焊接机器人可靠性数据管理与分析系统的研究与实现

摘要

随着工业自动化领域内工业机器人的广泛应用，各种功能和类型的机器人逐渐增加，焊接机器人就是其中一种专门从事焊接工序的先进焊接设备。随着工业技术的快速发展，一些机器人生产制造企业不仅重视提升产品性能，也开始注重对产品可靠性能的研究与管理。因为如果机器人在发生故障时没有被及时发现和处理，工作性能会显著下降，甚至可能会造成人员伤亡。因此，本文以PR1400焊接机器人为研究对象，结合计算机与企业信息化管理理念，以实现对焊接机器人可靠性数据的系统化管理与分析为总体目标，建立其可靠性数据管理与分析系统。 首先，本文根据案例企业南京熊猫电子目前的可靠性管理现状，在分析产品可靠性信息管理中存在问题的基础上，完成了对焊接机器人可靠性数据管理与分析系统的需求分析和总体设计，优化了数据处理流程，并设计了相应的数据库，实现了对故障部位、故障模式、故障原因等信息的分类存储和统计。 然后，针对系统涉及的关键技术展开研究。首先是定量方面，根据焊接机器人故障间隔时间的样本数据并借助RBF神经网络进行可靠性模型的分布拟合和参数估计，得到产品平均无故障工作时间的估计值和可靠性特征量的表达式。然后是定性方面，对焊接机器人系统的故障部位和常见故障模式进行可靠性评价，借助灰色评价法从故障发生的可能性，故障的危害程度和检测难易程度三方面建立评价体系并得出评价结果。 其次，详细研究了基于故障树分析法的焊接机器人故障诊断专家系统;并以某一具体故障事件为例建立故障树，进行定性和定量分析，根据其逻辑关系设计基于产生式规则和框架推理机制的故障诊断流程并实现了案例故障的诊断。 最后，具体呈现了焊接机器人可靠性数据管理与分析系统，对每个功能模块进行了展示，实现对系统用户、企业部门和产品的故障等信息进行管理。

目录

声明

摘要

1绪论

1．1研究背景

1．2国内外研究现状

1．2．1可靠性技术的发展与现状

1．2．2焊机机器人可靠性技术研究现状

1．2．3可靠性软件研究现状

1．3研究内容与组织架构

1．3．1论文的研究内容

1．3．2论文的组织结构

1．4本章小结

2焊接机器人可靠性数据管理与分析系统总体设计

2．1企业调研及可靠性信息管理现状

2．2系统需求分析

2．2．1系统数据需求分析

2．2．2系统功能需求分析

2．2．3系统性能需求分析

2．3系统架构设计

2．4业务流程设计

2．5系统功能模块设计

2．6本章小结

3焊接机器人可靠性数据管理与分析系统数据库设计

3．1可靠性数据库建立的必要性

3．2数据库设计

3．2．1数据库设计基本过程

3．2．2数据库规划

3．2．3数据库需求分析

3．2．4数据库概念设计

3．2．5数据库逻辑设计

3．3 PR1400型机器人故障数据收集

3．4本章小结

4焊接机器人可靠性数据分布拟合

4．1人工神经网络原理及推导过程

4．1．1人工神经网络原理

4．1．2径向基函数神经网络

4．1．3RBF神经网络建模基本步骤

4．1．4径向基网络设计函数newrb

4．2设计及仿真实例

4．2．1数据预处理

4．2．2数据处理与分析

4．2．3拟合优度检验

4．2．4误差分析

4．2．5分布类型的参数估计

4．2．6可靠性模型

4．2．7结论分析

4．3本章小结

5基于灰色评价法的焊接机器人系统可靠性评价

5．1．1焊接机器人FMEA分析

5．1．2危害性(CA)分析

5．2基于三角白化权函数的灰色评价方法

5．2．1建立评价体系

5．2．2评价指标的量化和评价灰度的确定

5．2．3建立灰色三角白化权函数

5．2．4计算指标的权重

5．2．5确定对象隶属度灰类

5．3灰色评价法在机器人系统可靠性评价的应用实例

5．3．1可靠性评价指标体系建立

5．3．2评价指标的量化和评价灰度的确定

5．3．3专家打分及运算过程

5．3．4结果分析

5．4本章小结

6基于专家系统的焊接机器人故障诊断

6．1机器人故障诊断的基本方法分类

6．1．1基于解析模型的故障诊断方法

6．1．2基于信号处理的故障诊断方法

6．1．3基于知识的故障诊断方法

6．2故障树分析法(FTA)

6．2．1故障树的建立

6．2．2故障树定性分析

6．2．3故障树定量分析

6．3 FTA在焊接机器人故障诊断中的应用

6．3．1故障树定性分析

6．3．2故障树定量分析

6．4基于FTA焊接机器人系统故障诊断专家系统

6．4．1专家系统概述

6．4．2专家系统模块及其功能介绍

6．4．3基于故障树技术的专家系统知识库的建立

6．5焊接机器人故障诊断专家系统的实现

6．5．1故障树诊断规则转化

6．5．2故障树诊断知识模块建立

6．5．3专家诊断系统推理功能实现

6．6本章小结

7焊接机器人可靠性数据管理与分析系统的实现及运行

7．1开发环境配置

7．2系统运行实例

7．3本章小结

8总结与展望

8．1全文总结

8．2工作展望

致谢

参考文献

附录