基于弧焊機器人的典型零件柔性再制造系統(tǒng)研究.pdf

1、再制造工程是以產品全壽命周期管理為指導，以優(yōu)質、高效、節(jié)能、節(jié)材、環(huán)保為目標，以先進技術和產業(yè)化生產為手段，來修復或改造廢舊產品的一系列技術措施或工程活動的總稱。隨著計算機技術和機器人技術的發(fā)展，自動化、智能化是再制造工程發(fā)展的方向。為了適應再制造工程的發(fā)展趨勢，必需提高再制造系統(tǒng)自主適應加工對象的能力，從而提高再制造系統(tǒng)的智能化水平。為此，本文針對弧焊機器人，對廢舊產品柔性再制造加工系統(tǒng)的關鍵技術進行了研究。
　　本文采用線結構

2、光三維視覺傳感器實現對零件缺損部分的測量和定位。激光視覺傳感器固定在機器人手臂末端，機器人手臂帶動激光傳感器沿零件表面掃描，獲取零件的三維信息。傳感器的標定是實現零件測量與定位的核心內容。本文提出了一種線結構光視覺傳感器的視覺模型，該模型簡單，參數物理意義明確。并提出一種參數分離的方法對傳感器進行了標定，采用消隱線法標定激光平面的法矢量，利用交比不變原理標定激光平面的基線長度。這種參數分離法避免了標定過程中對空間點坐標的測量過程，不需要

3、復雜精密的測量設備，計算速度快，試驗表明傳感器的精度達到0.15mm。文中結合標定要求設計了標定靶。本文采用改進的三點法對機器人手眼關系進行了標定，采用Tsai兩步法對攝像機參數進行了標定。
　　本文以線結構光視覺傳感器獲取的點云數據為對象，對掃描數據的預處理和斷層掃描數據的曲面擬合進行了研究。在數據的預處理上對點云數據的噪聲點處理、數據壓縮處理和數據的區(qū)域分割進行了研究，給出了相應的算法。對斷層掃描數據的曲面擬合，給出了一種采用

4、統(tǒng)一節(jié)點矢量進行插值，在對曲線形狀沒有限制的插值區(qū)間插入型值點，對不符合擬合誤差的點，插入節(jié)點區(qū)間的中點，最后獲得統(tǒng)一的節(jié)點矢量，然后對各條B樣條曲線進行蒙面。按照這種方法構造的B樣條曲面具有較少的控制點，很好的光順性，并且計算速度比普通蒙面算法提高了很多。
　　本文應用ANSYS軟件，利用生死單元技術，對低碳鋼中厚度板堆焊再制造進行了溫度場和應力場的三維數值模擬。焊接溫度場和殘余應力仿真結果和試驗測量結果相吻合。對中厚度板多層堆

5、焊再制造的規(guī)律進行了研究，得出了主要結論如下：對裂紋傾向低的材料進行堆焊再制造，采取較少的焊道數，適當減小焊道間隔時間，采用從兩側向中間的方式進行，不但可以有效降低表面的殘余應力，而且提高了再制造的效率。
　　本文建立了一個基于弧焊機器人的柔性再制造系統(tǒng)，系統(tǒng)由測量、建模和離線編程三個子系統(tǒng)組成。對不同缺損程度的零件，采用研制的弧焊機器人的柔性再制造加工單元能夠完成自動辨識、測量和定位，建立零件的再制造模型，通過對模型進行處理，生