发动机叶片机器人磨抛系统关键技术研究

发布时间：2023-03-19 04:55

　　近年来,我国对高性能的航空发动机的需求日益增长,而叶片作为发动机的“心脏”,其磨抛精度决定着发动机的推进性能和使用寿命。传统的手工和机床的磨抛方式已经无法适应叶片的多规格、小批量和高精度的加工需求。而日益成熟的机器人控制技术为叶片的磨抛提供了一种低成本、高柔性的解决方案。本文根据叶片机器人磨抛系统的需求对其关键技术做了相关研究,主要内容如下:(1)确定系统磨抛工作流程,并根据磨抛需求选定系统主要硬件组成;制定了硬件模块化集成和软件的层化设计方案;根据系统的功能需求完成对控制软件的开发。(2)提出一种叶片装夹状态检测和误差补偿的方法;而后,对静止状态下的六维力传感器进行受力分析,求得负载大小,完成力传感器的重力补偿和零点标定;同时采用Kalman滤波器对力信息进行滤波,并通过实验验证滤波效果。(3)通过对磨抛过程的受力分析,确定六维力信息与磨抛法向力之间的关系;并根据磨抛过程中机器人末端与砂带机的作用原理确定磨抛力模型,结合系统的响应特点,采用PI控制器对进行调节,通过仿真确定了各参数对系统响应的影响;最终,确定了速度伺服与力位混合控制相融合的机器人轨迹实时控制方案。(4)搭建系统实验平...

【文章页数】：98 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
注释表
缩略词
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 叶片机器人磨抛技术研究现状
        1.2.1 机器人磨抛技术国外研究现状
        1.2.2 机器人磨抛技术国内研究现状
    1.3 机器人磨抛过程控制方法研究现状
    1.4 论文结构和主要研究内容
第二章 叶片机器人磨抛系统集成及软件开发
    2.1 引言
    2.2 系统工作流程及主要硬件组成
        2.2.1 叶片磨抛系统工作流程
        2.2.2 系统的主要硬件组成
    2.3 系统集成开发方案设计
        2.3.1 系统硬件模块化集成方案
        2.3.2 系统控制软件层化设计方案
    2.4 系统控制软件开发
        2.4.1 人机交互界面开发
        2.4.2 软件核心功能开发
    2.5 本章小结
第三章 基于多传感设备的系统状态检测与信息处理技术
    3.1 引言
    3.2 叶片装夹状态检测与误差补偿
        3.2.1 叶片装夹状态检测
        3.2.2 叶片装夹误差补偿
    3.3 六维力传感器的标定
        3.3.1 力传感器的配置
        3.3.2 末端负载中心标定
        3.3.3 力传感器的重力补偿与零点标定
        3.3.4 重力补偿实验与结果
    3.4 力信息的滤波处理
        3.4.1 Kalman滤波器设计
        3.4.2 滤波验证与结果分析
    3.5 本章小结
第四章 基于力位混合控制的叶片磨抛控制技术
    4.1 引言
    4.2 叶片磨抛过程分析
        4.2.1 叶片磨抛机理
        4.2.2 磨抛力与深度的关系
        4.2.3 磨抛过程受力分析
    4.3 叶片磨抛力控制模型研究
        4.3.1 磨抛过程建模
        4.3.2 系统仿真与参数分析
        4.3.3 融合PI控制的系统仿真
    4.4 机器人力位混合控制方案
        4.4.1 力位混合控制原理
        4.4.2 基于力信息的速度伺服控制
        4.4.3 叶片磨抛轨迹力位混合控制方案
    4.5 本章小结
第五章 机器人轨迹控制实验
    5.1 引言
    5.2 叶片磨抛机器人系统实验平台
        5.2.1 系统实验平台搭建
        5.2.2 系统坐标系建立
        5.2.3 各坐标系空间位置标定与统一
    5.3 Staubli机器人Alter指令开发与轨迹仿真
        5.3.1 Alter指令工作原理
        5.3.2 Alter路径实时控制仿真及其功能测试
    5.4 基于力位混合控制的轨迹在线修正实验
        5.4.1 基于磨抛力模型的轨迹修正实验
        5.4.2 融合PI控制的磨抛轨迹修正实验
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文



本文编号：3764598