基于工业机器人的漆膜制备系统设计与开发
这是一篇关于工业机器人,漆膜制备,STM32,离线编程,轨迹规划的论文, 主要内容为随着现代工业的发展,中国涂料工业已经成为中国工业的重要组成部分,涂料性能的检测也受到越来越多的关注。漆膜制备是涂料性能检测中的重要环节,在漆膜制备室里,由工人手持空气喷枪进行漆膜制备,这种方法效率较低,得到的漆膜质量偏差,而且喷涂中挥发的气体也会对人体产生危害。随着中国制造2025规划的提出,传统的人工漆膜制备存在太多的弊端,已经不能满足实际要求。针对这一问题,现结合工业机器人,开发一套自动化漆膜制备系统,以期解决目前人工漆膜制备存在的问题。本文基于漆膜制备的工艺要求,以研究开发机器人漆膜制备系统为目标,详细介绍了以工业机器人为中心,设计专用的外围机构与工业机器人协作构成机器人漆膜制备系统。本文的主要工作内容如下:(1)以人工漆膜制备现状为背景,对系统进行总体方案设计。首先对人工漆膜制备的现状进行分析,确定项目的需求。然后按照项目的需求对系统整体方案进行设计,包括系统方案分析和系统总体结构设计。最后详细介绍了系统的组成及工作原理,并完成了系统主要部件的设计及选型。(2)基于自动化漆膜制备系统的功能和控制要求,对工业机器人漆膜制备系统的控制系统进行设计。首先确定控制系统的总体框架,使用“触摸屏搭载A33核心板上位机监控控制+STM32下位机控制”的控制结构。然后对控制系统的硬件进行设计,包括关键硬件选型和外围电路设计,并介绍了硬件参数和电路工作方式。最后进行控制系统的软件设计,完成了控制系统的控制流程设计,根据控制流程完成了相关的功能模块和控制程序设计,并利用QT软件对用户界面进行开发。(3)为了使漆膜的厚度满足规定要求,建立平面漆膜制备喷涂模型。首先,通过分析人工漆膜制备的工艺过程来确定影响漆膜厚度分布的因素,建立了适用于本文的椭圆状喷涂区域的椭圆双β分布模型。然后进行平板静态喷涂实验,通过MATLAB软件对得到的实验数据进行拟合,并求解了该模型的参数。最后根据建立的漆膜厚度分布模型分别对小板和大板进行轨迹规划。(4)测试系统是否满足要求,编制机器人漆膜制备程序并进行实验分析。首先分析对比示教编程和离线编程各自的特点,选择离线编程来编制程序。通过在RobtStudio软件中搭建机器人漆膜制备的离线编程环境,使用RAPID语言编制机器人漆膜制备程序。然后对系统进行安装和功能调试,系统能够稳定运行,各机构无干涉,系统程序无异常。最后进行漆膜制备实验,实验结果表面,该系统实现了自动化漆膜制备,达到了预期的效果。
一种工业机器人离线编程系统的设计与实现
这是一篇关于工业机器人,离线编程,模块化,机器人运动学,机器人轨迹规划,虚拟仿真环境的论文, 主要内容为随着“工业4.0”概念以及“中国制造2025”计划的提出,我国的工业制造业进入新的发展时期。作为智能制造领域代表的工业机器人因其高度的自动化得到了非常广泛的应用。工业机器人最常见的编程方式为在线示教编程。但随着工业制造环境越来越复杂、加工作业要求的精度越来越高,机器人在线示教编程的方法因过程繁琐、精度低等缺点,已无法满足现代化生产制造中大部分应用的要求。为了克服在线示教编程的局限性,工业机器人的离线编程技术作为机器人新的研究方向得到了极大地发展。目前国内外很多机器人公司以及相关研究机构都开发有自己专用的机器人离线编程软件。但这些离线编程软件价格一般比较昂贵,开放性与通用性较差,不便于进行二次开发。鉴于此,本文以一种新型的六自由度SCARA工业机器人作为研究对象,开发了一套操作简单、功能全面、可进行二次开发的工业机器人离线编程系统。在Lab VIEW开发环境下,基于模块化的思想,完成了系统中运动学模块、轨迹规划模块、虚拟仿真环境模块、离线程序编程模块、外部通信模块以及图形用户界面模块等模块的开发。本文首先分析了机器人的运动学理论,建立六自由度SCARA机器人的运动学模型,并分别推导出正逆运动学方程,为运动学模块的开发提供算法基础。