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随着交通运输的发展与道路运力的提升,公路运输用自卸车、半挂车逐渐向轻量化发展,货厢结构尺寸越来越丰富。焊接是自卸车制造过程中重要的加工手段,自卸车底板作为自卸车承重的关键结构件,受其复杂结构影响,多采用人工焊接,但人工焊劳动力成本高、对人体危害大;采用通用机器人焊接示教焊接效率较低,受焊接热变形影响焊枪轨迹易偏离实际焊缝。因此,为了实现自卸车底板的自动焊接加工、保证焊接轨迹稳定性,本课题基于激光跟踪技术,结合离线编程技术与运动控制技术开发了一套自卸车底板自动焊接机器人系统,来解决自卸车底板制造中的自动化难题。为了确定自动焊接实现方法、保证焊接系统满足自卸车底板焊接要求,课题首先研究了自卸车底板的制造工艺及焊缝的特点。在此基础上确定了底板焊接需要采集的位置信息及自卸车底板焊接机器人的焊接工艺,制定了利用关键点离线规划焊接任务的方法和获取点位偏差进行纠偏的焊缝跟踪模式,并对底板焊接路径及任务规划方案研究。为了解决手动编程效率低的问题,建立了自卸车底板焊接的离线编程系统。确定了基于Solidworks二次开发的离线编程软件开发方式,解决了离线编程系统内焊缝识别、焊接任务规划、路径优化、坐标系标定、加工文件生成等问题,可实现对导入三维模型底板的焊接加工文件自动生成。结合底板特征和焊接要求分析了自卸车底板焊接机器人的机械结构与控制系统硬件构成。确定了龙门直角坐标式机械结构及两点激光跟踪方式,建立了以运动控制器为核心的底板焊接控制系统方案,并对伺服驱动接口与I/O接口电路进行了设计。在控制系统方案基础上确定了激光跟踪器安装方式,完成激光跟踪焊缝识别及轨迹纠偏研究,提出了斜率判断与偏差计算的激光数据处理方式,解决了系统中偏差获取、校正以及与离线加工程序融合的问题,以提高焊接精度,减少自卸车底板焊接中工件误差、定位误差以及焊接时热变形影响。在运动控制、焊缝跟踪、离线编程系统上,完成控制系统软件开发,研究了数控系统中数控代码的编译方式和自动加工模块的纠偏功能实现方法,设计了人机界面,建立了可导入离线程序的龙门式自卸车底板焊接机器人数控焊接系统。通过自卸车底板焊接机器人焊接实验,验证了机器人系统自动焊接功能完整性,焊接效果表明采用本系统可以实现预定的自动焊接功能,焊接质量良好。