机器人自动化制孔中位姿误差的修正与补偿

发布时间：2016-07-30 16:03

本文关键词：机器人自动化制孔中位姿误差的修正与补偿，，由笔耕文化传播整理发布。

《浙江大学》 2015年

机器人自动化制孔中位姿误差的修正与补偿

周华飞

【摘要】：随着数字化制造技术不断发展,越来越多先进的自动制孔技术被应用到了飞机装配领域中。机器人自动化制孔技术是自动化制孔技术的重要组成部分,具有相对较高的制孔质量、柔性集成度好、工作环境适应性强等优点,在飞机数字化装配生产线上得到了广泛的应用。为了提高加工孔的轴线垂直度和位置精度,本文对机器人位姿误差的修正与补偿进行了研究,本文的研究内容主要可以概括为姿态误差修正和位置误差补偿两部分。姿态误差修正是为了实现加工时机器人末端执行器主轴进给方向与加工孔轴线方向一致,保证加工孔的轴线垂直度。随着光学测量技术的兴起,基于激光位移传感器的非接触式测量技术被应用到了姿态误差修正技术上来。本文首先介绍了非接触式姿态误差修正技术,研究了姿态修正的标定方法。然后针对激光位移传感器在工程应用中出现的标定基准不准确和非线性漂移现象,提出了非线性因素校准和视觉对焦方法,对姿态误差修正的原理进行了研究和改进。试验表明,经非线性因素校准后,轴线垂直精度达到了0.2°,锪窝深度一致性控制在0.03mm以内。从而验证了改进方法的可行性,解决了机器人自动化制孔时姿态修正的问题,保证了加工孔轴线与加工表面的垂直度。位置误差补偿是为了实现机器人末端精确定位,保证加工孔的位置精度。由于机器人位置精度相对较低,无法直接满足自动制孔的孔位精度要求。为了提高机器人自动制孔的位置精度,对机器人位置误差进行了研究。首先,阐述了机器人位置误差的来源和产生过程,并通过理论分析和相关试验,证明了机器人位置误差会对机器人基坐标系的平移分量和姿态变换分量产生不同程度影响。然后,为了补偿由于基坐标系标定不准确所引起的坐标转换误差,从飞机曲面构造原理角度,提出了一种基于误差Coons曲面函数的补偿方法。制孔试验表明,采用基于误差Coons曲面函数的补偿方法,可以使得坐标转换误差得到有效的补偿。机器人自动制孔的孔位平均位置误差为0.205 mm,最大位置误差为0.343 mm,满足孔位精度在0.5 mm以内的要求,实现了机器人自动化精确制孔。

【关键词】：
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V262.4;TP242.2
【目录】：

下载全文更多同类文献

CAJ全文下载

(如何获取全文？欢迎：购买知网充值卡、在线充值、在线咨询)

CAJViewer阅读器支持CAJ、PDF文件格式

【参考文献】

中国期刊全文数据库前9条

1 丁希仑;周乐来;周军;;机器人的空间位姿误差分析方法[J];北京航空航天大学学报;2009年02期

2 邹方;薛汉杰;周万勇;许国康;;飞机数字化柔性装配关键技术及其发展[J];航空制造技术;2006年09期

3 袁红璇;;飞机结构件连接孔制造技术[J];航空制造技术;2007年01期

4 薛汉杰;张敬佩;;蒙皮类部件钻孔法向的测量和调整[J];航空制造技术;2010年23期

5 良辰;;飞机自动化装配技术及设备应用调查报告[J];航空制造技术;2011年19期

6 Tian Wei;Zhou Weixue;Zhou Wei;Liao Wenhe;Zeng Yuanfan;;Auto-normalization algorithm for robotic precision drilling system in aircraft component assembly[J];Chinese Journal of Aeronautics;2013年02期

