелико, но трудоемкость достаточно велика из-за большой суммарной длинны линий соединения. Листы, применяемые в судостроении, имеют большую толщину, что также увеличивает трудоемкость сварки.

Низкий уровень механизации технологических процессов указывает на необходимость вооружения производства производительным оборудованием и создания совершенных технологических процессов, что основывается на следующих результатах исследования:

1. Только 24% рабочих ССП верфей СРВ работают механизированным инструментом и их труд составляет лишь 14% трудозатрат.

2. Степень охвата сварщиков механизированным трудом составляет 33%, а уровень механизации сварочных работ 33%. Точность при ручной резке металла не позволяет использовать существующие методы высокомеханизированной сварки.

В настоящее время сборочно-сварочное производство (ССП) занимает до 47% трудоемкости постройки корпуса и до 23% трудоемкости постройки судна.

Характерно, что от 70 до 100% сварочных операций в производстве подобных конструкций автоматизировано и осуществляется с применением сварки в среде защитных газов или под флюсом [3, 4].

Так как применение сварочных роботов в сварке станет актуально и выгодно.

Роботизированные системы для сварки в промышленно-развитых странах составляют в среднем около одной трети всех эксплуатируемых роботов [И]. Рост нехватки квалифицированных сварщиков обусловил устойчивую тенденцию повышения роли роботов для дуговой сварки [11,14,15]. Так, в Японии парк эксплуатируемых роботов для дуговой сварки вырос с 30 ООО в 1989 году до 53 ООО в 1996 году [11]. В США к концу 2001 года было роботизировано 18% сварочных работ [15].

Несмотря на высокий уровень роботизации в США, Японии и странах Западной Европы, роботизированная сварка при изготовлении корпусов судов составляет не более 1-2% [15]. По мнению концерна ЕБАВ, существующие ограничения привели к тому, что в судостроении роботизация сварки является «только самым перспективным направлением» [18]. Во Вьетнаме до 2006 г. сварочные роботы и автоматы являлись предметами «роскоши», так как их вовсе не применяли, хотя они были очень нужны. Существуют разные решения, разные типы роботов для судостроения, но эти зарубежные роботы дорогие, а рабочая сила во Вьетнаме дешева, поэтому не выгодно их покупать.

Поэтому разработка способов управления, создания этих роботов и разработки условии применения их в судостроении является актуальной проблемой для судостроения.

Связь с научными программами. Диссертационная работа включает разработки, выполненные в соответствии с планом выполнения приказа 956/(^В-ВКНСК министра научно технической промышленности от 11.06.2007 исполняется государственная узловая тема «Исследование, развитие и применение автоматизации и робототехники» периода 2007-2010 гг.; направление: «Исследование и создание самоходного сварочного робота для судостроения Вьетнама». [Приложение 1]

Цель работы. Основной целью работы является совершенствование процесса сварки судокорпусных конструкций на базе РТК для дуговой сварки.

Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:

1- разработать анализ процесса развития, применения сварочно-робототехники в мире, процесса роботизации сварки во Вьетнаме, а также работы в исследовании процесса роботизации судостроения Вьетнама.

2- разработать способы осуществления управления сварочным роботом, алгоритмы, управления вьетнамским самоходным роботом для сварки судокорпусных крупногабаритных конструкций;

3- разработать закон управления манипуляторам сварочного робота и оценить с существующими способами;

4- разработать алгоритмы расчета параметров и технологические рекомендации режимов сварки судокорпусных конструкций при использовании робототехники в судостроении, выбору эффективных сварочных материалов и режимов для роботизированной сварки угловых и стыковых швов.

Научная новизна.

1. Впервые выполнено исследование состояния процесса роботизации сварки судостроения СРВ в целом и его сборочно-сварочного производства в частности;

2. Усовершенствован метод и закон управления мобильным сварочным роботом для сварки судокорпусных конструкций путем комбинации нечеткого интеллектуального Fuzzy закона с классическим контроллером PID.

3. Усовершенствована разработка синтеза робастного закона управления и сравнение с существующими способами.

