机器人变抛磨头抛磨系统搭建及其实验研究

为了实现复杂曲面类零件一次性、完整性抛磨加工的理念,设计搭建了基于工业机器人的变抛磨头抛磨系统,其中包括抛磨平台的结构设计、静力学分析、模态分析、控制方案设计、测力模块的设计以及传感器与上位机之间通讯方案的设计;然后基于阻抗控制算法构建了工业机器人与抛磨平台间的柔顺联动控制策略。经实验验证,抛磨平台具有较高的定位精度和重复定位精度,且抛磨平台与工业机器人配合加工时无碰撞与干涉发生,选用航空发动机叶片进行抛磨加工实验后未发现加工盲区的存在,为复杂曲面类零件一次性、完整性抛磨加工奠定了基础。     

一种面向叶片的机器人抛磨轨迹规划方法

为了实现对叶片的自动化抛磨加工,提高抛磨质量,提出了一种面向叶片的机器人抛磨轨迹生成方法。该方法在传统的分层切片算法的基础上改进了交点追踪方式,使生成的轨迹更加完善,效果更好。通过CAD/CAM技术对叶片进行建模,生成叶片的三角网格模型。对该模型进行分层切片处理,得到抛磨运动轨迹。在此基础上,确定机器人抛磨姿态并进行运动学逆向求解,得出机器人各关节运动转角。仿真与实验结果表明,该抛磨轨迹规划方法,可以有效提高叶片工件表面加工质量。     

机器人磨抛力柔顺控制研究进展

低成本、高灵巧度机器人在磨抛领域中的应用越来越广,而对机器人磨抛力的柔顺控制是降低工件表面粗糙度、获得高形状精度和表面完整性的关键.综述了国内外学者在机器人磨抛力主动柔顺控制策略、被动柔顺控制装置、主被动柔顺控制方法等方面的主要研究成果,分析了各种典型控制方法的原理及实现过程,比较了各方法的优缺点,并指出了目前研究存在...     

4+2自由度叶片抛磨专用机器人轨迹规划方法研究

砂带抛磨作为复杂曲面叶片精密加工的最后一道工序,其加工质量直接影响叶片的服役性能和寿命。传统6自由度机器人多关节串联具有明显的弱刚性,在末端夹持大型叶片时抗变形能力欠佳。为此,文章自主设计研发了4+2自由度叶片抛磨专用机器人系统,并开展复杂曲面叶片抛磨轨迹规划方法研究。首先基于D-H法建立该机器人运动学模型,进行机器人运动学的正、逆解的求解;其次给出了综合考虑抛磨工具与工件曲率的干涉、刀路轨迹行距和轨迹点密度对残留高度的影响规律的轨迹规划方法,建立了2个单元的协同运动模型保证叶片的加工实现;最后通过叶片抛磨轨迹数控程序验证了所获得的抛磨轨迹的正确性。     

细纱接头机器人神经网络自适应力跟踪导纳控制

环锭纺细纱工序中断纱自动接头一直是业界难题,细纱强力低易断裂、纱线张力受环境因素影响明显等因素导致机器人接头过程中纱线张力控制困难。为解决接头过程纱线张力控制问题,提出了基于交互力预测的神经网络自适应导纳控制方法。首先设计了导纳控制器参数的神经网络自适应调整策略来解决接头过程环境模型参数动态变化导致恒导纳控制器力跟踪效果差的问题;其次针对现有自适应控制器跟踪时变期望力时由于控制滞后产生的误差突变问题,提出了一种交互力预测方法,通过加入未来控制周期交互力的预测值来完成导纳控制器参数的提前调整,进而避免期望力突变时较大的力跟踪误差产生;最后进行了仿真试验,结果表明神经网络自适应控制器在动态环境下的力跟踪任务中有很好的鲁棒性,基于交互力预测的神经网络自适应控制器在动态环境下的时变期望力跟踪任务中最大误差和总体误差相比未加入交互力预测时分别降低了78.3%和29.7%,证明了所提出方法在机器人接头过程中纱线张力跟踪控制的可靠性。     

