冯清秀，周 灿，向 灏，陈 砚

（华中科技大学 机械科学与工程学院，湖北 武汉 430074）

0 引 言

在工业生产和应用领域里，由于圆柱形管件被广泛采用，经常会有大量圆形管件需要焊接。例如液压回路和气动行业里广泛采用的三通结构，就是由两圆形管件焊接而成的，为了保证焊接处的质量，首先必须求得两管相接处相贯线的轨迹，以便先加工出相贯线孔和相贯线端头后方能正确焊接。由于两圆形管件相交的相贯线是一条空间曲线，其计算和测量都比较复杂（特别是两管斜相贯时），传统的人工焊接方法不但劳动强度大、对工人技术水平要求较高且很难保证生产效率和焊缝的质量（GB/T1246Ⅲ级）。计算机控制的多轴自动化焊接系统可以精确地实现对相贯线的插补，并能在焊接过程中接收反馈信号，实现对焊接过程的实时监测，从而能保证较高的质量和精度，因此在相贯线焊接中引入计算机控制的自动化圆柱体相贯线焊接设备是十分必要的。

考虑到相贯线焊接过程中需要多个轴相互配合，选择一种行之有效的控制系统是十分必要的。目前针对复杂相贯线焊接的伺服运动控制技术的研究较少，而已有的数控机床[1-2]存在功能单一以及柔性与通用性较低的技术缺陷，而采用专用的多轴运动伺服控制卡这种依托硬件完成复杂算法的方案则成本较高。

基于相贯线焊缝的空间曲线数学模型，考虑到焊接过程较慢而计算机处理速度较快，本研究利用直线段插补拟合焊缝曲线的原理，通过采用数字I/O卡和步进电机构成的伺服控制系统来实现空间相贯线焊缝的焊接。……