4. Разработаны программы, методики и рекомендации по выбору параметров и режимов сварки судокорпусных конструкций при роботизации.

5. Установлены графики зависимости между параметрами режима сварки, по которому можно выбрать разные режимы сварки с разными скоростями и диаметрами электрода.

Практическая целесообразность полученных результатов состоит в разработке рекомендаций по совершенствованию процесса сварки судокорпусных конструкций мобильным сварочным роботом в лаборатории и на судостроительном заводе. Также совершенствование сварки образцов конструкции с рекомендационными параметрами режимов сварки на произвольном роботе

Внедрение результатов исследований. Основные результаты работы использованы судостроительным заводом ООО «Астраханское Судостроительное Производственное Объединение» и в лаборатории политехнического университета для учебного поведения с корпусо-металлическими листами толщиной 5 мм, также на одном из больших судостроительных заводов Вьетнама — Хонг Ха. В результате внедрения разработок трудоемкость изготовления снижается на 20-30%, повышается качество сварочных работ и улучшаются санитарно-гигиенические условия труда.

Личный вклад автора состоит в научном обосновании нечеткого закона управления сварочным роботом с использованием датчика расстояния, сравнения робастного закона управления с бывшими законами управления, откуда выявлены выводы и при применении. Кроме того, в методике определения параметров и режимов сварки при использовании сварочно-робота или автомата. С участием автора выполнены экспериментальные исследования на сварку стыковых и угловых швов с использованием вьетнамского робота и другого по подбираемым параметрам и режимам сварки.

Анализ и обоснования результатов роботы выполнены автором как лично (2 публикации), так и с участием других соавторов (8 публикаций). Основные научные результаты, выносимые на защиту.

1. Анализ состояния сборочно-сварочного производства судостроительных предприятий СРВ, состояния процесса роботизации в судостроении в мире и во Вьетнаме;

2. Анализ существующих исследований мобильных сварочных роботов, осуществленные во Вьетнаме;

3. Разработка нечеткого закона управления мобильным роботом для сварки криволинейных угловых швов и проверка его характеристик на модели.

4. Комбинация Риггу-контроля с РГО-контролем для управления мобильным сварочным роботом и результаты моделирования, сравнение с предыдущими моделями.

5. Разработка робастного закона управления, результаты синтеза и сравнения с существующими алгоритмами управления манипуляторами на модели.

6. Алгоритмы расчета и методика определения параметров, режимов сварки при роботизированной, автоматической сварке судокорпусных конструкций.

7. Разработка законов управления сварочным роботом и рекомендаций по сенсорной технологии, рекомендаций по выбору параметров и режимов при роботизированной сварке судокорпусных конструкций.

Апробация результатов работы. Материалы диссертационной работы рассматривались и докладывались: на ежегодных конференциях профессорского -преподавательского состава АГТУ (г. Астрахань, 2006-2009 г.), Международном научном семинаре г. Астрахань — 2008 г., на конференции Морского университета г. Санкт Петербурга 09.2008, на семинаре 10-ого научного симпозиума Вьетнамской научно-технической ассоциации в РФ 11.2008.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 10 научных работ, в том числе 6 работ в журналах по списку ВАК.

Структура и объем диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения, 5-и глав, заключения, списка литературы из 75 наименований и 5-и приложений. Работа изложена на 137 страницах основного текста, содержит 25 таблиц, 62 рисунка и 10 страниц приложений.

Основные результаты диссертационной работы состоят в следующем:

Предложено решение и драйвер для мобильного сварочного робота.

В сварочных работах, для проверки теории был проведен эксперимент по сварке моделей корпусных конструкций, выполненных из листовой стали толщиной 5 мм. Практические результаты показали, что этот способ управления годный, допустимый и рекомендуется применить на практике. ,

Правильностью теории и хорошие результаты исследования подтверждены на практике, что показано в акте внедрения их на судостроительном заводе Хонг Ха - Хайфон Социалистической республики Вьетнам.

Научная ценность заключается в том, что исследование дает возможность поиска линии сварки произвольного типа для управления любым мобильным сварочным роботом. Управление перемещением сварочной головки по заданной траектории осуществляется с малой погрешностью и достаточной стабильностью скорости сварки.