7 冯小波;贺臻;施旭;;机器视觉在TFT-LCD点缺陷检测系统中的应用[J];现代显示;2011年09期

8 张博;魏振忠;张广军;;机器人坐标系与激光跟踪仪坐标系的快速转换方法[J];仪器仪表学报;2010年09期

9 费少华;方强;孟祥磊;柯映林;;基于压脚位移补偿的机器人制孔锪窝深度控制[J];浙江大学学报(工学版);2012年07期

【共引文献】

中国期刊全文数据库前10条

1 梅中义;范玉青;;基于激光跟踪定位的部件对接柔性装配技术[J];北京航空航天大学学报;2009年01期

2 黄佳;邾继贵;王一;;激光线扫式形貌测量机器人的标定研究[J];传感技术学报;2012年01期

3 李雷;;柔性数字化装配技术在飞机中的应用[J];电脑编程技巧与维护;2011年20期

4 张祥祥;王仲奇;康永刚;;飞机柔性装配集成控制技术研究[J];锻压装备与制造技术;2011年02期

5 苏艳红;;数字化环境下的拉形模制造[J];工具技术;2009年10期

6 魏振忠;张博;张广军;;双机器人系统的快速手眼标定方法[J];光学精密工程;2011年08期

7 周虎;邾继贵;张滋黎;叶声华;;激光电子经纬仪动态跟踪引导系统的设计[J];光学精密工程;2011年11期

8 李文强;段磊;赵明;王帅;于跃;;基于EtherCAT和CAN总线的柔性工装控制系统[J];电光与控制;2012年11期

9 张铁;戴孝亮;杜亮;;基于距离测量的机器人误差标定及参数选定[J];北京航空航天大学学报;2014年05期

10 王启申;袁培江;王田苗;汪承坤;;航空制孔末端执行器中调姿机构的设计与实验[J];北京航空航天大学学报;2014年07期

中国博士学位论文全文数据库前10条

1 劳达宝;室内测量定位系统发射站优化及校准技术研究[D];天津大学;2011年

2 端木琼;wMPS系统的硬件平台优化及动态坐标测量关键技术研究[D];天津大学;2012年

3 王才东;深水管道法兰自动连接机具关键技术研究及样机研制[D];哈尔滨工程大学;2011年

4 刘楚辉;飞机机身数字化对接装配中的翼身交点加工关键技术研究[D];浙江大学;2011年

5 张旭;飞机大部件对接装配过程中的干涉检测技术研究[D];浙江大学;2008年

6 吴红兵;航空框类整体结构件铣削加工变形的数值模拟与实验研究[D];浙江大学;2008年

7 潘志毅;飞机装配工装智能设计关键技术研究与系统开发[D];南京航空航天大学;2008年

8 谭启蒙;基于视觉定位跟踪的大型机械部件数字化对接关键技术研究[D];北京邮电大学;2012年

9 朱永国;飞机大部件自动对接若干关键技术研究[D];南京航空航天大学;2012年

10 刘振忠;多轴联动系统的运动规划与结构变形补偿[D];天津大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库前10条

1 洪超;一种用于柔性定位器的三自由度并联机构研究[D];南京航空航天大学;2010年

2 朱明华;飞机部件多点柔性支撑系统研究与开发[D];南京航空航天大学;2011年

3 李旭龙;飞机翼身对接中的自动定位技术研究与系统开发[D];南京航空航天大学;2011年

4 王水生;柔性工装平台控制系统设计[D];沈阳航空航天大学;2011年

5 刘海滨;飞机空间曲面薄壁件柔性工装设计及夹持变形分析研究[D];沈阳航空航天大学;2012年

6 张兵;飞机数字化装配系统中浮动入位技术研究[D];浙江大学;2012年

7 郑思渊;基于任务调度的飞机翼身交点孔、面精加工系统集成[D];浙江大学;2012年

8 肖庆东;飞机数字化装配定位技术研究[D];西北工业大学;2007年

9 曾鹏;基于工业机器人的机翼、垂尾测量点检测与打制系统设计[D];浙江大学;2008年

10 李菡;基于双机器人协同的自动钻铆终端器及其自动供钉装置的设计与研究[D];浙江大学;2010年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库前10条

1 孙旭东,张国雄,付继有;多路激光跟踪干涉柔性坐标测量系统三自由度坐标测量方法的研究[J];电子测量与仪器学报;2000年01期

2 王新荣,李延斌,刘凤兰;金属切削用量的优化选择[J];防爆电机;2003年01期

3 熊良山,师汉民,陈永洁;钻头与钻削研究的历史、现状与发展趋势[J];工具技术;2005年08期

4 杨军;周利平;吴能章;;基于Deform 3D的钻削力仿真研究[J];工具技术;2007年04期

5 马海龙;陈清奎;段辉;;切削颤振的动力学模型研究[J];工具技术;2009年09期

6 张厚江,陈五一,樊锐,陈鼎昌;碳纤维复合材料高质量孔的钻削[J];航空制造技术;2004年03期

7 许国康;自动钻铆技术及其在数字化装配中的应用[J];航空制造技术;2005年06期

8 楼阿莉;国内外自动钻铆技术的发展现状及应用[J];航空制造技术;2005年06期

9 张厚江;樊锐;陈五一;陈鼎昌;;高速钻削碳纤维复合材料钻削力的研究[J];航空制造技术;2006年12期

10 袁红璇;;飞机结构件连接孔制造技术[J];航空制造技术;2007年01期

【相似文献】

中国期刊全文数据库前10条

1 杨书评;宫迎辉;王海丹;王思斯;;机器人自动化及生产线关键标准研究[J];制造业自动化;2010年08期

2 Andre Weise;;图像处理实现机器人自动化[J];现代制造;2007年19期

3 李琼砚,陆际联;机器人自动化加工系统的研究[J];机械工业自动化;1998年02期

4 ;意大利机床机器人自动化专刊[J];世界制造技术与装备市场;2007年01期

5 徐文秀;史耀耀;;整体叶盘机器人自动化抛光技术[J];机械设计;2010年07期

6 张良安;梅江平;黄田;;基于遗传算法的机器人自动化生产线缓冲区容量分配方法[J];机械工程学报;2010年11期

7 周方明;刘威;王贤;于洪战;;排气阀凹槽机器人自动化堆焊工艺设计[J];江苏科技大学学报(自然科学版);2014年02期

8 ;意大利机床机器人自动化专刊[J];世界制造技术与装备市场;1999年04期

9 余稳胜;张国良;陈健华;郑杰才;何勇;;自动扶梯桁架机器人自动化焊接系统设计[J];制造业自动化;2013年24期

10 ;意大利机床机器人自动化专刊[J];世界制造技术与装备市场;1999年01期

中国重要报纸全文数据库前3条

1 凌君;[N];中国机电日报;2000年

2 李文;[N];中国汽车报;2003年

3 罗冰;[N];科技日报;2001年

中国硕士学位论文全文数据库前4条

1 周华飞;机器人自动化制孔中位姿误差的修正与补偿[D];浙江大学;2015年

2 顾金伟;飞机壁板机器人自动化制孔控制系统开发[D];浙江大学;2013年

3 李永超;飞机壁板机器人自动化制孔法向修正技术研究[D];浙江大学;2014年

4 金龙;碳纤维复合材料的机器人自动化制孔技术研究[D];浙江大学;2014年

中国知网广告投放