本文關(guān)鍵詞：鑄鐵件清理機器人通信與監(jiān)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)

  更多相關(guān)文章： 工業(yè)機器人 Modbus通信協(xié)議 激光位移傳感器 手眼標定 人機界面

【摘要】：隨著智能制造的發(fā)展,工業(yè)機器人的應(yīng)用越來越廣泛。在鑄件清理領(lǐng)域,工業(yè)機器人具有在惡劣環(huán)境下持續(xù)作業(yè)和高度柔性化的優(yōu)勢,可以針對鑄件的不同特征、清理方式與要求選取相對應(yīng)的刀具。因此,完全可以替代人工對鑄件進行清理作業(yè)。鑄鐵件清理機器人通信與監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計主要包括PLC的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控、激光位移傳感器的手眼標定算法研究、系統(tǒng)軟件的開發(fā)三大模塊。針對鑄件清理機器人系統(tǒng)在打磨作業(yè)過程中可能存在異常情況。運用傳感器與智能控制技術(shù),利用Modbus-RTU通信協(xié)議,實現(xiàn)可編程邏輯控制器(PLC)與變頻器的通信,PLC采集主軸運行時的參數(shù),間接獲取主軸承受力矩,實時調(diào)整機器人進給速度。再配合主軸上的溫度傳感器,保證主軸運行安全,對異常作業(yè)進行快速保護。實現(xiàn)了對主軸工作狀態(tài)的監(jiān)測,保證了系統(tǒng)的安全作業(yè)。針對工件在安裝時存在的裝夾誤差可能導(dǎo)致機器人在清理時打磨到工件本體的問題。通過在機器人末端安裝激光位移傳感器掃描工件,可以得到工件相對于機器人世界坐標系的位姿,從而補償裝夾誤差。在使用激光位移傳感器之前,必須對其進行標定。論文提出了基于標準平面和標準球面的兩種標定方法,對機器人進行了手眼標定實驗。通過實驗,利用matlab軟件分別擬合平面和球面,計算出激光位移傳感器相對于機器人六軸法蘭盤中心點的位姿,兩種擬合結(jié)果都能夠達到精度要求。最后,通過MFC完成了鑄件清理機器人通信與監(jiān)控軟件通訊、人機界面、自適應(yīng)算法等三大模塊的設(shè)計。實現(xiàn)了工控機對工業(yè)機器人以及激光位移傳感器的控制。
【關(guān)鍵詞】：工業(yè)機器人 Modbus通信協(xié)議 激光位移傳感器 手眼標定 人機界面
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP242
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-13
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 鑄鐵件清理機器人研究與發(fā)展現(xiàn)狀10-12
• 1.3 論文主要研究內(nèi)容與結(jié)構(gòu)12-13
• 1.3.1 主要研究內(nèi)容12
• 1.3.2 論文結(jié)構(gòu)12-13
• 第2章 鑄鐵件清理機器人通信與監(jiān)控系統(tǒng)總體方案設(shè)計13-25
• 2.1 引言13-14
• 2.2 可編程邏輯控制器(PLC)14-17
• 2.2.1 PLC的組成與工作原理14-16
• 2.2.2 PLC編程語言16
• 2.2.3 歐姆龍PLC CP1H簡介16-17
• 2.3 基于歐姆龍PLC的Modbus-RTU通信17-22
• 2.3.1 Modbus通信與傳輸17-19
• 2.3.2 Modbus查詢和回應(yīng)周期19-20
• 2.3.3 Modbus-RTU數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)20-21
• 2.3.4 Modbus-RTU主站的分配區(qū)域21
• 2.3.5 Modbus-RTU主站的相關(guān)特殊輔助繼電器21-22
• 2.4 激光位移傳感器22-24
• 2.4.1 激光位移傳感器的測量原理22-23
• 2.4.2 激光位移傳感器的重要參數(shù)23-24
• 2.5 本章小結(jié)24-25
• 第3章 PLC數(shù)據(jù)采集與保護系統(tǒng)25-39
• 3.1 引言25
• 3.2 技術(shù)方案25-26
• 3.3 CP1H開發(fā)軟件CX-Programmer簡介26-28
• 3.4 CP1H與變頻器通信步驟28-29
• 3.5 臺達VFD-VE變頻器通訊參數(shù)的設(shè)置29-32
• 3.6 PLC與變頻器通信的軟件實現(xiàn)32-33
• 3.7 變頻器特征參數(shù)提取與分析33-38
• 3.7.1 特征參數(shù)的提取33-37
• 3.7.2 特征參數(shù)的分析37-38
• 3.8 本章小結(jié)38-39
• 第4章 監(jiān)控系統(tǒng)中手眼標定算法研究39-57
• 4.1 引言39
• 4.2 工業(yè)機器人的坐標系39-41
• 4.3 工業(yè)機器人位姿描述41-45
• 4.3.1 坐標系在參考坐標系中的描述42
• 4.3.2 剛體的表示42-43
• 4.3.3 坐標變換43-45
• 4.4 機器人基于激光位移傳感器的手眼標定45-50
• 4.4.1 基于球面標定算法46-49
• 4.4.2 基于平面標定算法49-50
• 4.5 激光位移傳感器的通信過程50-51
• 4.6 激光位移傳感器的標定實驗51-53
• 4.7 實驗結(jié)果分析53-56
• 4.7.1 球面標定實驗結(jié)果分析53-55
• 4.7.2 平面標定實驗結(jié)果分析55-56
• 4.8 本章小結(jié)56-57
• 第5章 鑄鐵件清理機器人數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控軟件的實現(xiàn)57-63
• 5.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計和需求分析57-58
• 5.2 軟件的總體設(shè)計58-62
• 5.2.1 軟件的開發(fā)工具58-59
• 5.2.2 軟件的功能設(shè)計59-60
• 5.2.3 軟件界面設(shè)計60-61
• 5.2.4 軟件的執(zhí)行流程61-62
• 5.3 本章小結(jié)62-63
• 結(jié)論63-65
• 一、工作總結(jié)63-64
• 二、工作展望64-65
• 參考文獻65-69
• 致謝69-70
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間的研究成果70-71
• 附錄B 攻讀學(xué)位期間所參與的科研項目71

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本文編號：1106723