本文關(guān)鍵詞：長(zhǎng)直焊縫銑削機(jī)器人設(shè)計(jì)與研究

  更多相關(guān)文章： 焊縫銑削 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 差速轉(zhuǎn)向 PLC控制

【摘要】：鋁合金車體主要采用焊接技術(shù)制造而成,焊接工作完成后需要對(duì)車體的焊縫進(jìn)行平整化處理。目前鋁合金車體焊縫主要是通過人工打磨進(jìn)行處理的,加工效率低,對(duì)工人技術(shù)水平要求高,工人勞動(dòng)強(qiáng)度大。本文針對(duì)鋁合金車體焊縫的平整化處理設(shè)計(jì)了一種長(zhǎng)直焊縫銑削機(jī)器人并對(duì)機(jī)器人進(jìn)行了相關(guān)研究,該機(jī)器人以銑削的加工方式對(duì)焊縫進(jìn)行平整化處理。對(duì)機(jī)器人的工作任務(wù)進(jìn)行分析,設(shè)計(jì)了機(jī)器人機(jī)械本體的方案,根據(jù)所設(shè)計(jì)的方案對(duì)機(jī)械本體進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。利用CATIA創(chuàng)建機(jī)械本體零部件的三維實(shí)體模型,通過CATIA的裝配模塊對(duì)機(jī)械本體進(jìn)行虛擬裝配并進(jìn)行了干涉檢驗(yàn)。利用ANSYS對(duì)滾子支架部件等關(guān)鍵零部件進(jìn)行靜力學(xué)分析,并對(duì)焊接機(jī)架進(jìn)行了模態(tài)分析。介紹了機(jī)器人的工作原理,機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)是由采用差速轉(zhuǎn)向的移動(dòng)小車提供的,對(duì)機(jī)器人的移動(dòng)小車和銑削工具系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)及運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行分析,分析了移動(dòng)小車在機(jī)器人工作過程中的位姿并分析了移動(dòng)小車的運(yùn)動(dòng)條件。根據(jù)銑削工具系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)特性及移動(dòng)小車的運(yùn)動(dòng)條件,確定了移動(dòng)小車的運(yùn)動(dòng)控制方案及運(yùn)動(dòng)控制流程,并確定了移動(dòng)小車的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。分析了機(jī)器人控制系統(tǒng)的功能要求,對(duì)控制系統(tǒng)的方案進(jìn)行了設(shè)計(jì),所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)以PLC為控制器,以人機(jī)界面為上位機(jī)。對(duì)控制系統(tǒng)的硬件進(jìn)行設(shè)計(jì),對(duì)PLC進(jìn)行硬件組態(tài)并分配了PLC的I/O端口,確定了主要硬件間的接線方案。開發(fā)了人機(jī)界面的操作界面,對(duì)控制系統(tǒng)的自動(dòng)控制流程和手動(dòng)控制方案進(jìn)行設(shè)計(jì),介紹了PLC主要控制功能的實(shí)現(xiàn),利用梯形編輯語言(LAD)采用結(jié)構(gòu)化編程方式對(duì)PLC程序進(jìn)行設(shè)計(jì)并進(jìn)行了程序仿真,仿真結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的PLC程序正確且能實(shí)現(xiàn)其預(yù)定功能。利用現(xiàn)有設(shè)備制作了PLC控制柜,進(jìn)行了伺服電機(jī)速度控制實(shí)驗(yàn),實(shí)現(xiàn)了PLC通過模擬量控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速;進(jìn)行了關(guān)鍵程序塊調(diào)試實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所設(shè)計(jì)程序塊正確且能實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能;通過控制兩個(gè)伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行了模擬移動(dòng)小車手動(dòng)控制實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明手動(dòng)控制程序設(shè)計(jì)正確且能實(shí)現(xiàn)其預(yù)定的控制功能。本文所設(shè)計(jì)的機(jī)器人能夠快速可靠地去除鋁合金車體上長(zhǎng)直焊縫的全部余高,完成焊縫的平整化處理;或者去除焊縫的大部分余高,為后續(xù)的焊縫打磨工序提供均勻一致的打磨余量和高質(zhì)量的待加工表面,減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,降低了對(duì)工人的技術(shù)要求。
【關(guān)鍵詞】：焊縫銑削 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 差速轉(zhuǎn)向 PLC控制
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG54;TP242
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 課題的研究背景及意義12-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外的研究發(fā)展現(xiàn)狀13-17
• 1.2.1 焊縫后處理技術(shù)13-15
• 1.2.2 輪式移動(dòng)機(jī)器人的差速轉(zhuǎn)向技術(shù)15-17
• 1.2.3 PLC控制技術(shù)17
• 1.3 本文的研究?jī)?nèi)容17-20
