Ji bo kêmkirina lêçûna lênêrînê û çerxa sondajê ya bitikên sondajê yên PDC, li ser bingeha laser cladding Teknolojiya ji nû vesazkirinê, tê pêşniyar kirin ku robotan bikar bînin da ku ji nû vesazkirina tîrêjên dravê bikar bînin. Li ser bingeha endezyariya berevajî, berhevkirina daneya bitikên PDC-ê tê kirin, û dûv re daneyên ewrê xala dravê ya bidestxistî tê hilanîn û sê-alî ji nû ve têne çêkirin da ku modelek sê-dimensî ya ku bi tîrêjê PDC-ya zexm ve tê çêkirin were çêkirin. Parçeya xelet a kargehê ji hêla operasyona Boolean ya nermalava Geomagic ve tê wergirtin, û malbata balafira îsometrîk Γ di nermalava NX1899 de tê bikar anîn da ku bi beşa tamîrê ya bit-ê veqetîne da ku plansaziya rêyê ya perçeyên rûbera kevçî rast bike. Rêwîtiya tîrêjê ya PDC-ê ya ku ji hêla çeka welding dawiya robot ve hatî tamîr kirin tê simulasyon kirin, û pozîsyona kargehê li gorî robotê di hawîrdora xebatê de ji hêla nermalava PQart ve tê simul kirin da ku rêwîtiya robotê xweşbîn bike. Helwesta çeka welding ya dawiya robotê tête rêve kirin da ku performansa rûkalê ya tîrêjê ya tamîrkirî ya PDC baştir bike. Feyzibilîteya rêbazê tê verast kirin, ku ji hêla teknolojiya ji nû ve hilberîna pêlava lazerê ve referansek ji bo tamîrkirina rûberên kevçî yên tevlihev peyda dike.

Heya nuha, piraniya deverên pêşkeftina zeviyên neftê yên sereke bi dijwariyên mîna sondajbûna nebaş û avahiya kompleksa pêşkeftinê ya cîhê rûbirû ne, ku PDC Kişandina bitikên sondajê xirab dike[1-2]. Rêbazên kevneşopî yên tamîrkirin an rasterast ji holê rakirina tîrêjên xerabûyî dê bandorê li kargêriya xebatê bike û lêçûn zêde bike. Teknolojiya ji nû vesazkirina lêzêdekirina pêlava lazerê pîşesaz bûye û hin encam bi dest xistiye. Ew teknolojiyek e ku modela berevajî ya perçeyên xebitandinê yên xwarkirî pêk tîne, perçeyên têkçûyî derdixe û qat dike, û rêyan plan dike. Ew çavkaniyên germê yên wekî tîrêjên lazer, tîrêjên elektron, û tîrêjên plazmayê bi aqilmendî kontrol dike da ku pêvajoya berhevkirina perçeyên xerabûyî yên perçeyên xebatê biqedîne, û mezinahî û performansa perçeyên xebatê yên xişkirî sererast dike û baştir dike[3]. Tamîrkirina bitikên sondajê yên PDC bi karanîna teknolojiya ji nû vesazkirina pêlava lazerê ne tenê dikare çerxên lênêrînê kêm bike û lêçûn xilas bike, lê di heman demê de performansa bitikên sondajê jî çêtir biparêze, û feydeyên aborî dide pêşkeftina zeviya neftê. Di warê tamîrkirina tîrêjê PDC-ê de, zanyarên têkildar asta guheztina tîrêjê analîz kirin û nirxand, û komek çareseriyên tamîrkirinê yên ji bo tîrêjên drill pêş xistin. Performansa qurmên tamîrkirî digihîje 80% ~ 90% ê ya tîrêjên nû, lê lêçûn tenê 30% ê wê ye[4]. Wekî ku ji bo tamîrkirina pêlava lazerê ya PDC-ê lêkolînek hindik li ser bitikên drill heye. Bikaranîna robotan ji bo tamîrkirina pêlava lazerê ya bijartî dikare materyalan xilas bike, û performansa wê dikare çêtir hewcedariyên hawîrdora xebata belengaz bicîh bîne. Ji ber vê yekê, pêdivî ye ku meriv tamîrkirina pêlava lazerê ya robotê ya tîrêjên PDC-ê were lêkolîn kirin. Li gorî bernameya hînkirina destan a kevneşopî, bernamesaziya negirêdayî robot dikare karûbar û rastbûna pêvajoyê pir çêtir bike [5]. Li Jinhua et al. riya tevgera robotê bi simulasyona dîtbarî rast kir da ku ewlehî di heman demê de ku karbidestiya xebatê baştir bike [6]. Berî ku robot bikar bîne ji bo tamîrkirina perçeya xebatê, pozîsyona serê çeka pêlavê dikare bi simulasyona riya robot ve were dîtin, û xweşbînkirina trajektora pêvajoyê dikare bandora tamîrkirinê çêtir bistîne [7].

