本文關(guān)鍵詞：機器人同步三維激光切割系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：目前國內(nèi)汽車模具產(chǎn)業(yè)仍存在智能與標準化水平低、生產(chǎn)周期長以及使用壽命短等問題,而采用機器人三維激光切割技術(shù)進行鈑金類工件的加工,可大大縮短研發(fā)周期,提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率。激光加工技術(shù)與工業(yè)機器人技術(shù)的結(jié)合是現(xiàn)代先進加工制造技術(shù)發(fā)展的必然趨勢之一。同時,隨著復(fù)雜形狀和大尺寸工件需求的日益增長,也帶動了外部軸技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,引入外部軸,可增加系統(tǒng)的自由度,拓展系統(tǒng)有效工作空間,大幅度提高產(chǎn)品設(shè)備的生產(chǎn)競爭力。本文的研究方向與工作內(nèi)容主要圍繞機器人同步三維激光切割系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)進行展開。(1)對機器人激光切割及其關(guān)鍵技術(shù)點進行研究和分析,提出機器人同步三維激光切割系統(tǒng)的設(shè)計方案,并對機器人進行運動學(xué)分析和工作空間的仿真測試;對機器人運動方式和速度參數(shù),以及切割質(zhì)量的影響因素展開研究和討論,給出工藝參數(shù)的數(shù)據(jù)庫管理模式,為本文系統(tǒng)方案的實現(xiàn)奠定理論基礎(chǔ)。(2)分析機器人與外部軸同步運動控制的功能需求和技術(shù)要點,完成系統(tǒng)核心程序,即外部軸同步運動控制程序的框架構(gòu)建和思路設(shè)計�；跈C器人編程軟件,使用VAL3編程語言完成系統(tǒng)程序的設(shè)計與編程,包括機器人與外部軸的同步運動控制、人機交互以及產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理與自動生產(chǎn)等多項功能的實現(xiàn)。(3)討論工具碰撞的一般問題以及TCP小幅度修正的功能需求,引入?yún)⒖挤ㄌm坐標系,提出基于世界坐標系的TCP直觀修正補償算法,使用VAL3編程語言完成TCP直觀修正程序的設(shè)計與編寫,給出程序操作示例。同時,提出基于機器人的外部軸標定算法,推導(dǎo)三點標定直線軸和四點標定旋轉(zhuǎn)軸的一般標定算法,同樣使用VAL3語言完成機器人外部軸標定程序的設(shè)計與編寫。(4)完成系統(tǒng)平臺的搭建與通訊調(diào)試,并進行實驗測試。測試結(jié)果表明,使用TCP修正補償程序,可減小TCP旋轉(zhuǎn)誤差至0.5mm以內(nèi),直徑10毫米圓度誤差小于0.3mm;使用機器人外部軸標定程序,同步直線的直線度誤差小于0.2mm。針對同步路徑的起始偏差現(xiàn)象,基于速度和加速度設(shè)計正交實驗,實驗結(jié)果表明降低起始階段的加速度和速度數(shù)值,可減小同步擬合路徑的起始偏差,且加速度的影響大于速度的影響。
【關(guān)鍵詞】：機器人 同步 激光切割 TCP修正 外部軸標定
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP242;TG485
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 研究的背景與意義10-12
• 1.1.1 激光切割與工業(yè)機器人10-11
• 1.1.2 研究目的與意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外關(guān)鍵技術(shù)研究現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 三維激光切割系統(tǒng)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 機器人激光切割部分關(guān)鍵技術(shù)研究現(xiàn)狀13-17
• 1.3 論文主要技術(shù)路線和工作內(nèi)容17-19
