基于角度逼近的马鞍形曲线自动焊接插补算法

介绍了马鞍形曲线自动焊接系统的工作原理、插补算法及软件实现.系统通过x,y,z三轴联动,控制焊枪实现马鞍形曲线焊缝的自动焊接.在基于角度逼近的平面圆弧插补算法的基础上,分析了马鞍形曲线空间几何特点,根据x,y,z三坐标的空间几何关系设计了一个插补决策.算法利用焊枪对马鞍形曲线焊缝在xOz平面内投影轨迹的回转联动y轴运动来拟合马鞍形曲线,从而解决了马鞍形曲线焊缝的自动焊接问题.由该算法实现的程序结构简单,易于实现,而且运行效率高,插补出的曲线均匀且误差小.     

基于虚拟现实的焊接机器人工作站离线编程系统

在自动焊接应用中,离线编程焊接机器人通常具有一定的控制局限性。结合虚拟现实技术搭建了一套焊接机器人工作站,通过开发离线编程系统,简化机器人控制方式、灵活调整视角和自动规划焊接轨迹等,提升了焊接机器人离线编程效率。开发了同点异线焊缝识别算法,实现了单机器人的轨迹规划功能。基于焊枪基准姿态,分析横焊、平焊、立向上焊和立向下焊的焊接姿态,实现全位置焊接姿态规划。增加KBR-2Z500双轴变位机,实现多轴联动的复杂轨迹规划功能,研究了机器人运动与变位机运动的耦合与解耦问题,达成焊接机器人工作站协同运动规划。通过现实空间完全复现虚拟环境下的空间曲线焊接轨迹规划实验,验证了工作站离线编程系统的交互性、可行性和可靠性。     

铸件多功能作业机器人多臂协调轨迹规划与仿真

以铸件多功能作业机器人的工作臂为研究对象,采用笛卡尔空间变量法对机器人铸件搬运过程进行轨迹规划。结合多臂协调的运动约束条件以及伪逆法,对机器人的4个工作臂关节运动进行优化,得到多机械臂协调运动的关节位置和速度变化曲线。由MATLAB软件仿真得到的运动参数曲线可知,算法优化后得到的运动轨迹均能保持连续、平滑,有利于实现对机器人的精准控制。利用机械臂正运动学方程得到了机械臂末端执行器的轨迹曲线,曲线满足铸件搬运的要求,验证了算法的正确性。     

焊接机器人焊接工艺参数与空间轨迹联合规划

为提高焊接效率,改善焊接质量,对焊接机器人焊接工艺参数与空间轨迹进行联合规划,提出一种实时性高、可控性强、焊接误差小的轨迹规划方法。通过在执行器末端增加虚拟关节,建立合适的虚拟关节模型,并将焊接工艺参数用虚拟关节的关节变量表示,在机器人关节空间进行轨迹规划,使得焊接工艺参数的控制更加直观、便捷。利用虚拟关节模型结合B样条曲线仿射不变的特性,通过控制真实关节的运动曲线,来对焊接工艺参数进行间接控制。以求解最优时间解为目标,进行焊接工艺参数与关节空间轨迹的联合规划。采用ABB Robotstudio工具软件进行仿真,编写焊接机器人作业程序,以平面直线型焊缝为例进行试焊,结果显示该方法是可行的,有效的。     

基于粒子群优化的焊接工作台伺服系统PID控制

提出了基于粒子群优化的焊接进给工作台位置PID控制。焊接进给工作台是焊机伺服系统的重要组成部分,其位置控制对提高焊接质量具有重要意义。采用简单高效的PID控制算法,但由于焊接伺服系统具有非线性等特点,使得PID控制器参数调整困难,传统的齐格勒—尼柯尔斯法则参数整定效果不佳。粒子群算法是一种全局优化算法,可以有效地实现PID参数整定,因此,在Simulink软件下建立进给工作台位置控制模型,采用粒子群算法来实现PID参数的调整,并进行了仿真。仿真结果显示,基于粒子群优化的PID控制器具有超调量小、精度高的特点,控制效果明显好于齐格勒—尼柯尔斯法则。     

三维曲线焊缝两种建模方法的比较

三维曲线焊缝建模是实现空间焊缝跟踪的关键问题之一.三维焊缝模型有利于减弱噪声干扰,提高系统的稳定性和鲁棒性,使得系统具有容错能力.采用三次参数曲线函数表示空间焊缝,使用最小二乘法建立焊缝的参数函数位置模型,接着使用三次B样条函数建立焊缝位置模型.使用位置模型和其它的特征点坐标之后得到了姿态模型中的方向矢量.分析了两种建模方法的性能,仿真试验证实在同类型和幅度的噪声干扰下,B样条函数模型优于参数曲线函数模型,能够很好地逼近原始三维曲线焊缝.     

