激光切割技術(shù)是當(dāng)前工業(yè)制造中重要的應(yīng)用技術(shù)之一,在應(yīng)用領(lǐng)域中十分廣泛,具有速度快、精度高、切割材料通用性強(qiáng)和污染少等優(yōu)勢,已成為當(dāng)前先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)的研究熱點(diǎn)之一。雖然激光切割技術(shù)在國內(nèi)已取得了較為可觀的發(fā)展,但仍與海外技術(shù)領(lǐng)先的企業(yè)存在一定的差距,導(dǎo)致目前高速高精度的激光設(shè)備仍以進(jìn)口昂貴設(shè)備為渠道,嚴(yán)重阻礙了激光技術(shù)在國內(nèi)的推廣和普及。為提升我國的先進(jìn)工業(yè)制造能力,研究激光切割在復(fù)雜曲面上更高效的運(yùn)動(dòng)控制策略具有的重要意義。首先,本文以安裝新式機(jī)械結(jié)構(gòu)的三維激光切割頭的激光切割機(jī)器人為研究對(duì)象,從運(yùn)動(dòng)學(xué)角度分析固連在激光切割頭上的機(jī)械旋轉(zhuǎn)M點(diǎn)與控制X、Y、Z方向的機(jī)身移動(dòng)軸之間的運(yùn)動(dòng)解耦關(guān)系。設(shè)計(jì)出以具有解耦機(jī)械結(jié)構(gòu)的機(jī)器人為應(yīng)用對(duì)象的分步運(yùn)動(dòng)學(xué)分析方法,對(duì)目標(biāo)切割點(diǎn)從操作空間到關(guān)節(jié)空間分成兩個(gè)步驟進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)正逆解分析。其次,本文研究了激光切割刀具路徑的插補(bǔ)技術(shù)。為實(shí)現(xiàn)以最佳切割運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行勻速切割的激光切割運(yùn)動(dòng)控制策略,提出了一種基于低曲率M路徑的實(shí)時(shí)插補(bǔ)算法。以轉(zhuǎn)角為例進(jìn)行高曲率區(qū)段插補(bǔ)算法研究,先采用數(shù)字積分法進(jìn)行刀具路徑插補(bǔ)和激光入射角調(diào)整規(guī)劃計(jì)算,再通過控制M點(diǎn)在低曲率M路徑上...

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題研究目的與意義
    1.2 國內(nèi)外激光切割機(jī)器人研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國內(nèi)外激光設(shè)備研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)外激光切割機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析研究現(xiàn)狀
        1.2.3 國內(nèi)外激光切割機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制研究現(xiàn)狀
    1.3 三維激光切割頭介紹
        1.3.1 傳統(tǒng)三維激光切割頭
        1.3.2 新一代三維激光切割頭
    1.4 課題主要研究內(nèi)容及各章節(jié)安排
        1.4.1 論文內(nèi)容安排
        1.4.2 論文總體框架
第2章 三維激光切割機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)學(xué)建模
    2.1 機(jī)器人建模的數(shù)理基礎(chǔ)
        2.1.1 三維空間位姿描述
        2.1.2 齊次變換矩陣及矩陣的合成
        2.1.3 Denavit-Hartenberg法建立模型
    2.2 三維激光切割機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
        2.2.1 激光切割頭與機(jī)械旋轉(zhuǎn)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)解耦性分析
        2.2.2 機(jī)床機(jī)械旋轉(zhuǎn)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
        2.2.3 激光切割頭運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
    2.3 三維激光切割機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析及仿真驗(yàn)證
        2.3.1 基于M點(diǎn)的分步運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
        2.3.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的Matlab仿真驗(yàn)證
    2.4 本章小結(jié)
第3章 高速高精度激光切割運(yùn)動(dòng)插補(bǔ)設(shè)計(jì)
    3.1 三維激光切割運(yùn)動(dòng)控制方案概述
    3.2 高曲率區(qū)段刀具路徑插補(bǔ)算法
        3.2.1 常規(guī)插補(bǔ)算法介紹
        3.2.2 刀具路徑位置插補(bǔ)
        3.2.3 刀具路徑激光入射角規(guī)劃
    3.3 高曲率區(qū)段M路徑插補(bǔ)算法
        3.3.1 M路徑插補(bǔ)算法流程
        3.3.2 轉(zhuǎn)角區(qū)段M路徑規(guī)劃
        3.3.3 轉(zhuǎn)角區(qū)段基于M路徑的插補(bǔ)算法
    3.4 M路徑插補(bǔ)算法的仿真驗(yàn)證
    3.5 本章小結(jié)
第4章 CNC數(shù)控系統(tǒng)加減速控制及濾波處理研究
    4.1 常見的加減速控制方法
        4.1.1 直線加減速控制算法
        4.1.2 S型加減速控制算法
    4.2 基于滑動(dòng)濾波器的加減速控制方法
        4.2.1 基于滑動(dòng)平均濾波器的加減速控制算法
        4.2.2 滑動(dòng)平均濾波器的結(jié)構(gòu)
        4.2.3 直線加減速串聯(lián)滑動(dòng)濾波器
    4.3 M路徑速度濾波加減速處理
        4.3.1 濾波前M點(diǎn)插值速度曲線
        4.3.2 濾波后M點(diǎn)插值速度曲線
        4.3.3 濾波前后刀具路徑切割速度
    4.4 本章小結(jié)
第5章 總結(jié)和展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)成果
致謝



本文編號(hào)：3804227