基于三维图形仿真的弧焊机器人离线编程及其技术实现

摘要

根据弧焊机器人在工业领域的应用现状和发展趋势,弧焊机器人离线编程技术是应当重视的新技术之一.该文利用三维图形仿真技术,对弧焊机器人离线编程及其技术实现进行了研究.建立基于CAD的弧焊机器人与变位机的几何模型和运动学模型是图形仿真和离线编程的基础.在SolidEdge软件平台上建立了弧焊机器人与变位机的三维CAD模型,并给出其正解、逆解算法.焊缝位姿信息的提取是实现图形环境下离线编程的关键,在获得待焊工件的焊缝位姿信息后,才能进行弧焊机器人工作路径规划.首先,建立了焊缝位姿几何模型并给出了相关定义.然后,针对不同的焊缝提取焊缝信息位姿矩阵序列.依据焊接工艺的要求对获得的焊缝信息位姿矩阵序列进行编辑.为了按焊接工艺习惯描述焊接位置和焊枪姿态,该文引入了适合弧焊工艺特点的焊接位置与焊枪姿态的数学模型,即用焊缝倾角、焊缝转角和焊缝偏角表示焊接位置,用焊枪行走角、焊枪工作角和焊枪自转角表示焊枪姿态.在三维CAD模型的基础上,研究了弧焊机器人三维图形仿真技术.三维图形的运动仿真逼真再现了弧焊机器人工作时的运动过程,以便检查路径规划的正确性.应用最小距离法和交集法,实现了弧焊机器人运动过程的碰撞检测功能,能方便选择被检测的对象进行碰撞检测.针对两个实际工件,进行了基于三维图形仿真的弧焊机器人离线编程技术实验.实际的焊接结果表明:与在线示教编程相比,基于三维图形的离线编程能获得更优的焊接位置与焊枪姿态,使机器人系统运动平稳,保证了优良的焊接质量,同时提高了编程效率.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1引言

1.2机器人离线编程技术概述

1.2.1机器人离线编程技术

1.2.2机器人离线编程发展概况

1.3机器人离线编程技术在弧焊领域的研究现状

1.4本文主要研究内容

第2章弧焊机器人系统的模型

2.1几何模型

2.2位姿几何原理

2.3运动学模型

2.3.1机器人运动学

2.3.2变位机的运动学

2.4本章小结

第3章焊缝位姿信息的提取

3.1焊缝位姿几何模型

3.2焊缝信息的提取

3.2.1不开坡口的焊缝信息提取

3.2.2开坡口的焊缝信息提取

3.3本章小结

第4章基于三维图形的路径规划

4.1焊缝及焊枪位姿模型

4.1.1焊缝位姿模型

4.1.2焊枪位姿模型

4.2焊缝焊接位置的规划

4.3焊枪位姿的规划

4.4协调路径规划

4.5离线示教

4.6本章小结

第5章三维图形仿真技术

5.1运动仿真

5.2碰撞检测

5.3本章小结

第6章基于图形路径规划实验

6.1实验条件

6.2实验步骤

6.3机器人工作程序

6.4实验结果

6.5本章小结

结论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