• 第2章 機(jī)器人機(jī)械本體設(shè)計(jì)與分析20-40
• 2.1 機(jī)器人工作任務(wù)分析20-21
• 2.1.1 加工對(duì)象20
• 2.1.2 加工要求20-21
• 2.1.3 加工任務(wù)21
• 2.2 機(jī)械本體的方案設(shè)計(jì)21-26
• 2.2.1 機(jī)械本體的功能分析21-22
• 2.2.2 機(jī)械本體的分解22
• 2.2.3 機(jī)械本體執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型22-23
• 2.2.4 機(jī)械本體的主要技術(shù)參數(shù)確定23-25
• 2.2.5 機(jī)械本體的總體布局25-26
• 2.3 機(jī)械本體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)26-33
• 2.3.1 銑削工具系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)26-31
• 2.3.2 豎直升降系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)31
• 2.3.3 移動(dòng)小車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)31-33
• 2.4 機(jī)械本體的虛擬裝配33-34
• 2.5 機(jī)械結(jié)構(gòu)分析34-38
• 2.5.1 滾子支架部件的靜力學(xué)分析34-35
• 2.5.2 主要零部件的應(yīng)力分析35-36
• 2.5.3 焊接機(jī)架的模態(tài)分析36-38
• 2.6 本章小結(jié)38-40
• 第3章 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制研究40-54
• 3.1 機(jī)器人的工作原理40-41
• 3.2 移動(dòng)小車的運(yùn)動(dòng)分析41-42
• 3.3 銑削工具系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)分析42-44
• 3.4 移動(dòng)小車的工作位姿分析44-47
• 3.4.1 移動(dòng)小車的理想工作位姿45
• 3.4.2 移動(dòng)小車的實(shí)際工作位姿45-46
• 3.4.3 移動(dòng)小車的運(yùn)動(dòng)條件分析46-47
• 3.5 移動(dòng)小車運(yùn)動(dòng)控制研究47-53
• 3.5.1 移動(dòng)小車的運(yùn)動(dòng)控制方案47-48
• 3.5.2 移動(dòng)小車的極限位姿確定48-50
• 3.5.3 移動(dòng)小車的運(yùn)動(dòng)控制流程50-52
• 3.5.4 移動(dòng)小車運(yùn)動(dòng)參數(shù)確定52-53
• 3.6 本章小結(jié)53-54
• 第4章 機(jī)器人控制系統(tǒng)開發(fā)54-72
• 4.1 控制系統(tǒng)方案規(guī)劃54-56
• 4.1.1 控制系統(tǒng)的功能分析54-55
• 4.1.2 控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)55-56
• 4.2 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)56-60
• 4.2.1 控制系統(tǒng)的硬件選型56-58
• 4.2.2 PLC硬件組態(tài)58-59
• 4.2.3 PLC的I/O端口分配59
• 4.2.4 硬件接線方案設(shè)計(jì)59-60
• 4.3 人機(jī)界面軟件界面開發(fā)60-62
• 4.3.1 主控界面開發(fā)60-61
• 4.3.2 手動(dòng)控制界面開發(fā)61-62
• 4.4 手動(dòng)控制方案及自動(dòng)控制流程設(shè)計(jì)62-64
• 4.4.1 移動(dòng)小車手動(dòng)控制方案設(shè)計(jì)62-63
• 4.4.2 自動(dòng)控制流程設(shè)計(jì)63-64
• 4.5 PLC主要控制功能的實(shí)現(xiàn)64-69
• 4.5.1 主軸的轉(zhuǎn)速控制64-65
• 4.5.2 驅(qū)動(dòng)輪線速度的控制65-66
• 4.5.3 氣缸工作推力的控制66-67
• 4.5.4 激光測(cè)距儀的數(shù)據(jù)采集67-68
• 4.5.5 步進(jìn)電機(jī)位置控制68-69
• 4.6 PLC程序設(shè)計(jì)與仿真69-71
• 4.6.1 PLC程序設(shè)計(jì)69-70
• 4.6.2 PLC程序仿真70-71
• 4.7 本章小結(jié)71-72
• 第5章 機(jī)器人控制系統(tǒng)相關(guān)實(shí)驗(yàn)72-84
• 5.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備72-73
• 5.2 伺服電機(jī)速度控制實(shí)驗(yàn)73-76
• 5.3 關(guān)鍵程序塊（FC）的調(diào)試實(shí)驗(yàn)76-79
• 5.4 模擬移動(dòng)小車手動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)79-83
• 5.5 本章小結(jié)83-84
• 第6章 總結(jié)與展望84-86
• 6.1 全文總結(jié)84-85
• 6.2 展望85-86
• 參考文獻(xiàn)86-92
• 附錄92-109
• 附錄1 機(jī)械本體的虛擬裝配92-95
• 附錄2 PLCI/O端口分配95-97
• 附錄3 控制系統(tǒng)硬件接線圖97-98
• 附錄4 人機(jī)界面訪問PLC存儲(chǔ)區(qū)的地址分配98-99
• 附錄5 組織塊程序99-104
• 附錄6 用戶功能程序104-105
• 附錄7 手動(dòng)控制程序105-109
• 作者簡(jiǎn)介及科研成果109-110
• 致謝110

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