Работа имеет практическую ценность, так как выполняется в рамках осуществления государственной программы СРВ: изучение, создание и возможность применения мобильного сварочного робота в судостроении, тема № 956, код КС.03/06-10.

Выполнено исследование управления вторым типом сварочного робота - манипулятора

Структура робастного закона управления значительно проще системы квазиоптимального слежения, что является существенным преимуществом. Такая система управления сварочной головкой может быть рекомендована для автоматической сварки монтажных швов блоков и секций корпусов судов.

Завершен 2-ой подход решения первой задачи при применении робототехника в сварке: наведения сварочной головки и управление ей по определенной траектории, (см. глава 3)

Разработаны методики расчета параметров и режимов сварки судостроительных конструкций при использовании робототехники и автоматизации, на основе чего написана программа расчета.

Методики и расчетные программы позволяет быстро определить параметры, режимы сварки стыковых и угловых швов, улучшить качество полученных швов.

Сократить время и трудоемкость процесса сварки до 20% за счет сварки листов не требуемой обрезки кромок заготовок соответственно требованию ГОСТ для листов толщиной до 20 мм.

График зависимости параметров ( и, I, V, <5э.) позволяет варит заготовок разными параметрами, так как в приделе возможности, можно гонять скорость сварки выше, за счет чего сократить время сварки.

Методика расчета реализована в виде компьютерной программы А1йогаз1ге1 1.0, заявка на которую подана в 09.2008 на завода Астраханского Судостроительного Производственного Объединения АСПО и в 04.09 на судостроительный завод Хонг Ха Социалистической республики Вьетнам. Работоспособность методики подтверждена экспериментами, выполненными на робототехническом комплексе теЖЬАРР W300/ ГР528, 1Р736/1Р528 АСПО, а таюке на мобильным сварочным роботом Вьетнама.

Решена вторая задача при разработки условий применения сварочного робота в судостроении: методика расчета и рекомендации определения оптимального параметров, режимов сварки.

Работа внедрена на судостроительных заводах: Астраханском судостроительном производственном объединении и судостроительном заводе ХонгХа Вьетнам, что подтверждено актам внедрения и актам заключения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Бавыкин Г.В. Основы механизации и автоматизации судостроительного производства: Учебник/ Г.В. Бавыкин, В.П. Доброленский, A.B. Догадин,

2. A.C. Рашковский и др.// Л. Судостроение, 1989.-360 с.

3. Новиков И.Г. Механизация процесса изготовления криволинейных секций и требования к обеспечению их технологичности/ И.Г. Новиков, Е.С. Аграфенин // Судостроение,-1978 №1. - С.52-56.

4. Михайлов B.C., Волынкин Г.М. Повышение эффективности комплекса механизированного сборочно-сварочного производства на основе исследования технологических операций // Судостроение.-1981. №7. - С.32-36.

5. Оценка эффективности применения тонких порошковых проволок при сварке судокорпусных конструкций/ В.Ф.Квасницкий, С.В.Драган, Е.Д.Гавриленко, Н.П.Романчук, Ю.В.Солониченко, Г.М.Ивагценко, A.A. Мазур // Автоматическая сварка.-1999.-№11.-С.4-7.

6. Глозман М.К. Технологичность конструкций корпуса морских судов./ М.К. Глозман. Л.: Судостроение, 1984,- 296 с.

7. Михайлов B.C. Методика определения технологичности корпуса судна / B.C. Михайлов, E.G. Аграфенин// Судостроение.-1978.-№ 8.-С. 42.-46.

8. Аграфенин Е.С. Особенности механизированного изготовления плоскостных секций и требования по обеспечению их технологичности / Е.С. Аграфенин,

9. B.C. Михайлов // Судостроение. -1977. №6. - С.46-49.

10. Головченко B.C. Состояние разработок и внедрение комплексной механизации сборочно-сварочного производства на заводах отрасли / B.C. Головченко, B.C. Михайлов, A.M. Паллер // Технология судостроения.-1973. -№4 С.25-31.

