超声检测机械手运动控制及仿真

发布时间：2017-03-27 20:15

  本文关键词：超声检测机械手运动控制及仿真，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：自动化超声无损检测是超声检测的一个重要发展方向。目前，超声无损检测自动化的可检测对象还较少，主要是一些平面工件、圆筒、简单曲面等形状简单的工件，对具有复杂形状、变厚度的曲面工件的研究较少，如铣刀、叶片等。将多轴机械手应用到无损检测领域有望解决复杂曲面的有效检测难题。 目前商业化的机械手控制系统开放性不高，不能满足特殊应用，如结构改造不被允许，与超声检测设备同步存在技术问题等弊端，因此，在本文中，基于MOTOMANMA1400六自由度机械手的硬件结构，进行超声检测机械手运动控制部分的研制，以及建立起超声检测运动仿真系统。选择“PC+运动控制卡”的控制方式，采用TurboPMAC2-Clipper运动控制卡作为机械手控制系统的核心部分，选用安川的SGM系列的驱动器和对应的伺服电机，构建起超声检测机械手硬件系统。 在进行机械手运动控制时，运动学分析是其中关键的一步，针对MOTOMANMA1400机械手结构特点，，根据Pieper准则，发现无解析解，采用一种几何法和迭代法相结合的方法，求解出机械手运动学逆解。在此基础上实现机械手的运动控制，同时建立起超声检测机械手的控制软件部分：（1）基于Open CASCADE构建超声检测机械手运动仿真系统；（2）基于PCOMMSERVER动态库构建PMAC运动控制系统。前者实现正逆运动学计算和机械手运动仿真，后者实现机械手的运动控制，并通过实验进行验证。
【关键词】：超声检测 机械手 运动学分析 PMAC运动控制卡 Open CASCADE
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP241;TH878.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 超声检测技术进展9-10
• 1.2 检测机器人技术发展10-12
• 1.3 本课题研究意义12-13
• 1.4 论文研究内容13-15
• 第二章 超声检测机械手运动学分析15-40
• 2.1 引言15
• 2.2 机器手位姿的描述及空间坐标变换15-20
• 2.2.1 位置描述15-16
• 2.2.2 姿态描述16
• 2.2.3 空间齐次坐标变换16-18
• 2.2.4 机械手坐标系的描述18-20
• 2.3 机械手正运动学20-26
• 2.3.1 D-H 坐标系的确立20-23
• 2.3.2 正运动学求解23-26
• 2.4 机械手逆运动学26-39
• 2.4.1 求取关键点 D 的位置28-35
• 2.4.2 求解各关节角度35-39
• 2.5 小结39-40
• 第三章 超声检测机械手控制系统设计40-56
• 3.1 引言40
• 3.2 控制系统硬件组成40-46
• 3.2.1 控制方案选择40-43
• 3.2.2 工控机的选择43
• 3.2.3 PMAC 运动控制卡43-45
• 3.2.4 驱动器及电机选择45-46
• 3.3 硬件连接46-49
• 3.3.1 PMAC 卡与主机连接47
• 3.3.2 PMAC 卡与驱动器连接47-48
• 3.3.3 驱动器与机械手连接48-49
• 3.4 控制系统软件平台49-55
• 3.4.1 运动仿真系统51
• 3.4.2 PMAC 运动控制系统51-55
• 3.5 小结55-56
• 第四章 基于 Open CASCAD 的运动仿真系统56-69
• 4.1 引言56-57
• 4.2 Open CASCAD 几何内核57-61
• 4.2.1 Open CASCADE 简介57-58
• 4.2.2 Open CASCADE 几何建模内核58-59
• 4.2.3 可视化技术59-60
• 4.2.4 数据交换60-61
• 4.3 机械手仿真软件61-68
• 4.3.1 仿真环境建立61-62
• 4.3.2 机械手模型建立62-63
• 4.3.3 机械手模型导入63-65
• 4.3.4 机械手三维显示65-66
• 4.3.5 机械手运动控制66-67
• 4.3.6 机械手仿真检测67-68
• 4.4 小结68-69
• 第五章 实验及调试69-78
• 5.1 引言69
• 5.2 硬件调试69-74
• 5.2.1 工控机与 PMAC 运动控制卡的通信实现69-70
• 5.2.2 调节电机 PID 参数70-74
• 5.3 检测机械手运动控制实验74-77
• 5.4 小结77-78
• 总结与展望78-79
• 参考文献79-83
• 攻读硕士学位期间研究成果83-84
• 致谢84

【参考文献】

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本文编号：271017