机器人焊装线控制方法及节拍优化

发布时间：2017-08-31 00:43

  本文关键词：机器人焊装线控制方法及节拍优化

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【摘要】：随着工业机器人技术的不断发展,机器人焊装线越来越广泛的应用到生产过程中。对机器人焊装线整线控制方法以及生产节拍问题进行研究具有重要的现实意义。针对机器人焊装线生产设备众多,且被控设备分散,现场环境复杂,干扰因素众多等特点,提出基于Profibus-DP现场总线的分布式I\O控制策略。该控制体系以生产工位为控制单元,在各控制单元内以主从通信方式实现主控PLC与从站PLC间的通信。为实现整线协同控制,采用耦合器将各生产工位的主控PLC相连,实现工位间的信息交互。在此基础上,开发了机器人焊装线实验平台对该控制策略进行了验证。针对多工位、流水化、连续作业的机器人焊装线中工位任务分配不均影响生产节拍问题进行了研究。在总结和分析国内外研究生产线平衡技术方法的基础上,对第二类平衡问题,即在给定工位数和各工序工时情况下,求解最优生产节拍问题进行研究。对机器人焊装线工位问题进行理论分析并建立节拍优化数学模型,提出了一种改进的双种群遗传算法求解该平衡问题。该算法以焊接工序的优先关系作为约束条件,按种群个体适应度设计了交叉概率和变异概率选择函数,提高了算法搜索效率和解的可靠性。通过经典算例验证了算法的有效性。对开关壳体焊装线的工位平衡问题进行了求解,给出了最优方案,提高了平衡率,实现了生产节拍的优化。
【关键词】：机器人焊装线 控制方法 节拍优化 遗传算法 工位平衡
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG408;TP242
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-18
• 1.1 课题提出背景8-9
• 1.2 研究意义与目的9-10
• 1.3 机器人焊装线应用研究现状10-12
• 1.4 机器人焊装线平衡问题研究现状12-17
• 1.4.1 精确算法13
• 1.4.2 启发式算法13-14
• 1.4.3 人工智能算法14-15
• 1.4.4 基于仿真的算法15-16
• 1.4.5 工业工程的方法16-17
• 1.5 本课题的主要研究内容17-18
• 第二章 机器人焊装线整线控制方法18-30
• 2.1 机器人焊装线概述18
• 2.2 机器人焊装线系统构成18-20
• 2.2.1 夹具系统18-19
• 2.2.2 传输系统19
• 2.2.3 焊接机器人19-20
• 2.3 机器人焊装线控制系统设计20-25
• 2.3.1 Profibus现场总线技术20-21
• 2.3.2 PLC主/从通信(MS)技术21
• 2.3.3 传输系统控制方法21-22
• 2.3.4 焊接机器人逻辑控制22-23
• 2.3.5 焊接机器人同周边设备协调控制方法23-24
• 2.3.6 机器人焊装线控制体系构架24-25
• 2.4 机器人焊装线实验平台25-26
• 2.5 机器人焊装线监控系统设计26-28
• 2.6 本章小结28-30
• 第三章 机器人焊装线平衡问题与遗传算法30-42
• 3.1 机器人焊装生产线概述30-31
• 3.2 机器人焊装线平衡问题的定义及相关术语31-34
• 3.3 机器人焊装线平衡问题数学描述34-37
• 3.3.1 机器人焊装线平衡问题一般数学描述34-35
• 3.3.2 机器人焊装线平衡问题分类35-36
• 3.3.3 机器人焊装线的数学评价指标36-37
• 3.4 遗传算法简介37-41
• 3.4.1 遗传算法的基本内容37-38
• 3.4.2 遗传算法的基本流程及特点38-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第四章 开关壳体焊装线工位平衡问题分析42-50
• 4.1 焊装线工位平衡问题42
• 4.2 开关壳体焊装线简介42-45
• 4.3 开关壳体焊装线性能评价与分析45-48
• 4.4 本章小结48-50
• 第五章 基于改进的双种群遗传算法焊装线工位平衡问题研究50-66
• 5.1 改进的双遗传算法50
• 5.2 改进的双种群遗传算法设计50-58
• 5.2.1 染色体编码与解码51-53
• 5.2.2 种群初始化53
• 5.2.3 适应度设计53-54
• 5.2.4 选择54-55
• 5.2.5 交叉、变异55-58
• 5.2.6 种群间基因交换58
• 5.3 基于MATLAB编程的双种群遗传算法实现58
• 5.4 算法有效性测试58-60
• 5.5 壳体焊装线改进的双种群遗传算法优化结果60-64
• 5.5.1 工位数为4时的优化结果61-63
• 5.5.2 工位数为5时的优化结果63-64
• 5.6 本章小结64-66
• 第六章 结论66-68
• 6.1 结论66
• 6.2 不足与展望66-68
• 参考文献68-72
• 攻读硕士学位期间发表论文和参加科研情况说明72-74
• 致谢74

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