11. Аграфенин Е.С. Проблемы роботизации технологических процессов сборочно-сварочного производства в судостроении / Е.С. Аграфенин // Технология судостроения.-1982. -№11.- С.30-34.

12. П.Тимченко В.А. Роботы в производстве сварных конструкций: современное состояние и перспективы / Тимченко В.А., Вернадский В.Н. // Автоматическая сварка. 1998. - №5. - С.55-63.

13. Потехин О.С. Автоматизация производства на итальянских верфях / О.С. Потехин // Судостроение.-1990 -№3-С.43-44.

14. Акулаев B.C. Промышленные роботы в зарубежном судостроении / B.C. Акулаев // Технология судостроения,- 1986. №9. - С. 14-18.

15. Тимченко В.А. Современное состояние и тенденции развития автоматизации и роботизации производства судокорпусных конструкций / В.А.Тимченко,

16. B.Н. Вернадский//Автоматическая сварка.-1997.-№9. С.33-39.

17. Гавриленко Е.Д. Применение гибких роботизированных систем для дуговой сварки в производстве судокорпусных конструкций / Е.Д. Гавриленко // 36. наук. пр.-Николаев: УДМТУ, 1998.- Вып. 4 (352). С. 198-20.

18. Гавриленко Е.Д. Новые рутиловые порошковые проволоки и их роль в автоматизации, роботизации производства судокорпусных конструкций / Е.Д. Гавриленко // 36. наук. пр.-Николаев: УДМТУ, 1998.-Вып.5 (353). С. 132139.

19. Technology for modern Shipbuilding // ESAB Symposium.-Stockholm. 1994.-Pt.2-p.2-50.

20. Клоос К. Применение роботизированных технологических комплексов для дуговой сварки / К. Клоос, У. Дилтей // Автоматическая сварка.- 1991. №7.1. C.5-8.

21. Тимченко В.А. Сварочное оборудование робототехнологических комплексов для дуговой сварки / В.А. Тимченко, B.C. Дубовецкий // Автоматическая сварка,- 1986. №5. - С.52-61.

22. Иоффе Ю. Новое высокотехнологичное оборудование компании «Линкольн Электрик» для механизированной сварки / Ю. Иоффе, Ф. Квасов // Сварочное производство.- 1997. -№5. С.39-41.

23. Лебедев В.А. Оборудование для дуговой сварки на Международной выставке «Сварка-95» в г. Санкт-Петербурге / В.А. Лебедев, В.Ф. Мошкин, Т.П. Иванов, В.Т. Пичак//Автоматическая сварка.- 1995. -№11.-С.58-59.

24. Тимченко В.А. Современное состояние и тенденции развития роботизации сварочного производства / В.А. Тимченко, В.Н. Вернадский // Автоматическая сварка .- 1997. №3. - С.23-27.

25. Тертышный В.Т. Программирование перемещений при роботизированной сварке криволинейных швов / В.Т. Тертышный // Автоматическая сварка.-1993.-№3.-С.48-52.

26. Справочник по промышленной робототехнике / Под.ред.1Н.Нофа.-М:Маши-ностроение. 1989. -Т 1. -480с.

27. Гавриленко Е.Д. Программирование перемещений сварочного робота при изготовлении крупных судокорпусных секций / Е.Д. Гавриленко, C.B. Драган, К.В Кошкин // 36. наук. пр. Николаев: УДМТУ,1998. - Вып.3(351). -С. 108-111.

28. Патон Б.Е. Проблемы комплексной автоматизации сварочного производства. / Б.Е. Патон//Автоматическая сварка 1981 №1. с. 3-9.

29. Ekelof В. Adaptiv malti-run submerged-are technology // Svetsaren. 1998 N1. P.3-6.

30. Kolbe W. Universal Steam Tracking System for Are Welding and Similar Applications Industrial Robot // Svetsaren. 1994 N 3. P. 33-35.

31. Горбач В. Д. Основные положения программно-управляемой технологии электродуговой сварки плоских полотнищ. М.: В ИМИ, 1999. Вып. 3. 12 с.

