機器人同步三維激光切割系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、目前國內(nèi)汽車模具產(chǎn)業(yè)仍存在智能與標(biāo)準化水平低、生產(chǎn)周期長以及使用壽命短等問題，而采用機器人三維激光切割技術(shù)進行鈑金類工件的加工，可大大縮短研發(fā)周期，提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率。激光加工技術(shù)與工業(yè)機器人技術(shù)的結(jié)合是現(xiàn)代先進加工制造技術(shù)發(fā)展的必然趨勢之一。同時，隨著復(fù)雜形狀和大尺寸工件需求的日益增長，也帶動了外部軸技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，引入外部軸，可增加系統(tǒng)的自由度，拓展系統(tǒng)有效工作空間，大幅度提高產(chǎn)品設(shè)備的生產(chǎn)競爭力。本文的研究方向與工作內(nèi)容主要圍繞機

2、器人同步三維激光切割系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)進行展開。
　?。?）對機器人激光切割及其關(guān)鍵技術(shù)點進行研究和分析，提出機器人同步三維激光切割系統(tǒng)的設(shè)計方案，并對機器人進行運動學(xué)分析和工作空間的仿真測試；對機器人運動方式和速度參數(shù)，以及切割質(zhì)量的影響因素展開研究和討論，給出工藝參數(shù)的數(shù)據(jù)庫管理模式，為本文系統(tǒng)方案的實現(xiàn)奠定理論基礎(chǔ)。
　　（2）分析機器人與外部軸同步運動控制的功能需求和技術(shù)要點，完成系統(tǒng)核心程序，即外部軸同步運動控制程序

3、的框架構(gòu)建和思路設(shè)計?；跈C器人編程軟件，使用VAL3編程語言完成系統(tǒng)程序的設(shè)計與編程，包括機器人與外部軸的同步運動控制、人機交互以及產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理與自動生產(chǎn)等多項功能的實現(xiàn)。
　?。?）討論工具碰撞的一般問題以及TCP小幅度修正的功能需求，引入?yún)⒖挤ㄌm坐標(biāo)系，提出基于世界坐標(biāo)系的TCP直觀修正補償算法，使用VAL3編程語言完成TCP直觀修正程序的設(shè)計與編寫，給出程序操作示例。同時，提出基于機器人的外部軸標(biāo)定算法，推導(dǎo)三點標(biāo)定直線軸

4、和四點標(biāo)定旋轉(zhuǎn)軸的一般標(biāo)定算法，同樣使用VAL3語言完成機器人外部軸標(biāo)定程序的設(shè)計與編寫。
　?。?）完成系統(tǒng)平臺的搭建與通訊調(diào)試，并進行實驗測試。測試結(jié)果表明，使用TCP修正補償程序，可減小TCP旋轉(zhuǎn)誤差至0.5mm以內(nèi)，直徑10毫米圓度誤差小于0.3mm；使用機器人外部軸標(biāo)定程序，同步直線的直線度誤差小于0.2mm。針對同步路徑的起始偏差現(xiàn)象，基于速度和加速度設(shè)計正交實驗，實驗結(jié)果表明降低起始階段的加速度和速度數(shù)值，可減小同步