Li ser bingeha ji nû vesazkirina pêlava lazerê, ev kaxez bi berevajî tîrêjê PDC-ya xerakirî model dike, plansaziya rê bêtir pêk tîne, û pêlava lazerê ya robotê simule dike. Bi encamên simulasyonê re, pêkaniya plansaziya rê ji bo tamîrkirina ji nû ve hilberîna bitikên PDC-ê tê verast kirin, û bi sererastkirina biwext pozîsyona çeka welding di dema pêvajoya pêvajoyê de qatek pêlavê ya bilindtir tê wergirtin. Ew ji bo tamîrkirina ji nû ve hilberîna pêlava lazerê ya bitikên sondajê yên PDC û perçeyên din ên kar ên kevçî yên tevlihev re referansek diyar peyda dike.

1 Modelkirin û plansazkirina rê

1.1 PDC Bit Drill modela berevajî

Berî ku biteqê bikolin, nîşaneyên çembera reş li ser perçeya xebatê ya ku were tamîr kirin têne girêdan. Dûrahiya di navbera du nîşaneyên cîran de divê ji 5 mm mezintir be. Nîşanên pêvekirî ne li ser heman rêzê ne. Wekî ku di Xiflteya 30-ê de tê nîşandan, bi tevahî 1 nîşan hene.

Piştî ku nîşan têne danîn, skanera HandySCAN 3D tê bikar anîn da ku daneyên ewrê xalî yên taybetmendiyên rûkala bit-pişkê werbigire, wekî ku di jimar 2 de tê xuyang kirin. Di dema pêvajoya şopandinê de, dema ku lazera şopandinê tenê carekê rûyê perçeya xebatê dikole, ewrê xalê berhevkirina daneya rûbera perçeya xebatê dê ne temam be, û skînerên pirjimar ên rûbera perçeyê dê pir daneyên ewrê xala nepêwist bistînin. Ji ber vê yekê, berî ku modela berevajî ya perçeya xebatê were kirin, pêdivî ye ku daneyên ewrê xala orîjînal ku ji hêla skanerê ve hatî wergirtin pêş-pêvajo kirin. Skanera ku di lêkolînê de hatî bikar anîn dikare bihevxistina otomatîkî ya ewrên xalî yên belavbûyî fam bike. Ji bo nexşeya ewrê xala sê-alî ya ku ji hêla veqetandina otomatîkî ve hatî çêkirin, Geomagic Studio tê bikar anîn da ku daneyên ewrê xalê di nav daneya patchê de hilîne. Li ser vê bingehê, daneyên patchê yên bi daneya ewr a xala nisbeten bêkêmasî têne hilbijartin, û bi dirêjkirina rûkê, birîna rûkê, û veqetandin û bicîhkirina rûkê, wekî ku di Figure 2b de tê xuyang kirin, modelek birêkûpêk a PDC-ya bêkêmasî tê çêkirin. Wek tê nîşandan.

1.2 Plansazkirina rê ji bo ji nû vesazkirina pêlava lazerê ya bitikên PDC

Parçeya xerabûyî ya perçeya xebatê ya ku bi karanîna operasyona Geomagic Boolean hatî wergirtin di Figure 3a de tê xuyang kirin. Modela 3D bit PDC ya pêvajokirî di forma stl de tê veguheztin û di nermalava NX1899 de tê şandin, wekî ku di Figure 3b de tê xuyang kirin.
Malbata balafirê Γ ya bi qalindiyek diyar bi pozîsyona tamîrkirina armancê ya modela ku tê tamîrkirin ve tê qut kirin da ku perçeyek bidest bixe û rêgezek lêdana lazerê çêbike. Arasteya perçeyê bi gelemperî li ser riya pêçanê perpendîkular e. Xiflteya 4 diagrama perçeya pozîsyona tamîrkirina armancê nîşan dide. Dûrahiya di navbera du balafirên cîran ên malbata balafirê Γ dûrahiya δ di navbera riyên pêçan de ye. δ bi giranî ji hêla rêjeya lihevhatinê ve girêdayî ye. Bilindahî û firehiya rêgezek xêzkirî ya yekane têne pîvandin, û cîhê balafirê δ[8] bêtir tê hesibandin û derxistin, wekî ku di formula (1) de di wêneyê de tê xuyang kirin.
Li ku derê: ε firehiya tebeqeya yekane ye, û h jî bilindahiya tebeqê ye.
Parçeya ewrê xalî di jimar 4b de tê nîşandan. Nûneratiya ewrê xala perçeyê ya perçeyên cihê Di = {d1, d2, d3, ··· ,dn｝ (2) Binêre formula (2) di wêneyê de
Ev trajektora makînekirinê ya serê çeka pêçanê ye, û trajektora makîneyê di dawiyê de di forma koda NC-ê de derdikeve.

