本课题设计一种塔筒棱管法兰自动焊接装备,该装备能够连续完成棱管和法兰的组对以及棱管与两端法兰内外环的自动焊接。将自动焊接机床的结构和焊接机器人的控制方法结合起来,使该机构具有焊接机床和焊接机器人的共同优点,使其通用性和智能性增强,而成本比焊接机器人降低。该设备通过多方向传感器自动检测焊缝形状,然后机器人自主编程,对工件进行智能化焊接。　　本论文在分析了棱管法兰焊接机构的性能要求和工作特点的基础上,对设备的主轴系统、组对系统以及焊接系统进行了整体方案的分析和设计。包括机械结构、驱动系统、传动方式以及软硬件控制系统的分析设计。确定内外环焊接机械手臂采用直角坐标系和关节坐标系的机械结构形式。在此基础上,对外环机械手臂进行运动学的分析计算,用D-H法建立了机械手臂各个杆件的坐标系,依据齐次变换研究了机械手的运动学正问题,计算出了机械手臂末端的位姿。利用几何法求解运动学逆问题,计算出了各连杆的关节角随时间的变化关系,从而验证了正解的正确性。利用Matlab软件获得焊接机械手臂各关节角度随时间变化的数据,通过对数据进行处理导入到Pro/E软件中建模仿真,仿真结果验证数学建模计算数据正确,方法可靠。　　本课题将精度要求设为约束条件,对焊接过程中采用的圆弧插补方式所产生的误差进行计算分析。对整个机构的工作顺序设计工作流程图,采用PLC进行系统控制,并且根据工作的要求确定了输入输出点,选择控制器的型号,建立了总程序结构图,继而设计了自动控制程序梯形图。