曲面零件抛光机器人离线轨迹规划研究

发布时间：2020-07-06 15:21

【摘要】：随着现代工业的飞速发展,工业机器人越来越多的被应用到工业自动化、智能制造等领域。目前,曲面零件的抛光还是主要使用传统的人工方式完成,其存在效率低、表面质量一致性差等缺点,采用工业机器人抛光可以有效地解决这些问题,因此研究机器人自动抛光具有重要的意义。在机器人自动抛光系统中,如何编写机器人运动程序实现最优的抛光轨迹是机器人自动化抛光的关键研究内容。本文围绕汽轮机动叶片的机器人自动抛光,研究了曲面零件抛光机器人离线轨迹生成的相关技术,设计了曲面零件抛光机器人离线轨迹生成系统,并进行了实验验证。主要研究内容包括:(1)以汽轮机动叶片为研究对象,介绍了曲面零件抛光的工艺过程,然后分析了机器人自动抛光影响工件表面质量的各种因素。(2)研究了曲面抛光轨迹生成方法,提出了一种基于改进截面法的抛光轨迹生成方法。在抛光刀触线生成过程中,采用了最小包容盒的思想确定初始约束平面,并且根据满足残余高度的最小移动距离对约束平面移动距离进行修正。提出了改进D-P算法对抛光刀触线进行离散,提取抛光刀触点。最后,对抛光刀位点位置和姿态数据进行了分析计算。(3)研究了刀位点由工件坐标系到机器人基坐标系的转换方法,采用D-H法建立了KUKA机器人运动学模型,研究了逆运动学的代数解法。研究了在UG环境下机器人抛光仿真以及干涉检查方法。研究了KUKA机器人控制代码的组成结构,并将抛光刀位点数据转换成机器人的加工程序。(4)设计并开发了曲面零件抛光机器人离线轨迹生成软件原型系统,应用C++语言和UG/OPEN API函数库将理论研究成果和相关算法编制成函数,从而实现了相应的功能。该系统能够实现抛光刀位点的生成、加工仿真、干涉检查以及机器人加工程序生成等功能。最后,搭建机器人自动抛光实验平台,通过对汽轮机动叶片内弧型面进行精抛光实验,验证了系统的可行性。
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG580.692;TP242
【图文】：

即便对于一个手工抛光较为熟练的工人，其抛光后的表面的良品率也无法得到保证。图1-1 人工抛光工艺此外，抛光加工时所需的抛光膏、抛光剂等化学药品，以及抛光作业时产生的粉尘会通过呼吸道和皮肤进入人的身体，长期工作在这样的环境下会患不同程度的职业病，严重危害工人的身体健康。近几年，随着工人的年青化，工人不愿意从事单调、枯燥和具有危害的工作，导致“世界工厂”东莞等地出现“用工荒”。所以，无论从国家还是制造企业的角度来看，研究曲面零件的抛光自动化技术都具有重要的意义。近年来随着机器人技术的不断发展成熟，长远看，使用工业机器人的加工成本比雇佣工人的成本低的多，因此工业机器人越来越多的应用在工业自动化、智能制造等领域。工业机器人具有通用性好、精度和灵活性高等特点

研究了气囊抛光过程中运动精度的控制方法，通过实验验证了该方法能够提高光学元件的抛光精度。图1-2 安川机器人抛光系统对于机器人砂带抛光，一种方式是砂带抛光刀具固定，机器人末端安装夹具夹持待抛光工件；另一种方式是机器人末端安装砂带抛光刀具，待抛光工件固定在夹具上。在国内，尹咸[7]研究了螺旋桨砂带磨削轨迹生成方法，通过离线编程生成了机器人抛光加工程序，最后分析软轴机抛磨和磨头抛磨的优缺点，设计了螺旋桨磨削加工的设备方案以及控制方法。王伟、

本文编号：2743817