其次针对轨迹规划模块的开发,分析了工业机器人常用的几种轨迹规划方法。通过仿真比较各种轨迹规划算法的优缺点,选择最优的轨迹规划式保证机器人的平稳运行。接着对虚拟仿真环境模块进行开发,利用具有平台无关性的虚拟现实建模语言(VRML)以及相关三维建模软件实现虚拟仿真环境的搭建。再针对离线程序编程模块进行开发,实现系统的离线示教、程序编程、程序编译以及仿真运行功能;规范了一套基础的机器人指令系统,并开发对应的语言解释器。最后开发外部通信模块以及图形用户界面模块,完成离线程序的导入功能以及系统整体功能的界面显示。本文最后对开发的机器人离线编程系统进行功能与稳定性的测试,用其进行工业机器人离线程序的编程并与物理机器人结合进行实验验证。实验结果验证了本文开发的工业机器人离线编程系统中各功能模块之间的衔接性十分良好,功能全面,可靠性高。
一种工业机器人离线编程系统的设计与实现
这是一篇关于工业机器人,离线编程,模块化,机器人运动学,机器人轨迹规划,虚拟仿真环境的论文, 主要内容为随着“工业4.0”概念以及“中国制造2025”计划的提出,我国的工业制造业进入新的发展时期。作为智能制造领域代表的工业机器人因其高度的自动化得到了非常广泛的应用。工业机器人最常见的编程方式为在线示教编程。但随着工业制造环境越来越复杂、加工作业要求的精度越来越高,机器人在线示教编程的方法因过程繁琐、精度低等缺点,已无法满足现代化生产制造中大部分应用的要求。为了克服在线示教编程的局限性,工业机器人的离线编程技术作为机器人新的研究方向得到了极大地发展。目前国内外很多机器人公司以及相关研究机构都开发有自己专用的机器人离线编程软件。但这些离线编程软件价格一般比较昂贵,开放性与通用性较差,不便于进行二次开发。鉴于此,本文以一种新型的六自由度SCARA工业机器人作为研究对象,开发了一套操作简单、功能全面、可进行二次开发的工业机器人离线编程系统。在Lab VIEW开发环境下,基于模块化的思想,完成了系统中运动学模块、轨迹规划模块、虚拟仿真环境模块、离线程序编程模块、外部通信模块以及图形用户界面模块等模块的开发。本文首先分析了机器人的运动学理论,建立六自由度SCARA机器人的运动学模型,并分别推导出正逆运动学方程,为运动学模块的开发提供算法基础。其次针对轨迹规划模块的开发,分析了工业机器人常用的几种轨迹规划方法。通过仿真比较各种轨迹规划算法的优缺点,选择最优的轨迹规划式保证机器人的平稳运行。接着对虚拟仿真环境模块进行开发,利用具有平台无关性的虚拟现实建模语言(VRML)以及相关三维建模软件实现虚拟仿真环境的搭建。再针对离线程序编程模块进行开发,实现系统的离线示教、程序编程、程序编译以及仿真运行功能;规范了一套基础的机器人指令系统,并开发对应的语言解释器。最后开发外部通信模块以及图形用户界面模块,完成离线程序的导入功能以及系统整体功能的界面显示。本文最后对开发的机器人离线编程系统进行功能与稳定性的测试,用其进行工业机器人离线程序的编程并与物理机器人结合进行实验验证。实验结果验证了本文开发的工业机器人离线编程系统中各功能模块之间的衔接性十分良好,功能全面,可靠性高。
H型钢切割机器人离线编程系统设计与实现
这是一篇关于离线编程,H型钢,切割机器人,加工工艺的论文, 主要内容为在进行型钢空间切割时,应用离线编程系统对加工轨迹进行处理,可以解决型钢三维特性存在较多约束条件的问题。针对国内型钢切割工业现场的实际需求,遵循用户界面设计简洁、软件使用简单易学等开发目标,设计并实现了一种基于H型钢二维展开图方式的新型切割轨迹离线编程系统,内部融合了多种功能算法,能够支持型钢切割的各种加工工艺。这种切割离线编程系统的应用解决了目前型钢切割作业中效率较低、自动化水平低、切割质量较差等问题。