多自由度切割机器人的软件设计

摘要

本文以实际的工程项目为背景，针对船舶建造工业中常遇到的空间曲线切割问题，设计了两种切割机器人，分别用于在壳体上开孔和圆管端头切割。理论上，小型开孔切割机器人能够在任意曲面上开任意形状的孔，管端切割机器人能完成任意形状的圆管端头的切割。　　本文完成了本数控系统的软件设计。详细介绍了软件设计中碰到的各种空间曲线的计算方法，并对两种切割机器人的机械结构、硬件平台进行了介绍，并结合具体的设备对误差进行了分析。经实际应用，本数控系统工作良好，能够满足用户的要求。

目录

文摘

英文文摘

哈尔滨工程大学学位论文原创性声明

第1章绪论

1.1课题背景及其意义

1.2课题的难点所在

1.3数控切割机的现状和发展

第2章机械结构和硬件平台

2.1机械结构

2.1.1小型开孔机器人

2.1.2管端切割机器人

2.2硬件平台

2.2.1控制方案的确定

2.2.2基于微处理器的硬件平台

2.2.3基于PC的硬件平台

2.3本章小结

第3章软件设计中的数学问题

3.1相贯线的计算

3.1.1圆柱上开正交圆孔

3.1.2圆柱上开偏心正交圆孔

3.1.3圆柱与圆柱斜交

3.1.4圆柱与圆柱偏心斜交

3.1.5椭球与圆柱相贯/椭球上开圆孔

3.2坡口角度的确定

3.3枪摆角度的求解

3.4相贯线的交点问题

3.5小角度的处理

3.6本章小结

第4章软件控制部分设计

4.1控制功能介绍

4.1.1调整定位

4.1.2示教

4.1.3切割

4.1.4参数输入和显示

4.2节点的计算和节点数目的选取

4.3数控系统插补技术

4.3.1插补算法

4.3.2目标点跟踪法插补原理

4.3.3四轴联动插补实现

4.4切割速度

4.5割缝补偿

4.6脉冲补偿

4.7后续工作设想

4.7.1设计方便的图形工作界面

4.7.2设计通用接口，方便移植和扩展

4.7.3软件结构调整

4.8本章小结

第5章误差分析

5.1误差来源

5.2误差分析及补偿方法

5.3具体分析

5.3.1对心偏差

5.3.2割枪倾斜

5.3.3立杆倾斜

5.3.4悬臂低头

5.3.5旋转轴倾斜

5.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