航空发动机叶片机器人焊接修复系统离线编程技术

摘要

本文对航空发动机叶片机器人焊接修复系统离线编程技术进行了研究，并对双机器人的协调仿真做了初步的探索。
　　 首先根据三维测量重构系统得到的飞机涡轮发动机叶片数学模型，在Solidworks软件中对叶片表面轮廓样条曲线的IGES格式文件进行分析，并在Solidworks的API二次开发环境中进行叶片修复表面轮廓曲线的离散程序的编制。针对叶片修复表面的复杂型面结构特征，在对叶片轮廓曲线离散点计算的基础上，结合单层路径规划的方法，在焊接修复过程中对叶片径向的高度进行了分层处理，编制了多层焊接修复的路径规划程序。采用二自由度变位机和三自由度直角坐标机械臂协调操作的方法建立了叶片修复机器人运动学模型，并对该机器人逆运动学模型的建立方法进行了研究。在Solidworks软件中开发了叶片修复机器人系统相应的功能模块，并实现了飞机涡轮发动机叶片修复的离线编程仿真。
　　 以ABB RobotStudio软件为操作平台，主要研究了边缘焊接路径的协调跟踪，搭建了双机器人仿真实验系统，对双机器人的协调操作进行了离线编程仿真。

目录

文摘

英文文摘

学位论文的主要创新点

第一章 绪论

1.1 选题背景及研究意义

1.2 叶片修复技术国内外发展趋势

1.3 机器人离线编程系统研究现状

1.3.1 系统开发的研究现状

1.3.2 自动编程技术的研究

1.3.3 任务级离线编程系统的研究

1.4 本课题研究的主要内容

第二章 飞机涡轮发动机叶片样条曲线的离散及路径规划

2.1 叶片修复机器人系统构成

2.2 基于样条曲线技术的叶片轮廓曲线离散

2.2.1 非均匀有理B样条曲线(NURBS)

2.2.2 IGES格式的NURBS曲线实体的参数数据段结构

2.2.3 航空涡轮发动机叶片模型的建立

2.2.4 Solidworks环境下叶片轮廓线的提取

2.2.5 样条曲线离散程序的实现

2.3 飞机涡轮发动机叶片多层单道焊路径规划

2.3.1 叶片待修复模型的单层路径规划

2.3.2 叶片待修复模型的多层路径规划

2.4 本章小结

第三章 飞机涡轮发动机叶片修复轨迹规划及离线编程仿真

3.1 机器人运动学方程的表示

3.2 叶片修复机器人正运动学方程

3.2.1 变位机运动学分析

3.2.2 机械臂运动学分析

3.3 叶片修复机器人逆运动学方程

3.4 叶片修复系统机器人焊接仿真

3.5 叶片修复机器人系统各功能模块的开发

3.6 本章小结

第四章 双机器人的协调与仿真

4.1 双机器人的系统结构

4.2 双机器人的协调控制

4.3 双机器人的离线编程仿真

4.3.1 ABB软件RobotStudio简介

4.3.2 RobotStudio双机器人离线编程仿真

4.4 本章小结

第五章 结论

附 录

参考文献

在校期间发表论文和参加科研情况

致谢