32. Горбач В. Д. Облает применения роботизированной сварки при изготовлении судовых корпусных конструкций. М. ВИМИ, 1999. Вып. 3. 22 с.

33. Тимченко В.А. Некоторые технологические особенности дуговой сварки роботами. / В.А. Тимченко, C.B. Добувецкий // Автоматическая сварка 1985 №6. с. 44-52.

34. Тимченко В.А. Федотов П.Ф. Количественная оценка технологичности сварных конструкций как предлагаемых объектов роботизированной сварки. / В.А. Тимченко, С.В. Добувецкий //Автоматическая сварка 1985. №4 с.29-39.

35. Тимченко В.А. Роботизация сварочного производства: учеб. пособие для вузов / Тимченко В.А., Сухомлин А.А // Киев. 1988. 273 с.

36. Нгуен Доан Кыонг. Особенности роботизации сварочного производства в судостроении и актуальная задача судостроителям к применению / Нгуен Доан Кыонг, В. Н. Лубенко // Вестник АГТУ №2 2008 с. 149-155.

37. Клюев А.С., Карпов B.C. Синтез быстродействующих регуляторов для объектов с запаздыванием: учеб. пособие для вузов / А.С. Клюев, B.C. Карпов. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 198 с.

38. Fukao Т., Nakagawa Н., and Adachi N. Adaptive Tracking Control of a Nonholonomic Mobile Robot, Trans, on IEEE Robotics and Automation, Vol. 162000, pp. 609-615.

39. Xiaoping Yun and Yoshio Yamamoto, "Internal Dynamics of a welled mobile robot", Proceedings of the IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, pp. 1288-1294, 1993.

40. Bui Т.Н., Chung T.L., Nguyen T.T. Adaptive Control of Wellding Mobile Robot with Unknown parameters. KH&CN Viet Nam Journal. № 60/2007 pp. 48-53.

41. Gonzalez De Santos, Armada и Jimenez, "Shipbuilding with ROWER" -IEEE Robotics & Automation Vol. 3-2000, pp. 315-322.

42. Jeon, B.Y., Park, S.S. and Kim, S.B., "Modeling and Motion Control of Mobile Robot for Lattice Type of Welding", KSME International Journal, Vol. 16, No. 1, pp. 83-93, 2002.

43. Taewon KIM, Takeshi SUTO, Junya KOBAYASHI, Jongcheol KIM and Yasuo SUGA (Япония): "Automatic Welding System Using Speed Controllable Autonomous Mobile Robot", KSME International Journal Series A, Vol. 49, No. 1 pp. 103-109, 2006.

44. Philippe Stark. Зарубежная информация / Philippe Stark // Судостроение 2008 № 5 c.65-69

45. Chung T.L. Wall-Following Control of a Two-Wheeled Mobile Robot // T.L. Chung, Т.Н. Bui, T.T. Nguyen and S.B. Kim // KSME International Journal, Vol. 18, No. 8, pp. 1288-1296, August 2004.

46. Нгуен Доан Кыонг. Управление мобильным сварочным роботом с помощью датчика расстояния / Нгуен Доан Кыонг, В.З.Ф. Нгуен, В. Н. Лубенко // Датчики и системы №5. М. 2009, с.44-47.

47. Нгуен Д.К. Автоматическое определение режима при роботизированной двухдуговой сварке угловых и стыковых швов / Д.К. Нгуен, В.Н. Лубенко // Вестник АГТУ 2009 № 2. с.60-66.

48. Никифоров В.О. Адаптивное и робастное управление с компенсацией возмущений. СПб.: Наука, 2003, 282 с.

49. Егупов Н.Д. Методы классической и современной теории автоматического управления. Синтез регуляторов систем автоматического управления: : учеб. пособие для вузов. / Н.Д. Егупов, К.А. Пупков // В 5 тт. Т. 3, Изд.2. 2004.616 с.

50. Карпов B.C. Квазиоптимальная по быстродействию система управления сварочным манипулятором / B.C. Карпов, В.М. Панарин // Автоматические системы оптимального управления технологическими процессами. Тула: ТулПИ, 1993. С.70-74.