论文以武汉蓝讯科技有限公司开发的H型钢切割机器人为基础,根据实际切割加工中的工艺要求,深入探究切割机器人离线编程系统的关键技术,提出有效的解决方案,取得了如下成果:1)针对切割机器人进行数学建模,研究机器人运动学算法以及空间直线、圆弧的轨迹规划算法,分析加工工艺要求,并提出了一种定点转算法对割枪的姿态转换进行优化,生成符合实际切割需求的G/M代码文件,实现了切割效率和代码编程效率的双重提高。2)针对一线工人使用三维软件进行H型钢切割轨迹绘制较为困难的问题,提出了一种基于二维展开图的轨迹绘制新方案。对H型钢切割的工艺特点进行了充分研究,完成了H型钢二维展开方向、展开图中心线以及相关切割轨迹绘制图层的设计,并建立了二维坐标与三维坐标之间的转换模型。同时,在系统内部封装相关算法,对切割图形进行规范化处理,满足了H型钢三维切割的工艺要求。3)对H型钢实际切割中常用的切割图形进行分析,基于参数化设计的思想,开发了基本图形和型钢端头截断图形的典型图库切割子系统,通过设置相关参数信息生成切割图形的加工代码,完善了离线编程系统的功能。4)为验证离线编程系统生成加工代码的准确性,进行三维可视化模块关键技术的开发,实现了割枪、H型钢、切割轨迹的模型加载,并对H型钢的实际切割过程进行了动画仿真。在武汉蓝讯公司搭建了测试平台,对离线编程系统各功能进行了充分测试,验证了系统的可靠性,同时为后续方管、槽钢、工字钢等多种型材的离线编程系统研发提供了新思路。
基于工业机器人的漆膜制备系统设计与开发
这是一篇关于工业机器人,漆膜制备,STM32,离线编程,轨迹规划的论文, 主要内容为随着现代工业的发展,中国涂料工业已经成为中国工业的重要组成部分,涂料性能的检测也受到越来越多的关注。漆膜制备是涂料性能检测中的重要环节,在漆膜制备室里,由工人手持空气喷枪进行漆膜制备,这种方法效率较低,得到的漆膜质量偏差,而且喷涂中挥发的气体也会对人体产生危害。随着中国制造2025规划的提出,传统的人工漆膜制备存在太多的弊端,已经不能满足实际要求。针对这一问题,现结合工业机器人,开发一套自动化漆膜制备系统,以期解决目前人工漆膜制备存在的问题。本文基于漆膜制备的工艺要求,以研究开发机器人漆膜制备系统为目标,详细介绍了以工业机器人为中心,设计专用的外围机构与工业机器人协作构成机器人漆膜制备系统。本文的主要工作内容如下:(1)以人工漆膜制备现状为背景,对系统进行总体方案设计。首先对人工漆膜制备的现状进行分析,确定项目的需求。然后按照项目的需求对系统整体方案进行设计,包括系统方案分析和系统总体结构设计。最后详细介绍了系统的组成及工作原理,并完成了系统主要部件的设计及选型。(2)基于自动化漆膜制备系统的功能和控制要求,对工业机器人漆膜制备系统的控制系统进行设计。首先确定控制系统的总体框架,使用“触摸屏搭载A33核心板上位机监控控制+STM32下位机控制”的控制结构。然后对控制系统的硬件进行设计,包括关键硬件选型和外围电路设计,并介绍了硬件参数和电路工作方式。最后进行控制系统的软件设计,完成了控制系统的控制流程设计,根据控制流程完成了相关的功能模块和控制程序设计,并利用QT软件对用户界面进行开发。(3)为了使漆膜的厚度满足规定要求,建立平面漆膜制备喷涂模型。首先,通过分析人工漆膜制备的工艺过程来确定影响漆膜厚度分布的因素,建立了适用于本文的椭圆状喷涂区域的椭圆双β分布模型。然后进行平板静态喷涂实验,通过MATLAB软件对得到的实验数据进行拟合,并求解了该模型的参数。最后根据建立的漆膜厚度分布模型分别对小板和大板进行轨迹规划。(4)测试系统是否满足要求,编制机器人漆膜制备程序并进行实验分析。首先分析对比示教编程和离线编程各自的特点,选择离线编程来编制程序。通过在RobtStudio软件中搭建机器人漆膜制备的离线编程环境,使用RAPID语言编制机器人漆膜制备程序。然后对系统进行安装和功能调试,系统能够稳定运行,各机构无干涉,系统程序无异常。最后进行漆膜制备实验,实验结果表面,该系统实现了自动化漆膜制备,达到了预期的效果。
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