光整技术新工艺—离心式抛磨加工

本文介绍了离心式抛磨加工的工作原理,主要技术参数及应用,对磨块的选择与作用进行了叙述。     

主动柔顺抛磨力在协作机器人的控制方法

提出了一种基于主动柔顺的机器人抛磨力控制方法,该力反馈末端执行器将被安装到ur协作机器人末端法兰的集成单元中。基于主动柔性装置的力/位混合控制策略,提出了抛磨系统控制装置控制机器人的位置并控制位置控制。通过集成一个力传感器,测量抛磨力并反馈给控制器,根据抛磨的预先计划要求对其进行调节。协作机器人末端执行器具有抛磨头,机器人控制器的力控算法操作抛磨头,从而实现恒力抛磨,以提供抛磨工具的柔度。在建模分析之后,使用复合非线性反馈控制算法来改善协作机器人本体的力控动态瞬时反映效果。经过实验表明,基于主动柔顺的机器人抛磨力控制算法可以有效的跟踪和补偿力和位置数据,具有较好的减振效果和显著的力跟踪效果。     

深孔抛磨加工设备的结构及参数确定

介绍振动回转式深孔抛磨加工设备的主要结构及关键参数的确定方法，为深抛磨设备提供了依据。     

六轴联动叶片砂带抛磨中接触轮姿态的确定

对六轴联动数控砂带抛磨机床在叶片自由形面加工过程中接触轮的位姿进行了研究。以加工过程中接触轮与被加工曲面法向接触为出发点,提出了针对接触轮在加工过程中位姿的定义方法。分析了接触轮母线形式对被加工区面适应能力的影响。为避免加工过程中干涉,基于接触轮旋转自由度的有效空间,提出了避免干涉的方法。以切削带宽最大为目标,提出了接触轮第六自由度的控制原则;并对接触轮的位姿控制参数进行了仿真验证。     

车/抛磨加工的数控改造及其应用

在数控车床上，应用新型磨具-SN弹性砂轮，可将车磨抛工序集于一身，扩展了数控车床的加工范围，尤其适合重要零件的加工和修复。在数控改造中，采用特殊的结构，将一般数控机床单一的单位控制精度改为多单位控制精度，并针对实际加工中需要的不同抛磨次数，采取特殊的程序结构予以处理，而且还实现了对SN弹性砂轮弹压量和磨损的瞬时自动补偿。     

一种基于动态外部TCP的工业机器人磨抛方法

在分析了复杂工件在工业机器人的磨抛应用情况之后,提出了一种基于动态外部TCP的工业机器人磨抛方法。以门把手作为研究对象,首先运用基于曲率的截面算法对门把手进行磨抛路径规划,求得轨迹离散点。其次根据截面截线在不同离散点的平均曲率、曲率半径求解出各点所对应的外部TCP。然后建立磨抛机器人基坐标系,根据规划的工件磨抛轨迹以DH算法求出机器人末端运行轨迹,再根据轨迹离散点与动态外部TCP的位姿转换关系求得实际机器人末端运行轨迹。最后采用Inte Robot离线编程软件仿真实验平台进行仿真验证,实验结果表明动态外部TCP算法可以达到较好的门把手打磨效果。     

航空发动机铣削叶片抛磨技术研究现状及其发展趋势

叶片是航空发动机的核心部件,其苛刻的工况对其加工精度和表面完整性提出了更高要求。针对铣削叶片现有成性技术,阐述了叶片典型结构及抛磨前的表面状态,归纳了叶片抛磨技术关键共性难点。以表面完整性为评价指标,从手工抛磨、砂轮抛磨、砂带抛磨、磨粒流抛磨、柔性工具抛磨、磁力辅助抛磨、滚磨光整加工等方面介绍了航空发动机叶片抛磨的国内外研究进展,对比了各种抛磨技术的优缺点及适用范围。     

弹性磨具磨抛效率与曲面接触特征关系的研究

曲面精密磨抛加工中,由于弹性磨具与曲面接触特征的多样性,弹性磨具呈现不规律的磨损,磨抛效果差且废品率高。为了从理论上得到磨抛效率与接触特征的关系,以M300钢为研究对象,在分析微观磨抛接触特征的基础上建立了残留峰的数学模型,通过数学推导和实验确定了残留峰移除面积与影响磨削精度的主要因素的精确表达式,利用田口法确定各个因素对磨抛效果的影响程度和最佳参数组合,并通过实验验证了该参数组合的正确性。     

