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皮革鞋业中机器人上胶自动化关键技术的研究

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第一章绪论

§1.1课题的来源和研究意义

1.1.1课题的来源

1.1.2研究意义

§1.2国内外研究现状

1.2.1国外鞋革上胶技术现状

1.2.2国内鞋革上胶技术现状

1.2.3国内机器人喷涂技术应用研究现状

1.2.4国外机器人喷涂技术研究进展

1.2.5国外鞋革打磨技术现状

§1.3目前存在的主要问题

§1.4论文的主要工作

第二章系统方案设计

§2.1引言

§2.2系统技术路线

§2.3系统层次结构

§2.4生产线布局

§2.5安全检测

§2.6机器人单元

§2.7示教数据库单元

§2.8主控单元

§2.9本章小结

第三章机器人运动学分析

§3.1引言

§3.2机器人工作原理

§3.3机器人的空间分析及选型

3.3.1喷胶工艺对机器人的要求

3.3.2机器人的工作空间分析

3.3.3机器人选型

§3.4 Staubli RX60机器人

3.4.1简介

3.4.2机器人的通讯接口

3.4.3防爆系统

§3.5机器人编程

3.5.1机器人编程方法

3.5.2机器人示教编程

§3.6机器人数学模型的建立

§3.7机器人逆运动学方程的推导及求解

3.7.1臂关节角θ1,θ2,θ3的解

3.7.2腕关节角θ4,θ5,θ6的解

§3.8计算机仿真

§3.9本章小结

第四章末端执行机构及辅助装置设计

§4.1引言

§4.2打磨喷胶执行机构设计

4.2.1执行机构的一体化设计

4.2.2打磨头设计

4.2.3供胶机理研究

4.2.4自动喷枪的选型

§4.3鞋楦鞋底输送线单元

4.3.1输送线结构设计

4.3.2链条拉力计算

§4.4鞋楦鞋底通用定位装置

4.4.1鞋楦通用定位装置设计

4.4.2鞋底通用定位装置设计

4.4.3鞋楦和鞋底ID识别系统

§4.5工作台设计

§4.6鞋楦鞋底及小车的定位设计

§4.7本章小结

第五章主控程序的设计

§5.1引言

§5.2主控程序的任务和目标

§5.3系统分析及设计

5.3.1系统方案

5.3.2 工作流程

5.3.3软件功能设计方案

5.3.4用户界面设计方案

§5.4关键技术研究

5.4.1多线程同步与协调

5.4.2主控程序和其它设备的通讯

§5.5本章小结

第六章喷胶试验

§6.1自动喷枪的选型及试验

6.1.1 GRACO手持式无气喷枪

6.1.2 GRACO手持式空气辅助喷枪

6.1.3 GRACO自动空气辅助喷枪

6.1.4 Nordson自动空气辅助喷枪

§6.2本章小结

第七章总结与展望

§7.1论文总结

§7.2研究展望

参考文献

附录一部分上位机程序

附录二部分VPlus程序

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文

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摘要

采用机器人来完成鞋革的涂胶任务,在国内是一种创新性的应用。将机器人技术应用到皮革鞋业生产制造中,实现鞋革制造自动化,对于提高鞋革生产品质、生产效率以及保护环境具有重要意义。 本文首先对国内外鞋革上胶技术和机器人喷涂技术进行了概述。明确了国内鞋革上胶的现状与国外的差距,阐述了目前存在的主要问题,为后面的设计提供了基础。 在系统方案的设计中,采用工业控制计算机控制机器人的动作,通过RS232串口和以太网与机器人控制器进行通讯,使用RFID(RadioFrequencyIdentification)系统对鞋型信息进行识别。并从机器人安全的角度设计了安全检测报警系统。介绍了生产线的布局情况,并在最后对机器人单元,示教数据库单元和主控单元进行简要的阐述。 在机器人末端执行机构及辅助装置的设计中。实现了打磨头和喷枪的一体化设计。利用Carryline输送线设计理念完成了输送线的设计,并对链条拉力进行了计算,确定其没有超过链条的允许拉力。利用三维造型软件完成了鞋楦鞋底搭载小车及系统硬件架构的设计,采用“葫芦”外形定位圆锥槽结构保证了鞋楦鞋底定位的准确性。 在机器人运动学研究中,首先介绍了机器人工作原理,阐述了机器人选型过程、编成方法、工作空间分析、负载能力、通讯接口及机器人防爆系统的实现。然后将StaübliRX60六自由度机器人分解为位置结构和姿态结构,利用臂腕分离法对手臂进行了详细的运动学和逆运动学分析,并利用MATLAB6.5对算法进行了仿真,仿真证明了方法的有效性。 在主控系统的设计中,为了增加主控单元的实时性和增强对生产线的控制,在软件设计时采用了多线程技术。主控软件采用多文本—视图结构,集成了生产线控制、机器人控制和项目管理等功能。 在喷胶试验中,对喷枪的选型做了详细的分析,通过大量对比试验,最终确定使用采用了气液两相螺旋喷嘴技术的Nordson自动空气辅助喷枪作为上胶工具。

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