• 第二章 機器人同步三維激光切割系統(tǒng)19-30
• 2.1 機器人與激光切割系統(tǒng)19-21
• 2.1.1 工業(yè)機器人系統(tǒng)19-20
• 2.1.2 光纖激光切割系統(tǒng)20
• 2.1.3 機器人三維激光切割系統(tǒng)20-21
• 2.2 機器人同步三維激光切割系統(tǒng)的組成與工作原理21-24
• 2.2.1 同步三維激光切割系統(tǒng)的組成21-22
• 2.2.2 同步三維激光切割系統(tǒng)的工作原理22-24
• 2.3 機器人正運動學(xué)方程與工作空間24-30
• 2.3.1 RX160型機器人24-25
• 2.3.2 機器人的正運動學(xué)方程25-28
• 2.3.3 機器人的工作空間28-30
• 第三章 軌跡效果與切割質(zhì)量的影響因素30-40
• 3.1 機器人運動方式與速度參數(shù)30-36
• 3.1.1 機器人基本運動方式30-31
• 3.1.2 史陶比爾機器人的運動方式與結(jié)構(gòu)型速度變量31-33
• 3.1.3 機器人運動方式與速度參數(shù)的選擇33-36
• 3.2 激光切割質(zhì)量的影響因素36-38
• 3.2.1 光纖激光切割的基本原理與切割方式36-37
• 3.2.2 影響切割質(zhì)量的工藝參數(shù)37-38
• 3.3 工藝參數(shù)的數(shù)據(jù)庫管理模式38-40
• 第四章 外部軸同步運動控制程序的設(shè)計與編寫40-49
• 4.1 機器人與外部軸的通訊及參數(shù)配置40-41
• 4.1.1 CANOPEN通訊與結(jié)構(gòu)分層40
• 4.1.2 機器人與外部軸的參數(shù)配置40-41
• 4.2 同步控制程序的設(shè)計思路與框架41-44
• 4.2.1 程序的設(shè)計思路41-43
• 4.2.2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與路徑參數(shù)43
• 4.2.3 程序的基本功能框架43-44
• 4.3 同步運動控制程序的編寫與界面設(shè)計44-49
• 4.3.1 同步執(zhí)行任務(wù)44-45
• 4.3.2 同步任務(wù)的運行時序與規(guī)則45-46
• 4.3.3 同步運動控制程序的用戶界面設(shè)計46-49
• 第五章 系統(tǒng)的TCP修正補償與外部軸標定49-64
• 5.1 TCP一般標定方法與問題分析49-51
• 5.1.1 TCP的一般標定方法49
• 5.1.2 TCP碰撞問題分析49-50
• 5.1.3 TCP的小幅度修正補償需求50-51
• 5.2 基于世界坐標系的TCP直觀修正補償算法51-56
• 5.2.1 TCP的一般表示方法和參考法蘭的引入51-52
• 5.2.2 直觀修正算法推導(dǎo)52-54
• 5.2.3 程序設(shè)計與操作示例54-56
• 5.3 機器人外部軸標定程序56-64
• 5.3.1 外部軸的基本分類56-58
• 5.3.2 外部軸的標定算法58-61
• 5.3.3 外部軸標定程序的編程思路與程序設(shè)計61-64
• 第六章 系統(tǒng)平臺的實現(xiàn)與測試64-78
• 6.1 同步三維激光切割系統(tǒng)的實現(xiàn)64-68
• 6.1.1 系統(tǒng)平臺的搭建與通訊調(diào)試64-67
• 6.1.2 系統(tǒng)的基本運行流程67-68
• 6.2 TCP修正與外部軸標定測試68-74
• 6.2.1 測試目的與方法68-70
• 6.2.2 TCP修正與外部軸標定70-74
• 6.2.3 測試小結(jié)74
• 6.3 速度參數(shù)對路徑起始偏差的影響測試74-78
• 6.3.1 測試目的與方法74-75
• 6.3.2 速度參數(shù)對起始偏差影響測試75-77
• 6.3.3 測試小結(jié)77-78
• 第七章 總結(jié)與展望78-80
• 7.1 總結(jié)78-79
• 7.2 展望79-80
• 參考文獻80-84
• 致謝84-85
• 攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果85

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