【摘要】：科技更新帶動(dòng)工業(yè)發(fā)展,目前在工業(yè)制造焊接線上已初步實(shí)現(xiàn)機(jī)器人焊接作業(yè),但焊接工裝方式仍多采用人工定位、裝夾以及上下料,造成整個(gè)焊接工序耗時(shí)長(zhǎng),效率低,同時(shí)各個(gè)焊件的定位組對(duì)精度容易受到人工作業(yè)經(jīng)驗(yàn)因素的影響。針對(duì)這些問題,本文以機(jī)架前車橋焊接智能工裝設(shè)計(jì)為研究對(duì)象,立足于傳統(tǒng)機(jī)架前車橋焊接站空間布局,設(shè)計(jì)出機(jī)器人化的工裝,深入設(shè)計(jì)改造整個(gè)工裝結(jié)構(gòu)和功能,使其具備對(duì)焊件高精度自動(dòng)識(shí)別、自動(dòng)定位、自動(dòng)上下料,并可將工裝作業(yè)信息傳送至焊接機(jī)器人,進(jìn)一步規(guī)劃焊接作業(yè)。首先提出了模塊化工裝結(jié)構(gòu)布局理念,利用工裝模塊的運(yùn)動(dòng)對(duì)目標(biāo)焊件完成上下料。為實(shí)現(xiàn)工裝模塊末端對(duì)多個(gè)焊件的統(tǒng)一定位裝夾方式,通過分析前車橋多個(gè)焊件的結(jié)構(gòu)和焊接工序,確定對(duì)前車橋多個(gè)焊件統(tǒng)一加工定位孔,利用定位孔和工裝模塊末端輔助定位機(jī)構(gòu)完成目標(biāo)焊件的定位夾緊。其次提出了基于單目視覺識(shí)別系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)焊件以及其位姿信息進(jìn)行識(shí)別,通過工控機(jī)將識(shí)別的位姿信息發(fā)送至下位機(jī)工裝模塊,驅(qū)動(dòng)工裝模塊末端自動(dòng)對(duì)目標(biāo)焊件進(jìn)行抓取定位,確保目標(biāo)焊件在工裝上處于正確的位置和姿態(tài)后,工裝模塊運(yùn)動(dòng)至目標(biāo)位置完成上下料作業(yè)。再次對(duì)所設(shè)計(jì)的工裝運(yùn)動(dòng)模塊用D-H法建立數(shù)學(xué)模型,并對(duì)其正運(yùn)動(dòng)學(xué)和逆運(yùn)動(dòng)學(xué)分析求解。在運(yùn)動(dòng)學(xué)分析基礎(chǔ)上建立誤差模型,結(jié)合Matlab軟件對(duì)工裝模塊末端位姿進(jìn)行誤差仿真實(shí)驗(yàn),通過分析比較所繪制的誤差曲線圖,確定影響工裝模塊末端位姿誤差的主要因素,為后續(xù)提高智能工裝模塊末端位姿精度研究提供了理論支撐。最后本文詳細(xì)設(shè)計(jì)機(jī)架前車橋智能工裝的控制系統(tǒng),通過分析前車橋焊接工裝系統(tǒng)的功能和需求對(duì)各個(gè)軟硬件部分進(jìn)行選型搭建,選擇采用西門子S7-200PLC作為工裝模塊運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng);根據(jù)各個(gè)工序中工裝模塊對(duì)焊件的抓取定位和上下料流程完成前車橋焊接智能工裝的軟件程序設(shè)計(jì)。為了提高人機(jī)互動(dòng)性能,使用WinCC flexible Standard軟件設(shè)計(jì)了用戶界面,用戶界面可通過以太網(wǎng)與智能工裝通信,這樣在工業(yè)化的基礎(chǔ)上融入了信息化,為未來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)智能制造提供了重要的技術(shù)支撐。
【圖文】：

1 緒論裝。與通用工裝和專用夾具相比較，柔性工裝可以提高焊裝系統(tǒng)的柔性，進(jìn)一步降制造成本。柔性工裝的分類[1-2]可以從以下兩方面概括：柔性工裝在傳統(tǒng)夾具創(chuàng)新方向上分為可調(diào)整工裝、槽系組合工裝和孔系組合工裝可調(diào)整工裝應(yīng)用范圍較小，適合小范圍的柔性。槽系組合工裝如圖 2 所示，其突出點(diǎn)是組裝方便靈活，定位可靠，但組裝元件數(shù)量較多，并且對(duì)加工精度要求極高，置費(fèi)用高，整套夾具裝配調(diào)整耗時(shí)長(zhǎng)，所以較少被采用。孔系組合工裝如圖 3 所示其具備一定柔性，在組裝中類似于槽系組合工裝，不同是以孔來定位，具備較高的度，是現(xiàn)代柔性工裝的主流，孔系組合柔性工裝在工業(yè)上產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。

1 緒論裝。與通用工裝和專用夾具相比較，柔性工裝可以提高焊裝系統(tǒng)的柔性，進(jìn)一步降制造成本。柔性工裝的分類[1-2]可以從以下兩方面概括：柔性工裝在傳統(tǒng)夾具創(chuàng)新方向上分為可調(diào)整工裝、槽系組合工裝和孔系組合工裝可調(diào)整工裝應(yīng)用范圍較小，適合小范圍的柔性。槽系組合工裝如圖 2 所示，其突出點(diǎn)是組裝方便靈活，定位可靠，但組裝元件數(shù)量較多，并且對(duì)加工精度要求極高，置費(fèi)用高，整套夾具裝配調(diào)整耗時(shí)長(zhǎng)，所以較少被采用。孔系組合工裝如圖 3 所示其具備一定柔性，在組裝中類似于槽系組合工裝，不同是以孔來定位，具備較高的度，是現(xiàn)代柔性工裝的主流，孔系組合柔性工裝在工業(yè)上產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。
【學(xué)位授予單位】：河南工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U466

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本文編號(hào)：2698763