2 Verastkirina pozîsyona çeka welding termînalê

2.1 Modela kinematîk a robot 6-DOF

Lêkolîn modela SA1400 robotê 6-texn qebûl dike, ku pergala hevrêziya DH-ya wê di xêza 5-ê de tê xuyang kirin. 0 pergala hevrêziya bingehîn a robotê ye, 1~6 6 koordînatên milê mekanîkî yên robot in, û eslê dawiya robotê ne. Pergala koordînatan 6 e. Parametreyên DH yên her yekîneya robotê di Tabloya 1-ê de têne xuyang kirin. Dema ku parametreyên DH yên her yekîneya robotê bêne zanîn, îfadeya pozîsyona dawî ya robot ji bo koordînata bingehîn dikare were bidestxistin [11-12] : Formula (3) di wêneyê de binêre
Li gorî tabloya 1-ê, matrixa veguherînê ya her hevbendek robot tê wergirtin: Li formula (4)-(9) li wêneyê binêre.
Di matrixa jorîn de, = , =. Li gorî pieper Li gorî vegotina goşeya robotê, kînematîka berevajî ya robotê xwediyê algorîtmaya jêrîn a hêsan e [13]: Formula (10) li wêneyê binêre. Li gorî hevkêşeyê, şeş goşeyên hevgirtî yên robot θ1 ~ θ6 bi rêzê têne hesab kirin: Formula (11)-(16) li wêneyê binêre. Cih: e = oxD1 +oyB1, f = nx + nyB1. Li gorî vegotina goşeya robotê, kînematîka berevajî ya robotê xwedan çendîn çareyan e. Pêdivî ye ku goşeya hilbijartî di nav rêza tevgera robot de be, û nirxek goşeya hevbeş a piçûktir di heman koma çareseriyan de tê hilbijartin da ku bigihîje operasyona domdar û bilez û baştirkirina kargêriya tamîrkirina bitikên dravê PDC.

2.2 Îfadeya helwesta çeka welding
Wekî ku di xêza 6-ê de tê xuyang kirin, dirêjahiya çeka weldingê ya pêlavê ya amûra welding hatî danîn , eslê pergala hevrêziya amûrê 7 e, û goşeya zivirîna amûrê li gorî eksena koordînat a manipulatorê dawiya robotê θ ye. Matrixa veguherînê l 6T7 ya amûrê bi eslê pergala hevrêziya paşîn ve dikare wiha were diyar kirin: Li formula (17) binêre.

2.3 Plansazkirina pozîsyona çeka welding ya trajektora pêlavê ya pir-qatî

Helwesta çeka welding bandorek pir girîng li ser qalîteya her qatek trajektora tamîrkirinê ya pozîsyona armancê ya PDC-ê heye. Ji ber vê yekê, di pêvajoya tamîrkirina tîrêjê PDC-ê de, pêdivî ye ku pozîsyona çeka welding di wextê de li gorî her qatek trajektora pêlavê ya naskirî were sererast kirin, da ku hûn kalîteya pêvajoyek bilindtir bistînin [15]. Helwesta çeka welding ya trajektorê ya pir-qatî di jimar 7 de tê xuyang kirin, û tevgera çeka weldingê li ser riya y û arasta z bi O wekî referansê ye.

Rêjeya çeka weldingê di arasteka horîzontal û arasteya vertîkal de ev in: Formula (18) û (19) di wêneyê de bibînin.

Li ku derê: , guheztinên horizontî û yên vertîkal ên rêça j-ê ya tebeqeya i-ê ya di rêwiyan de ne; n hejmara qatên trajektorê ye; hejmara giştî ya f tracks di qatê i-th e; qada pêçanê ya trajektora qata i-th e; goşeya hêlînê ye.
φX goşeya zivirînê ya serê çeka pêçayî li dora teşeya Xê ye. Veguheztina çeka weldingê li ser riya X-ê dê bandorek rasterast li ser kûrahî û firehiya trajektora pêçanê bike, ji ber vê yekê ew ê li cîhê were dayîn. Li gorî formula jorîn, matrixa pozîsyona çeka weldingê ya her qatek trajektora pêlavê bi vî rengî tête peyda kirin: Formulên (20) û (21) di wêneyê de bibînin.

3 Simulasyona tîrêjê tamîrkirina pêlava lazerê

Pêvajoya simulasyonê ya robota tamîrê ya sondaya PDC di jimar 8 de tê xuyang kirin. Beriya simulasyonê, modelek bit sondajê ya yekbûyî û pergalek koordînat ji bo sêwirana rêça bit sondajê ya tamîrkirinê têne saz kirin. Bi vî rengî, piştî îtxalkirina PQart, pozîsyona kargêriya tîrêjê ya ku were tamîr kirin tê garantî kirin ku bi trajektora wê ya têkildar re têkildar be. Bitka ku tê pêvajokirin di Xiflteya 9-ê de wekî ku tê xuyang kirin tê xuyang kirin.

