面向制鞋喷胶的机器人运动控制研究及其系统开发

摘要

制鞋业量大面广，在国民经济中占有重要地位，与人们生活息息相关。目前，随着消费者对鞋类产品个性化要求的不断提高，制鞋企业间的竞争越演越烈，同时在生产技术方面也遇到了严峻的挑战。尤其在制鞋喷涂环节，企业正面临设备落后、成本上升、生产环境恶劣、盈利减少和招工不足的困境。论文结合制鞋喷胶工艺，提出了采用工业机器人代替传统手工喷胶的方法进行加工作业，提高了喷胶质量和可靠性，并节约了生产成本，改善了生产者的工作环境，对整个制鞋产业实现生产自动化具有重要意义。论文在科技厅先进模具技术创新团队子项目“面向复杂型面鞋模数控精加工的样机研制及控制系统开发”的资助下，围绕面向制鞋喷胶的机器人运动控制进行了研究和系统开发。主要研究成果有:
　　 (1)提出并构建了面向制鞋喷胶的机器人喷涂胶膜累积模型。首先分析了制鞋喷胶工艺流程与工艺要求，建立起胶膜形态与鞋胶粘质量之间的关系，并根据机器人喷涂轨迹和运动姿态对胶膜形态的影响，建立制鞋喷胶的机器人喷涂累积模型，以消除喷涂轨迹的梯度和曲率对胶膜品质的不良影响。
　　 (2)建立了基于鞋样轨迹CAD/CAM相集成的机器人喷涂姿态控制方法。根据鞋样特征建立其CAD模型，并利用CAM技术生成鞋样的加工信息。通过分析所生成信息，剔除G代码中的冗余部分，把与鞋样轨迹相关的数据提取出来，并在此基础上确定机器人运动所需要的位置和姿态参数。
　　 (3)开发了面向制鞋喷胶的机器人运动控制系统。采用Visualstudio2008和VAL3语言对Staubli机器人运动控制系统进行了二次开发，实现了机器人喷涂轨迹生成、坐标变换及控制参数传输等功能。
　　 (4)最后，搭建了面向制鞋喷胶的机器人运动控制实验方案及实验平台，并以女素头皮鞋235号鞋样为例进行了喷胶实验，实验结果表明所提出方法和开发系统取得了良好效果。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的研究背景及意义

1．2 制鞋喷胶设备的国内外研究现状

1．2．1 国外制鞋喷胶设备研究现状

1．2．2 国内制鞋喷胶设备研究现状

1．3 面向制鞋喷胶控制的研究现状

1．4 面向制鞋喷胶轨迹的获取与姿态控制的研究现状

1．5 本文的研究意义与主要内容

1．5．1 课题来源

1．5．2 论文主要的研究内容及框架结构

第2章 面向制鞋喷胶的机器人喷涂累积模型建立

2．1 引言

2．2 制鞋喷胶胶水性能分析

2．3 胶膜形态与剥离强度的关系

2．4 机器人喷涂轨迹对胶膜形态的影响

2．4．1 机器人喷涂轨迹梯度对胶膜形态的影响

2．4．2 机器人喷涂轨迹曲率对胶膜形态的影响

2．5 机器人喷涂累积模型的建立

2．6 实例分析

2．7 本章小结

第3章 基于CAD／CAM集成的制鞋喷胶机器人运动轨迹与姿态控制

3．1 引言

3．2 基于CAD／CAM集成的制鞋喷胶机器人运动控制方案

3．3 制鞋喷胶轨迹数据的获取

3．3．1 喷胶轨迹基础信息的生成

3．3．2 轨迹代码中有效数据的获取

3．4 面向制鞋喷胶的机器人喷涂轨迹插补参数设定

3．4．1 顺时针圆弧插补对应机器人插补的参数设定

3．4．2 逆时针圆弧插补对应机器人插补的参数设定

3．5 基面向制鞋喷胶的机器人喷涂姿态参数设定

3．5．1 ZOX平面内姿态的确定

3．5．2 XOY平面内机器人姿态的确定

3．6 基于鞋楦设计信息的机器人轨迹、姿态控制的仿真

3．7 本章小结

第4章 面向制鞋喷胶的机器人运动控制信息转换与传输

4．1 引言

4．2 面向制鞋喷胶的机器人运动控制系统的信息流程

4．3 面向制鞋喷胶的机器人运动轨迹生成

4．3．1 制鞋喷胶轨迹基础数据的获取

4．3．2 喷胶轨迹数据到机器人数据格式的转换

4．4 面向制鞋喷胶的机器人控制参数坐标转换

4．4．1 鞋楦底面特征点的标定与获取

4．4．2 设计软件坐标系到机器人世界坐标系的映射

4．5 面向制鞋喷胶的机器人运动控制参数传输

4．6 本章小结

第5章 面向制鞋的机器人喷胶实验与分析

5．1 引言

5．2 实验平台的搭建

5．3 机器人喷胶运动控制系统的软件开发

5．4 实验结果分析

5．4．1 梯度差处机器人喷胶实验与分析

5．4．2 小曲率转弯处机器人喷胶实验与分析

5．5 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间参加的科研项目和成果