机器人马鞍形切割变坡口优化设计与试验研究

发布时间：2017-07-20 13:27

  本文关键词：机器人马鞍形切割变坡口优化设计与试验研究

  更多相关文章： 数学模型 离线编程 轨迹规划 机器人切割 模拟仿真

【摘要】：本文在研究了离线编程技术的发展与现状的基础上,对船用管管正交马鞍形的切割进行了研究。现阶段,在船舶行业的马鞍形切割加工中,人工切割加工仍然存在,但是切割加工的主要工作已经转交给了数控切割机。人工加工马鞍形耗时耗力,对工人要求很高,如今只是在一些简单、少量的切割加工中出现。采用数控切割机进行切割作业确实能够快捷、方便地加工马鞍形,但是没有后期升级的空间,对企业的可持续发展与科技创新是不利的。针对骑座式正交马鞍形,本文采用KUKA机器人切割系统进行切割。前期准备工作如下:制作安装夹具、校枪、建立外部轴的同步、建立base坐标系;在切割系统中,设计了电磁阀控制电路,控制切割火焰。本课题研究期间主要做了如下工作并得到了相关结论:(1)建立正交马鞍形模型与坡口角度模型,求解出马鞍形的数学表达式,依据主管与支管对应的圆心角的余弦值的乘积的正负,获得不同的坡口角与实际切割角;(2)利用VS平台,采用VB语言编写离线计算软件;利用MATLAB软件对计算结果进行仿真,验证了马鞍形切割点的准确性,证明了离线计算软件是可行的;(3)综合分析机器人运动指令的特点与适用情形,结合实际,选用circle指令与line指令交替的混合指令作为切割点的运动指令,其它安全点语句选用PTP指令;(4)本文选用机器人氧乙炔火焰切割,进行正交马鞍形的切割试验。在切割氧气压力为0.6MPa、切割乙炔压力为0.05MPa、割嘴距离圆管表面6~7mm的条件下,针对外径115mm、壁厚6mm的主管圆管,应用64个点的离线主管马鞍形切割程序atlu1400,以0.48~0.54m/min的切割速度进行切割,可以得到符合生产需求的主管马鞍形;针对外径90mm、壁厚5mm的支管圆管,应用32个点的离线支管马鞍形切割程序btlu14010,以0.48~0.6m/min的切割速度进行切割,可以得到符合生产需求的支管马鞍形。将切割好的主管与支管马鞍形装配,发现支管“骑坐”在主管上:支管切口与主管外表面自然接触、主管切口与支管内表面重合,验证了离线计算程序的准确性,实现了切割实验预期目标。
【关键词】：数学模型 离线编程 轨迹规划 机器人切割 模拟仿真
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG48
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 国内外离线编程研究状况12-15
• 1.1.1 国外离线编程技术研究现状12-14
• 1.1.2 国内离线编程技术研究现状14-15
• 1.2 国内外马鞍形切割研究现状15-17
• 1.3 本课题的研究内容17-18
• 第2章 机器人切割系统18-24
• 2.1 机器人系统18-20
• 2.2 切割系统20-23
• 2.3 本章小结23-24
• 第3章 管管正交马鞍形数学模型与计算软件编写24-50
• 3.1 圆柱与圆柱相贯空间数学模型24-30
• 3.1.1 正交马鞍形数学模型24-25
• 3.1.2 坡口角度计算25-28
• 3.1.3 切割角的计算28-30
• 3.2 马鞍形计算软件的开发30-49
• 3.2.1 计算软件的流程30-31
• 3.2.2 计算软件的主要内容概述31-33
• 3.2.3 参数的定义与赋值33-34
• 3.2.4 计算模块34-39
• 3.2.5 导出模块39-43
• 3.2.6 计算结果的模拟仿真43-49
• 3.3 本章小结49-50
• 第4章 机器人切割轨迹的规划50-61
• 4.1 base坐标系的选择与建立50-54
• 4.1.1 机器人坐标系的介绍与base坐标系的选择50-52
• 4.1.2 base坐标系的建立52-54
• 4.2 外部轴的引入与同步54-56
• 4.3 机器人编程语句的选择56-60
• 4.3.1 基本指令语句的介绍56-59
• 4.3.2 机器人编程语句的选择59-60
• 4.4 本章小结60-61
• 第5章 机器人马鞍形切割试验61-77
• 5.1 机器人马鞍形切割程序的计算与导出61-64
• 5.2 切割方式的选择及注意事项64-67
• 5.3 切割试验67-74
• 5.3.1 主管切割试验67-70
• 5.3.2 支管切割试验70-74
• 5.4 角度的加工74
• 5.5 主管与支管马鞍形的装配74-75
• 5.6 本章小结75-77
• 结论77-78
• 参考文献78-83
• 攻读硕士学位期间发表论文83-84
• 致谢84-85
• 详细摘要85-89

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