九轴水火弯板机器人运动控制系统设计

针对现阶段船体外板水火加工自动化水平普遍不高,工人手工烧板效率低、成本高、精度差、劳动强度大的现状,设计出基于TRIO嵌入式运动控制器和可编程逻辑器件PLC的九轴水火弯板机器人运动控制系统,通过弯板机器人九轴联动,实现火枪头按照规划火路对钢板进行自动水火加工。设计了TRIO与PLC之间的自由口通用串行通信协议,保证了控制系统通信的可靠性。该系统提升了船体外板加工的效率和质量,降低了生产成本和体力支出,能够完全满足水火弯板的自动化加工需求。     

复杂曲面弯板机器人五轴联动控制算法研究

针对水火弯板加工现状及现有的弯板机器人样机加工板型受限的问题,在新的水火弯板机器人样机机械结构的基础上,提出一种适用所有船体外板复杂曲面加工的机械行走控制策略,采用运动学和空间几何方法描述水火弯板机器人的五轴联动控制算法,实现了加工过程中互相关联的五轴的协同运动。通过采用板型实际数据进行计算验证,计算结果能准确表述各轴的位置信息,同时火枪头能准确对准钢板上的焰道加工点,保证了水火弯板机器人的自动化加工效率和质量。     

钢板水火加工温度场热源参数预报研究

本文以水火弯板加工过程中的燃气流量、火焰移动速度、加工时间和钢板厚度作为输入参数,热源热效率和热源半径作为输出结果,建立了一种可以预测水火弯板热源模型参数的BP神经网络方法.应用神经网络预测结果设定水火弯板数值模拟时钢板表面的热流载荷参数,基于ANSYS软件得到钢板水火弯板温度场数值计算结果.经应用实例验证,以BP神经网络输出为热源参数的水火弯板数值计算结果与试验测试结果基本一致,说明本文所建立的BP神经网络方法可以用来预测水火弯板温度场热源模型参数.     

基于PLC的两轴运动控制系统设计

以可编程控制器PLC作为运动控制系统的核心,步进电机作为运动控制系统的执行机构,设计了基于PLC的两轴运动控制系统;通过PLC高速脉冲口输出高速脉冲,实现了单轴运动或者两轴运动;采用触摸屏作为操作面板,建立了友好的人机交互界面。     

基于CAN总线的分布式伺服系统通信协议的研究

提出了一种基于CAN总线的分布式伺服运动控制方案,针对数控系统对多轴运动控制严格的同步要求,设计了一种“分时通信、同步执行”协议模型,有效地降低了同步运动控制对现场总线带宽的依赖。文章对分布式运动控制的网络拓扑结构、数据通信和运动同步协议模型、数据帧格式以及通信的实时性等关键技术问题进行了比较详细的论述。最后将上述协议模型用于CAN总线分布式三轴数控系统进行实验,结果证明该系统在通信实时性和运动同步控制方面具有良好的性能。     

基于数据挖掘的水火弯板变形预测

由于船体水火弯板的变形过程具有高度复杂性,且加工参数众多,因此难以选择准确的影响因子以建立精确的数学模型而达到对变形的有效预测。本文基于SVM的特征选择方法,对钢板板厚、乙炔流量、加热速度、水火距、加热线长、加热半径等6个输入参数进行特征选择,分别挑选出基于3～6参数下的最优特征子集,构建了神经网络预报模型。通过对四种最优特征子集的预报结果进行对比,筛选出了具有最佳预报效果的特征子集,并实现了对水火弯板变形的快速有效预报。     

中厚板激光焊接跟踪系统设计

设计了一种DSP+PLC架构的焊缝激光跟踪系统,采用DM642芯片作为图像处理引擎,以西门子S7-200作为系统的主控单元和伺服电机的控制驱动单元简化了跟踪系统的复杂性.通过PLC主控命令设置焊接参数,能使跟踪系统适应不同焊接工艺的需要.DSP与PLC采用工业标准的MODBUS协议的RS485串行通信,采用最高波特率进行通信,减少了数据传输时间和PLC的MODBUS响应时间.采用了一种快速有效的图像二值化阈值的提取方法,并利用图像二值化处理进行初步滤波,再通过针对高亮度像素的选择性中值滤波,急剧减少了图像滤波的计算量,降低了中值滤波时间.并设计了针对中厚板件焊接的图像处理优化方法,用粗略的投影算法逐步提取出焊缝的关键区域,能减少图像处理区域面积,为进行更加详细的焊缝特征点提取算法节约了处理时间,促进了焊缝跟踪系统的实时性响应.     

双枪纵缝数控焊接机床控制系统设计

针对双金属复合管纵缝自动化焊接要求,采用触摸屏与运动控制器基于串行通讯的控制方式,设计了一种双枪纵缝数控焊接控制系统。重点论述了系统总体设计要求、系统软硬件设计过程、机床机构运动控制的设计和触摸屏基于MODBUS通讯协议对焊接过程的控制和监控。该控制系统实现了焊接过程的自动运行、手动操作、参数编辑与信息显示等功能,达到了双金属复合管纵缝焊接过程的自动化、数字化和信息化的效果。     

基于嵌入式软PLC技术的运动控制功能块的研究

嵌入式软PLC技术在以传统PLC技术、嵌入式系统及软PLC技术为基础发展而来。针对不同的运动控制器所需的编程语言不同的问题,深入研究了嵌入式软PLC技术和PLCopen准则,以广州创龙公司的omapl138开发板为硬件平台,移植基于Codesys SP为内核的操作系统,并以圆弧插补算法作为运动控制功能块的研究对象,实现了符合PLCopen规范的多轴运动控制功能块的开发。在Matlab软件中完成对功能块的仿真验证,并将功能块下载到不同运动平台上。结果表明,功能块执行正确,符合设计要求,具有良好的兼容性。     

基于TRIO和PLC双控制器的船舶焊接机器人运动控制系统设计

针对现阶段船舶制造业焊接工艺的自动化加工水平普遍不高、人工焊接成本较高、效率低下、质量参差不齐的现状,设计出一种基于嵌入式运动控制器TRIO和PLC的龙门架式八轴焊接机器人运动控制系统。通过控制器TRIO驱动机器人八轴联动,实现了大尺寸大曲率船体板材的自动化焊接,PLC保证了系统运行的正确逻辑、各种电气信号的控制和采集。两个控制器之间通过RS232自由口协议实现稳定双向串行通信。试验证明,该焊接运动控制系统大大提高了焊接效率和质量,降低了工人劳动强度,有较强的应用和推广价值。