涂裝機(jī)器人噴幅誤差控制技術(shù)研究.pdf

1、制造業(yè)自動(dòng)化的浪潮，促使工業(yè)機(jī)器人得到日益廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。噴涂機(jī)器人是一類特殊的工業(yè)機(jī)器人，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、軌跡規(guī)劃、工藝控制等方面有獨(dú)特的特點(diǎn)。目前，成熟的噴涂機(jī)器人系統(tǒng)均為進(jìn)口產(chǎn)品，相關(guān)技術(shù)自成體系，開放的開發(fā)接口有限，基于這些系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)較為困難。本文以國(guó)內(nèi)某噴涂作業(yè)系統(tǒng)作為試驗(yàn)平臺(tái)，以降低系統(tǒng)噴幅寬度誤差為研究目標(biāo)，采用理論分析和試驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法，對(duì)利用機(jī)器人自身運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償和利用補(bǔ)償機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)噴幅寬度誤差控制的方法展開了研究，

2、探索了改善噴涂機(jī)器人性能的方法和實(shí)現(xiàn)手段，可為類似應(yīng)用研究提供借鑒，具有一定典型意義。內(nèi)容包括:6軸串聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)建模、噴槍噴涂沉積建模、控制系統(tǒng)研究、補(bǔ)償機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。
　　本文首先通過噴涂工藝試驗(yàn)對(duì)噴槍沉積過程進(jìn)行建模表征，確定了適合工程應(yīng)用的控制變量，接著分兩種思路對(duì)噴涂寬度補(bǔ)償?shù)目刂撇襟E和代價(jià)進(jìn)行了定性比較，優(yōu)選了易于實(shí)現(xiàn)的補(bǔ)償方法，并對(duì)與原噴涂作業(yè)系統(tǒng)的兼容方法進(jìn)行分析和試驗(yàn)，最后搭建試驗(yàn)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了功能。重點(diǎn)圍繞提高

3、噴涂機(jī)器人噴幅寬度控制的理論分析和技術(shù)實(shí)現(xiàn)兩大問題，主要的研究工作和結(jié)論如下:
　　1.對(duì)串聯(lián)式機(jī)器人進(jìn)行了D-H建模，確定齊次變換矩陣。推導(dǎo)了串聯(lián)機(jī)器人的正運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。研究了串聯(lián)機(jī)器人的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)算法，詳細(xì)給出了符合Pieper準(zhǔn)則的機(jī)器人求解逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的步驟過程，并對(duì)更一般性的機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)數(shù)值解算法原理做了簡(jiǎn)要介紹。對(duì)噴涂距離誤差的逆運(yùn)動(dòng)求解步驟做了歸納，探討了利用機(jī)器人自身結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)補(bǔ)償?shù)目尚行浴?br>　　2.對(duì)噴槍的涂層沉

4、積情況進(jìn)行了建模，對(duì)比了幾種典型模型的特點(diǎn)、建模方法，通過開展噴槍工藝試驗(yàn)，進(jìn)行了涂層分布律建模和噴幅寬度建模，提出了在通過標(biāo)定，排除工作壓力、涂料粘度、溫度等外界條件擾動(dòng)對(duì)噴幅寬度的影響，以噴涂距離控制補(bǔ)償噴幅寬度誤差的方案。
　　3.設(shè)計(jì)并搭建了噴幅誤差補(bǔ)償機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。介紹了補(bǔ)償機(jī)構(gòu)試驗(yàn)平臺(tái)的構(gòu)成，采用伺服電機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制器、DSP、距離傳感器和工業(yè)相機(jī)，完成了系數(shù)標(biāo)定、誤差補(bǔ)償和根據(jù)設(shè)定改變噴幅寬度等功能。通過坐標(biāo)變換，實(shí)現(xiàn)