机器人焊装线控制方法及节拍优化

摘要

随着工业机器人技术的不断发展，机器人焊装线越来越广泛的应用到生产过程中。对机器人焊装线整线控制方法以及生产节拍问题进行研究具有重要的现实意义。
　　针对机器人焊装线生产设备众多，且被控设备分散，现场环境复杂，干扰因素众多等特点，提出基于Profibus-DP现场总线的分布式I\O控制策略。该控制体系以生产工位为控制单元，在各控制单元内以主从通信方式实现主控PLC与从站PLC间的通信。为实现整线协同控制，采用耦合器将各生产工位的主控PLC相连，实现工位间的信息交互。在此基础上，开发了机器人焊装线实验平台对该控制策略进行了验证。
　　针对多工位、流水化、连续作业的机器人焊装线中工位任务分配不均影响生产节拍问题进行了研究。在总结和分析国内外研究生产线平衡技术方法的基础上，对第二类平衡问题，即在给定工位数和各工序工时情况下，求解最优生产节拍问题进行研究。
　　对机器人焊装线工位问题进行理论分析并建立节拍优化数学模型，提出了一种改进的双种群遗传算法求解该平衡问题。该算法以焊接工序的优先关系作为约束条件，按种群个体适应度设计了交叉概率和变异概率选择函数，提高了算法搜索效率和解的可靠性。通过经典算例验证了算法的有效性。对开关壳体焊装线的工位平衡问题进行了求解，给出了最优方案，提高了平衡率，实现了生产节拍的优化。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题提出背景

1．2 研究意义与目的

1．3 机器人焊装线应用研究现状

1．4 机器人焊装线平衡问题研究现状

1．4．1 精确算法

1．4．2 启发式算法

1．4．3 人工智能算法

1．4．4 基于仿真的算法

1．4．5 工业工程的方法

1．5 本课题的主要研究内容

第二章 机器人焊装线整线控制方法

2．1 机器人焊装线概述

2．2 机器人焊装线系统构成

2．2．1 夹具系统

2．2．2 传输系统

2．2．3 焊接机器人

2．3 机器人焊装线控制系统设计

2．3．1 Profibus现场总线技术

2．3．2 PLC主／从通信(MS)技术

2．3．3 传输系统控制方法

2．3．4 焊接机器人逻辑控制

2．3．5 焊接机器人同周边设备协调控制方法

2．3．6 机器人焊装线控制体系构架

2．4 机器人焊装线实验平台

2．5 机器人焊装线监控系统设计

2．6 本章小结

第三章 机器人焊装线平衡问题与遗传算法

3．1 机器人焊装生产线概述

3．2 机器人焊装线平衡问题的定义及相关术语

3．3 机器人焊装线平衡问题数学描述

3．3．1 机器人焊装线平衡问题一般数学描述

3．3．2 机器人焊装线平衡问题分类

3．3．3 机器人焊装线的数学评价指标

3．4 遗传算法简介

3．4．1 遗传算法的基本内容

3．4．2 遗传算法的基本流程及特点

3．5 本章小结

第四章 开关壳体焊装线工位平衡问题分析

4．1 焊装线工位平衡问题

4．2 开关壳体焊装线简介

4．3 开关壳体焊装线性能评价与分析

4．4 本章小结

第五章 基于改进的双种群遗传算法焊装线工位平衡问题研究

5．1 改进的双遗传算法

5．2 改进的双种群遗传算法设计

5．2．1 染色体编码与解码

5．2．2 种群初始化

5．2．3 适应度设计

5．2．4 选择

5．2．5 交叉、变异

5．2．6 种群间基因交换

5．3 基于MATLAB编程的双种群遗传算法实现

5．4 算法有效性测试

5．5 壳体焊装线改进的双种群遗传算法优化结果

5．5．1 工位数为4时的优化结果

5．5．2 工位数为5时的优化结果

5．6 本章小结

第六章 结论

6．1 结论

6．2 不足与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文和参加科研情况说明

致谢