51. Горбач В. Д., Головченко В. С. Автоматическая дуговая сварка с ЧПУ судовых конструкций: учеб. пособие для вузов. / В. Д. Горбач, B.C. Головченко. СПБ.: Судостроение, 2004 - 344 с.

52. Тимченко В. А. Система автоматического наведения электрода с использованием дуги в качестве датчика / В.А. Тимченко, Ю.М. Коротун // Автоматическая сварка. 1981. №6. С.59-64.

53. Карпов B.C. Математическое описание процесса сварки как объекта управления в задаче поиска стыка / Карпов B.C., Панарин В.М. // Сварка цветных металлов. Тула: ТулПИ, 1986. С.82-86.

54. Бессекерский В.А. Теория систем автоматического регулирования: учеб. пособие для вузов. / Бессекерский В.А., Попов Е.П. // М.: Наука, 1975 238 с.

55. Во KHCN электронный ресурс. VN 2007-.- Режим доступа http://www.most.gov.vn/

56. Дальский, А. М. Технология конструкционных материалов / А. М. Дальский. М. : Машиностроение, 1977. - 370 с.

57. Справочник сварщика / под ред. д-ра техн. наук, проф. В. В. Степанова. М. : Машиностроение, 1982. - 278 с.

58. Софт Компас электронный ресурс. -.- Режим доступа http://www.softcompas.ru/product/243/

59. Мельник С. С. Много дуговая автоматическая сварка стальных корпусных конструкций под флюсом АН 66 / С. С. Мельник, Н. Д. Ксенз, В. В. Кухаренко // Сварочное производство. 1984 № 8. с. 37-38

60. Оборудование для дуговой сварки. Сварочное пособие. JI.: Энергоиздат., 1986. 656с.

61. Нгуен Доан Кыонг. Расчет параметров режима дуговой сварки толстых листов судовых конструкций встык двухсторонними швами при использовании робототехники и автоматики / Нгуен Доан Кыонг, В. Н. Лубенко // Вестник АГТУ 2008 № 5. с. 69-73.

62. Попков А. М. Расчет скорости плавления электродной проволоки при механизированных способах дуговой сварки. / А. М. Попков // Сварочное производство. 1988 № 7.-е. 3-5.

63. Размеры и форма швов при сварке в углекислом газе на режимах с минимальным разбрызгиванием / А. М. Попков, В. Д. Пирогова, В. М.

64. Клящицкая и др. // Вопросы сварочного производства. Челябинск: ЧПИ. 1975. 198 с.

65. Рыкалин Н. Н. Расчеты тепловых процессов при сварке: учеб. пособие для вузов. / Н. Н. Рыкалин. М.: Машгиз, 1951. - 296 с.

66. Фролова В. В. Теория сварочных процессов : учеб. пособие для вузов. / В. В. Фролова. М.: Высшая школа, 1988. - 560с.

67. Багрянский К. В., Добротина 3. А., Хренов К. К. Теория сварочных процессов : учеб. пособие для вузов / К. В. Багрянский, 3. А. Добротина, К. К. Хренов. -Киев: Высшая школа, 1976. 424 с.

68. Попков А. М. Расчет параметров режима двухдуговой сварки угловых и стыковых швов / А. М. Попков // Сварочное производство. 1998. № 7. С, 3—5.

69. Попков А. М. Размеры и форма швов при сварке в углекислом газе на режимах с минимальном разбрызгиванием / А. М. Попков, В. А. Пирогова, В. М. Кпящицкая и др. // Вопросы сварочного производства. Челябинск: ЧП И, 1975. 198с.

70. Потапьевский А. Г. Сварка в защитных газах плавящимся электродом: учеб. пособие для вузов / А. Г. Потапьевский. М.: Машиностроение, 1974. - 240 с.

71. Нгуен Доан Кыонг. Способ определения оптимального режима сварочного робота при стыковой сварке листов и сварке конструкции секции судов. Вьетнамско-российский журнал «Наука и сотрудничество 2008» / Нгуен Доан Кыонг, Буй Нгок Хай // М. 2008 с. 190 196.)