宽叶片螺旋钻杆焊接自动上下料系统研究
发布时间：2020-12-24 10:10
宽叶片螺旋钻杆(以下简称螺旋钻杆)是松软突出煤层瓦斯抽采钻孔施工的主要装备之一,其主要由杆体和叶片组成。叶片焊接是螺旋钻杆生产的关键工序之一,其上下料效率影响焊接生产效率。针对螺旋钻杆焊接工作站人工辅助上下料方式存在劳动强度大和生产效率低等问题,结合螺旋钻杆叶片焊接工艺,设计自动上下料系统,实现宽叶片螺旋钻杆焊接过程的全自动化。主要研究内容包括:(1)通过对码垛机器人和桁架机械手的分析比较,确定了宽叶片螺旋钻杆焊接自动化上下料系统方案。(2)对所采用方案中的桁架机械手和手爪进行结构设计、驱动系统设计,并建立了机械手刚柔耦合动力学模型,进行了动力学仿真和模态分析,采用有限元分析法对手爪的关键部件进行静力学分析。(3)对上下料控制系统展开深入研究。首先,提出了上下料系统控制部分的设计要求,并对控制系统硬件结构进行总体设计。在此基础上,对PLC和传感器等进行选型、分配I/O地址、设计电气控制线路等。然后,详细研究系统需要实现的功能,采用模块化思想总体规划控制系统软件架构,开发PLC程序和开发触摸屏程序;并解决了软件开发中钻杆码垛坐标及位置计算和运动路径规划等关键技术难点。(4)将研制的自动上...
【文章来源】：煤炭科学研究总院北京市
【文章页数】：112 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 工业机器人发展现状及趋势
1.2.1 发展现状
1.2.2 发展趋势
1.3 研究目标及内容
1.3.1 研究目标
1.3.2 主要研究内容
1.3.3 技术路线
第2章 系统总体方案设计
2.1 焊接工作站概述
2.2 设计要求
2.3 系统机械部分方案
2.3.1 上下料机器人方案
2.3.2 辅助装置方案
2.4 电气控制系统方案
2.4.1 控制系统方案
2.4.2 伺服系统方案
2.5 本章小结
第3章 系统机械部分设计及分析
3.1 机械手设计及分析
3.1.1 结构设计
3.1.2 驱动系统设计
3.1.3 动态特性分析
3.2 手爪设计及分析
3.2.1 结构设计
3.2.2 驱动系统设计
3.2.3 夹持力及关键部件静力学分析
3.3 本章小结
第4章 控制系统电气设计
4.1 设计要求
4.2 控制系统硬件结构
4.3 硬件选型
4.3.1 PLC选型
4.3.2 触摸屏选型
4.3.3 传感器选型
4.4 I/O地址配置
4.5 电气线路设计
4.6 以太网通信
4.7 本章小结
第5章 控制系统软件设计
5.1 设计要求
5.2 软件总体架构
5.3 PLC程序设计
5.3.1 手动运行方式
5.3.2 自动运行方式
5.3.3 运动路径规划
5.3.4 钻杆码垛坐标及位置计算
5.3.5 暂存架上下料逻辑设计及计算
5.3.6 坐标系转换
5.3.7 其他辅助子程序
5.4 触摸屏程序设计
5.4.1 功能需求
5.4.2 核心界面设计
5.5 本章小结
第6章 系统调试、集成及试运行
6.1 系统调试
6.1.1 现场查线
6.1.2 联机调试
6.2 系统集成
6.3 试运行
6.4 本章小结
第7章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
附录1 部分桁架机械手等图纸
附录2 部分电气原理图图纸
附录3 部分PLC程序
附录4 机械手及电控柜实物图
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于PLC直角坐标式机器人控制系统的设计[J]. 陈彦宇,田东庄,许翠华,周春,黄煌. 自动化仪表. 2018(04)
[2]干熄焦装入装置外置限位设计与实践应用[J]. 余长青. 福建冶金. 2017(06)
[3]基于Abaqus桁架机械手动静态性能分析[J]. 陈彦宇,田东庄,许翠华,周春,鄢忠方. 煤矿机械. 2017(11)
[4]工业机器人喷釉控制系统的设计[J]. 付凯艳,景会成. 华北理工大学学报(自然科学版). 2017(04)
[5]冲压机械手机身的静力学及模态分析[J]. 虞鹏,鲁健武,杨超君,张清林. 机械设计与制造工程. 2017(10)
[6]运输小车在螺旋钻杆翼片焊接工作站中的应用[J]. 兰菲,吴智峰. 工矿自动化. 2017(10)
[7]基于STM32单片机的自动喷灌机器人[J]. 赵涛,陶重犇,冯佳佳,孙云飞. 计算机系统应用. 2017(09)
[8]模糊PID控制下移动机器人定位方法研究[J]. 苗永梅,林辉. 计算机测量与控制. 2017(08)
[9]松软煤层螺旋钻杆与压风复合排渣钻进技术装备[J]. 张宏钧,姚克,张幼振. 煤矿安全. 2017(07)
