【摘要】：本文綜述了國(guó)內(nèi)外管柱處理系統(tǒng)發(fā)展概況,并提出了本課題研究的主要內(nèi)容。進(jìn)行了管柱處理模擬裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并提出了詳細(xì)的作業(yè)工藝流程;對(duì)機(jī)械手夾具進(jìn)行了設(shè)計(jì)、計(jì)算,并對(duì)驅(qū)動(dòng)氣缸進(jìn)行了選型。使用Workbench軟件對(duì)機(jī)械手夾具進(jìn)行了靜力學(xué)仿真分析,得出各零件的應(yīng)力及變形云圖;通過裝置簡(jiǎn)化,對(duì)旋轉(zhuǎn)起升液壓缸的輸出力進(jìn)行了分析計(jì)算,并根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)旋轉(zhuǎn)起升液壓缸進(jìn)行了設(shè)計(jì)。從坐標(biāo)復(fù)合變換及齊次坐標(biāo)變換矩陣的推導(dǎo)入手,利用D—H方法建立了管柱處理模擬裝置簡(jiǎn)化模型的桿件坐標(biāo)系,推導(dǎo)出了其桿件齊次變換矩陣;利用此矩陣,推導(dǎo)了該裝置的正運(yùn)動(dòng)學(xué)及逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解過程;利用三次插值函數(shù)推導(dǎo)了軌跡函數(shù)表達(dá)式;然后通過運(yùn)用Robotic Toolbox插件對(duì)該簡(jiǎn)化模型進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析,并對(duì)其進(jìn)行了軌跡規(guī)劃求解,最終得出了夾持中心在運(yùn)動(dòng)過程中的運(yùn)動(dòng)軌跡、各個(gè)關(guān)節(jié)的位移—時(shí)間曲線、速度—時(shí)間曲線以及加速度—時(shí)間曲線。設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)的液壓、氣動(dòng)單元原理圖;根據(jù)硬件組成原理,選取了控制系統(tǒng)的電器元件,并設(shè)計(jì)了電氣控制單元原理圖;根據(jù)裝置作業(yè)的工藝過程設(shè)計(jì)了控制流程圖,基于組態(tài)軟件開發(fā)了管柱處理模擬裝置的組態(tài)監(jiān)控界面,并介紹了該控制界面的功能及特點(diǎn)。
[Abstract]:This paper summarizes the development of pipe string treatment system at home and abroad, and puts forward the main contents of this subject. The structure design of the pipe string processing simulation device is carried out, and the detailed working process is put forward, and the fixture of the manipulator is designed and calculated, and the type of driving cylinder is selected. The static simulation analysis of manipulator fixture is carried out by using Workbench software, and the stress and deformation cloud diagram of each part is obtained. Through the simplification of the device, the output force of the rotating lifting hydraulic cylinder is analyzed and calculated, and the rotary lifting hydraulic cylinder is designed according to the calculated results. Starting with the derivation of coordinate compound transformation and homogeneous coordinate transformation matrix, the bar coordinate system of simplified model of pipe string processing simulation device is established by using DH method, and the homogeneous transformation matrix of pipe string is derived. Using this matrix, the forward kinematics and inverse kinematics of the device are derived, and the expression of trajectory function is derived by using cubic interpolation function. Then the kinematics simulation of the simplified model is carried out by using Robotic Toolbox plug-in, and the trajectory planning is given. Finally, the trajectory of the clamping center in the process of motion and the displacement-time curve of each joint are obtained. Velocity-time curve and acceleration-time curve. The hydraulic and pneumatic unit schematic diagram of the control system is designed, according to the principle of hardware composition, the electrical components of the control system are selected, and the schematic diagram of the electrical control unit is designed. The control flow chart is designed according to the process of plant operation. The configuration monitoring interface of pipe string processing simulation device is developed based on configuration software, and the functions and characteristics of the control interface are introduced.
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TE92;TE935

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本文編號(hào)：2452399