3.1 Pêvajoya optimîzasyona trajektorê

Di dema pêvajoyê de, pêdivî ye ku perçeya xebatê bi qasî ku mimkun nêzikî çeka weldingê ya pêçandî be da ku li cîhê perçeya xebatê ya ku were tamîrkirin ji xalên negihaştî dûr bisekine, û xwe ji ketina eksê û xalên yekane yên robot dûr bixe. Zêdebûna eksê tê vê wateyê ku li ser rûyê perçeya xebatê ya ku divê were tamîrkirin xalên ku di navberê tevgerê ya eksena hevgirtî ya robot de nayên gihîştin hene; xalên yekjimar tê vê wateyê ku dema ku bandorkerê dawiya robotê digihîje xalek diyarkirî li ser rûbera robotê ku divê were tamîrkirin, du girêkên robotê li ser heman eksê ne, wek nimûne, axên 3 û 5an li ser heman eksê ne. Li gorî zanîna çareseriya berevajî ya kinematîkê, dikare were zanîn ku θ3 û θ5 dê xwedan çareseriyên pirjimar bin, û zivirandina θ3 an jî θ5 dikare bigihîje xala diyarkirî. Di vê demê de, eksena hevbeş a milê robot dê nikaribe xebata xwe bidomîne, û ji vê xalê re xalek yekjimar tê gotin. Di pêvajoya eyarkirina pozîsyona perçeya xebatê de, ji van pirsgirêkan dûr bisekinin û xebata normal a robotê fam bikin. Optimîzasyona trajektora pêvajoyê ya robot di Figure 10 de tê xuyang kirin, û robot di nav rêza xebatê de ye.

3.2 Eyarkirina helwesta çeka welding

Ji formula (21), meriv dikare bigihîje encamê ku pozîsyona çeka welding di dema tamîrkirina tîrêjê PDC de her gav di rewşek guherînek domdar de ye. Girtina serê çekê li ser rûbera pêvajoyê dikare performansê piştî tamîrkirinê baştir bike. Wekî ku di Figure 11-ê de tê xuyang kirin, pozîsyona çeka welding di xalek diyarkirî ya pêvajoya tamîrkirinê de berbi rûbera pêvajoyê ve ye. Eyarkirina pozîsyona çeka welding bi pozîsyona serê çekê ya ku di vê nuqteyê de tê bikar anîn yekgirtî ye.

3.3 Simulasyon

Ji bo ku meriv xeletiyên makîneya robotê kêm bike, berî ku robot bi rastî were xebitandin divê tevgera robot were serwer kirin. Divê trajektora îthalkirî bê simulasyon kirin. Wekî ku di Xiflteya 12-ê de tê xuyang kirin, di rêgezê û her xalek li ser trajektorê de xalên pirsgirêkê tune ne, û her hevbendek robot di nav rêza tevgerê de ye.

4 Encam

(1) Li ser bingeha endezyariya berevajî, rêbaza tevhevkirina şopandina lazer û modela berevajî tê pejirandin da ku bigihîje wergirtina daneya ewr a xalê û ji nû ve avakirina rûbera perçeyên rûkalê tevlihev, û damezrandina modelek sê-alî ya biteqê PDC.

(2) Beşa xerabûyî ya bit drill PDC bi operasyona Boolean ve tê wergirtin, û malbata balafira îzometrîk Γ tê bikar anîn da ku beşa xerabûyî ya bit drill PDC were bidestxistin. Bi beşa tamîrkirina tîrêjê re, plansazkirina riya vesazkirina pêlava lazerê ya PDC-ê bi dawî dibe.

(3) Modelek kinematîk a robotê ya 6-DOF tê saz kirin, û pozîsyona çeka weldingê ya pêçana robotê bi karanîna matrixa veguherîna homojen tête diyar kirin, û matrixa pozîsyona çeka welding ya pêlavê ya pir-qatî ji bo tamîrkirina tîrêjê PDC tê destnîşankirin.

(4) Di nav simulasyona pişka tamîrê ya lazerê de, tê dîtin ku dema ku robot li gorî rêgeza diyarkirî tamîr dike, pozîsyona çeka welding di pêvajoyek guheztinê de ye, û pozîsyona çeka welding di yek xalê de yekgirtî ye ku xweşbîn bike. trajektora pêvajoyê ya robot. Tamîrkirina pêlava lazerê ya perçeya xebatê ya rûxara tevlihev a tevlihev pêk tê.