[10]矿用螺旋钻杆焊接加工上下料系统的研究[J]. 陈彦宇,田东庄,董萌萌,杨虎伟. 煤矿机械. 2017(04)
博士论文
[1]直角坐标柔性机器人操作臂机电耦合动力学及振动特性研究[D]. 刘玉飞.中国矿业大学 2016
硕士论文
[1]上下料用模块化直角坐标机器人研究[D]. 刘梦茹.天津大学 2010
[2]基于DSP+FPGA的永磁同步电机伺服控制系统研究[D]. 农先鹏.华中科技大学 2008
本文编号：2935466
【文章来源】：煤炭科学研究总院北京市
【文章页数】：112 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 工业机器人发展现状及趋势
1.2.1 发展现状
1.2.2 发展趋势
1.3 研究目标及内容
1.3.1 研究目标
1.3.2 主要研究内容
1.3.3 技术路线
第2章 系统总体方案设计
2.1 焊接工作站概述
2.2 设计要求
2.3 系统机械部分方案
2.3.1 上下料机器人方案
2.3.2 辅助装置方案
2.4 电气控制系统方案
2.4.1 控制系统方案
2.4.2 伺服系统方案
2.5 本章小结
第3章 系统机械部分设计及分析
3.1 机械手设计及分析
3.1.1 结构设计
3.1.2 驱动系统设计
3.1.3 动态特性分析
3.2 手爪设计及分析
3.2.1 结构设计
3.2.2 驱动系统设计
3.2.3 夹持力及关键部件静力学分析
3.3 本章小结
第4章 控制系统电气设计
4.1 设计要求
4.2 控制系统硬件结构
4.3 硬件选型
4.3.1 PLC选型
4.3.2 触摸屏选型
4.3.3 传感器选型
4.4 I/O地址配置
4.5 电气线路设计
4.6 以太网通信
4.7 本章小结
第5章 控制系统软件设计
5.1 设计要求
5.2 软件总体架构
5.3 PLC程序设计
5.3.1 手动运行方式
5.3.2 自动运行方式
5.3.3 运动路径规划
5.3.4 钻杆码垛坐标及位置计算
5.3.5 暂存架上下料逻辑设计及计算
5.3.6 坐标系转换
5.3.7 其他辅助子程序
5.4 触摸屏程序设计
5.4.1 功能需求
5.4.2 核心界面设计
5.5 本章小结
第6章 系统调试、集成及试运行
6.1 系统调试
6.1.1 现场查线
6.1.2 联机调试
6.2 系统集成
6.3 试运行
6.4 本章小结
第7章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
附录1 部分桁架机械手等图纸
附录2 部分电气原理图图纸
附录3 部分PLC程序
附录4 机械手及电控柜实物图
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于PLC直角坐标式机器人控制系统的设计[J]. 陈彦宇,田东庄,许翠华,周春,黄煌. 自动化仪表. 2018(04)
[2]干熄焦装入装置外置限位设计与实践应用[J]. 余长青. 福建冶金. 2017(06)
[3]基于Abaqus桁架机械手动静态性能分析[J]. 陈彦宇,田东庄,许翠华,周春,鄢忠方. 煤矿机械. 2017(11)
[4]工业机器人喷釉控制系统的设计[J]. 付凯艳,景会成. 华北理工大学学报(自然科学版). 2017(04)
[5]冲压机械手机身的静力学及模态分析[J]. 虞鹏,鲁健武,杨超君,张清林. 机械设计与制造工程. 2017(10)
[6]运输小车在螺旋钻杆翼片焊接工作站中的应用[J]. 兰菲,吴智峰. 工矿自动化. 2017(10)
[7]基于STM32单片机的自动喷灌机器人[J]. 赵涛,陶重犇,冯佳佳,孙云飞. 计算机系统应用. 2017(09)
[8]模糊PID控制下移动机器人定位方法研究[J]. 苗永梅,林辉. 计算机测量与控制. 2017(08)
[9]松软煤层螺旋钻杆与压风复合排渣钻进技术装备[J]. 张宏钧,姚克,张幼振. 煤矿安全. 2017(07)
[10]矿用螺旋钻杆焊接加工上下料系统的研究[J]. 陈彦宇,田东庄,董萌萌,杨虎伟. 煤矿机械. 2017(04)
博士论文
[1]直角坐标柔性机器人操作臂机电耦合动力学及振动特性研究[D]. 刘玉飞.中国矿业大学 2016
硕士论文
[1]上下料用模块化直角坐标机器人研究[D]. 刘梦茹.天津大学 2010
[2]基于DSP+FPGA的永磁同步电机伺服控制系统研究[D]. 农先鹏.华中科技大学 2008
本文编号：2935466
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/2935466.html