面向复杂曲面的机器人砂带磨抛路径规划及后处理研究

针对机器人砂带磨抛复杂曲面叶片问题,对叶片内外型面和进排气边的磨抛路径规划及后处理技术进行了研究,对复杂曲面叶片的机器人砂带磨抛路径规划的计算效率及加工效率进行了分析,提出了一种将基于等残留高度法的笛卡尔空间计算的磨抛行距转化为参数域空间的磨抛行距的方法,并将机器人砂带磨抛复杂曲面叶片接触轮的中心坐标位置、支撑轴矢量以及轴线矢量数据后处理为机器人的位姿信息,利用机器人砂带磨抛系统装备实验平台对复杂曲面叶片进行了实际的加工实验。研究结果表明:所提出的刀路规划和后处理技术能够有效地解决机器人砂带磨抛复杂曲面叶片的问题,具有加工路径总长短以及路径条数少的特点,计算简单、加工效率高、加工表面质量好。     

基于力觉伺服轨迹规划的磨抛工业机器人曲面跟踪控制研究

为进一步提升工业机器人磨抛自由曲面时的轨迹跟踪控制技术,设计一种自由曲面磨抛轨迹自动生成方法。生成工件的STL模型,利用Bezier三角曲面拟合方法得到工件的拟合曲面,基于螺旋式磨抛轨迹实现自由曲面轨迹规划;利用等参数法和轨迹偏置的方法生成全部的轨迹,根据曲线路径曲率的变化,自适应调节控制点的间距,避免了曲线偏置时的干涉问题;在工业机器人腕处安装6D力传感器,利用力/位置混合控制方法对工业机器人进行运动轨迹跟踪控制。通过实验平台测试,验证该方法能够有效地进行曲面跟踪控制。     

磨抛机器人末端柔性并联结构设计与研究

针对粉煤光片磨抛过程,提出了一种柔性并联末端执行器结构.利用双作用气缸作为并联支链的柔性驱动元件,实现对磨抛机器人末端的主动柔性控制;利用ADAMS对不同工况的磨抛过程进行柔性仿真分析,实现了对粉煤光片磨抛过程的主动柔性跟随;搭建磨抛机器人实验平台,对粉煤光片进行磨抛实验.结果 表明:磨抛后的粉煤光片经显微检测均为合格...     

叶片复杂曲面的机器人抛磨工艺规划

为了实现复杂曲面工件的智能抛磨加工,对叶片复杂曲面进行机器人抛磨工艺规划。对抛磨点位置规划算法和基于最大接触原则的抛磨姿态规划算法进行了研究。首先,通过平行截面法获得抛磨路径割线,以非均匀有理B样条(NURBS)曲线描述。接着,提取曲线特征参数,根据设定的阈值进行抛磨点规划,再基于抛磨轮与工件的最大接触原则进行抛磨点姿态规划,从而得到完整的抛磨路径。然后,将工件位姿从工件坐标系转换到TCP坐标系。最后,搭建了柔性抛磨系统仿真平台生成机器人控制程序。实验结果表明,此方法规划的路径可用于叶片复杂曲面的机器人抛磨加工。分别用本文规划所得路径和CAM软件规划所得路径对叶片进行抛磨加工,测得表面粗糙度分别为0.695~0.930μm和2.803~3.243μm。本文提出的抛磨位姿规划方法可用于复杂曲面工件的抛磨路径规划,使工具和工件保持最大接触,从而避免了位姿不合理所产生的过抛和欠抛。     

准分子激光微细加工微锥体的旋转抛磨加工法

介绍了一种采用准分子激光进行微细加工微锥体技术的新方法，并利用该方法在有机玻璃上制作质谱分离芯片电喷尖的实验。该方法借鉴了传统机械加工中车削的概念，但实质上依靠非接触的激光冷加工技术实现，是一种以准分子激光刻蚀（加工）与激光辐射方向垂直的旋转轴（工件）的抛磨加工法。该方法可主要用于圆柱体，圆锥体等轴对称三维微细结构的精密加工及微器件表面质量的优化。解决了对于微小器件表面进行抛光的难题，简化了利用准分子激光对轴对称工件的加工过程，提高了加工精度。     

叶片机器人砂带磨抛点云匹配算法优化

为解决机器人磨抛路径中工件坐标系难以计算的问题及校正工件装夹误差,将三维点云配准技术应用到叶片机器人砂带磨抛系统中。由三维激光扫描仪扫描工件型面获得工件点云,采用基于主成分分析(PCA)的全局配准算法和改进的迭代最近点(ICP)算法完成了扫描点云和工件模型离散点云间以及不同工件扫描点云间的匹配,以获取工件坐标系和校正工件装夹误差。相关仿真和试验结果表明,优化后的算法在匹配速度与精度上有了长足改进,且加工后产品精度和质量都能满足实际加工要求。