基于FANUC機(jī)器人的復(fù)雜曲面磨拋系統(tǒng)的搭建與研究.pdf

1、隨著科技和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，如汽輪葉片、人造關(guān)節(jié)、高檔水龍頭、新型家具等復(fù)雜曲面工件的應(yīng)用范圍逐漸變廣，對(duì)其表面質(zhì)量要求也日益增加。目前國(guó)內(nèi)多數(shù)的廠家對(duì)于復(fù)雜曲面的打磨拋光加工采用普通磨床結(jié)合人工磨削方式，這種加工方式勞動(dòng)強(qiáng)度大、加工成品率低，而且加工環(huán)境惡劣，對(duì)人體傷害很大。為解決上述問題，本文以FANUC LR Mate200iD六自由度機(jī)器人為基礎(chǔ)，搭建了一套具有機(jī)器視覺系統(tǒng)、可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上下料等功能的復(fù)雜曲面磨拋系統(tǒng)。并對(duì)系統(tǒng)的人機(jī)交

2、互界面，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)和復(fù)雜曲面磨拋軌跡自動(dòng)規(guī)劃做了深入研究。
　　首先，為了實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲面磨拋加工中的自動(dòng)化生產(chǎn)、進(jìn)給速度變換和工具轉(zhuǎn)速可調(diào)等加工要求，利用工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)空間大、控制靈活等工作特點(diǎn)，搭建了機(jī)器人復(fù)雜曲面磨拋系統(tǒng)試驗(yàn)平臺(tái)。該試驗(yàn)平臺(tái)以PLC為控制總站，PLC接收傳感器信號(hào)，控制工具頭模塊，與工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。并為磨拋系統(tǒng)設(shè)計(jì)了友好的人機(jī)界面，可以完成手動(dòng)和自動(dòng)兩種加工模式，監(jiān)控系統(tǒng)工作狀態(tài)。
　　其次，為了

3、增加磨拋系統(tǒng)的柔性加工能力,在本系統(tǒng)中加入機(jī)器視覺系統(tǒng)。根據(jù)工作環(huán)境和識(shí)別精度需求，為機(jī)器視覺系統(tǒng)搭建圖像采集的硬件平臺(tái)。并應(yīng)用HALCON軟件對(duì)得到的圖像進(jìn)行閾值分割和對(duì)邊緣進(jìn)行檢測(cè)等預(yù)處理。基于預(yù)處理結(jié)果，得到工件特征信息，對(duì)工件進(jìn)行分類識(shí)別。將識(shí)別結(jié)果輸出給PLC，以便于生成對(duì)應(yīng)的磨拋軌跡。機(jī)器視覺系統(tǒng)的加入使得磨拋系統(tǒng)可以同時(shí)加工多種工件，減少工序運(yùn)轉(zhuǎn)的輔助時(shí)間，增加了系統(tǒng)的柔性加工能力。
　　然后，對(duì)FANUC LR M

4、ate200iD型工業(yè)機(jī)器人在磨拋系統(tǒng)中的運(yùn)動(dòng)學(xué)求解問題進(jìn)行了全面分析。建立機(jī)器人磨拋系統(tǒng)坐標(biāo)系，根據(jù)機(jī)器人位置和姿態(tài)的描述方法，結(jié)合機(jī)器人D-H參數(shù)，推導(dǎo)了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。根據(jù)上述運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算，求得復(fù)雜曲面上各打磨點(diǎn)的位姿表達(dá)，應(yīng)用Matlab編寫GUI界面，將加工軌跡和位姿信息寫入LS文件，并將其轉(zhuǎn)化為TP程序，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜曲面工件磨拋加工軌跡的自動(dòng)規(guī)劃功能。
　　最后，利用Roboguide仿真軟件建立復(fù)雜曲面磨拋系統(tǒng)虛擬工