冗余自由度弧焊机器人路径自主规划的优化控制

提出了冗余度弧焊机器人及其路径自主规划的概念,讨论了在机器人焊接作业中引入冗余自由度的意义,运用控制变量法作为解决弧焊机器人冗余的优化问题方法,提出了包括焊接姿态参数在内的多性能指标融合控制方法,定义了焊接姿态参数函数,运动位置约束函数,运动平稳性函数,针对空间复杂焊缝,运用该路径自主规划方法求得的各关节角变化范围小,机器人运动过程平稳,远离关节极限位置,并且能够满足焊接质量的要求,有效地解决了冗     

基于电弧传感和位置前馈的机器人焊缝跟踪算法

关节机器人具有自动化程度高、运动精准等优点,被广泛应用于电弧焊接领域。但是,由于被焊接工件存在加工、装配以及安装定位误差。所以,在焊接质量要求较高、且被焊接工件一致性不好的情况下需要配套焊缝跟踪系统方能实现高质量的焊接作业。电弧传感作为焊缝跟踪的传感方式具有系统结构简单、传感位置与焊接位置重合等优点,但也具有信噪比小、精度差、跟踪参数调整困难等缺点。本研究利用电弧传感的优点,结合机器人焊接对焊缝形状位置的预知特性,利用电弧传感作为基础偏差传感器,机器人控制器根据电弧传感器测量的偏差信号,对当前焊接点进行调整的同时,还对焊缝曲线的空间方程进行调整,从而实现对焊缝曲线上未焊接点的偏移量进行预判,实现焊缝偏差的前馈调整。     

复杂空间曲面焊接机器人自动编程系统

针对机器人在空间曲面焊接过程中需要保持焊接速度和焊炬位姿恒定的工艺要求,提出了一种适用于复杂空间曲面焊接机器人的运动规划方法,该方法采用NURBS曲线对三维点云描述的空间轨迹进行光顺逼近,建立机器人配合变位机组成的多自由度焊接系统运动学模型并进行逆运动学求解.开发了一套完整的复杂空间曲面焊接机器人自动编程系统.以翻领成型器为例进行了复杂空间曲面焊接机器人的自动编程及焊接试验.结果表明,文中提出的复杂空间曲面焊接机器人运动规划方法和自动编程系统能够顺利完成焊接任务,且运动平稳,具有良好的焊接轨迹精度.     

考虑加工过程的复杂薄壁件加工综合误差补偿方法

针对机器人在空间曲面焊接过程中需要保持焊接速度和焊炬位姿恒定的工艺要求,提出了一种适用于复杂空间曲面焊接机器人的运动规划方法,该方法采用NURBS曲线对三维点云描述的空间轨迹进行光顺逼近,建立机器人配合变位机组成的多自由度焊接系统运动学模型并进行逆运动学求解. 开发了一套完整的复杂空间曲面焊接机器人自动编程系统. 以翻领成型器为例进行了复杂空间曲面焊接机器人的自动编程及焊接试验. 结果表明,文中提出的复杂空间曲面焊接机器人运动规划方法和自动编程系统能够顺利完成焊接任务,且运动平稳,具有良好的焊接轨迹精度.     

复杂相贯线接缝自动焊接的运动控制算法

为了实现复杂相贯线接缝的自动焊接,在简要介绍设计的五轴联动数控焊接机床组成结构与工作原理的基础上,以椭球面封头自动焊接接管为例,重点介绍了通过坐标变换构建相贯线接缝曲线方程,再以相同的参数角ψs将相贯线接缝曲线离散化成N段首尾相接的小直线段,利用小直线段插补拟合整条相贯线接缝曲线,给出了各插补离散点坐标参数与焊枪姿态调整的计算方法,最后采用通用数字I/O卡和步进电机构成伺服控制系统执行运动控制算法.文中介绍的这种运动控制算法,具有较高的通用性,并且大幅度地降低了设备成本.     

基于差分插补原理的数控系统加减速规划

为了实现基于差分插补原理的数控系统加减速控制,以直线与圆锥曲线为研究对象,对差分插补运动进行研究。通过分析差分插补中基准轴与非基准轴的运动特点,制定详细的加减速控制策略。对圆锥曲线进行分区处理后,实现了差分插补加减速控制策略的统一。通过译码获得的速度参数能够应用到多种加减速模型中,实现准确地起停电机,保证插补加工位置的准确性。加工实验结果表明:差分插补加减速控制策略实现了数控系统的加减速功能,为保证数控系统的加工效率与质量、适应现代化生产加工要求奠定了基础。     

并联机床轨迹控制方法的研究

针对三平动并联机床的结构特点，本文提出一种并联机床刀具轨迹控制虚实映射的插补策略，并给出了基于采用时间采样的直线，圆弧插补算法，根据机床加工和控制要求提出了在操作空间进行速度过渡算法，并总结出了采用光滑非光滑两种过渡的16种方式，文章提出的方法计算简单，实用强，已在所开发的并联机床控制系统中得到了应用。     

制动凸轮轴铣削专用数控系统设计

以实现汽车制动凸轮轴类零件高效生产为目标,研究制动凸轮轴凸轮轮廓的精度及技术要求,提出了以C8051F020单片机为核心的制动凸轮轴类零件的凸轮轮廓铣削的实现方法。该数控系统以计算机为上位机实现人机交互界面设计、通过时间分割法粗插补运算将轮廓分割成以坐标表示的直线段。下位机对上位机产生的直线段进行逐点比较法精插补运算,同时下位机接收上位机的控制信号进行相应的命令。对设计的主动凸轮轴数控系统的实验测试表明：此数控系统性能稳定,加工效率和加工质量均能够满足汽车制动凸轮轴的生产要求,可以在实际生产中推广使用。     

梯形速度控制变插补周期的实时插补算法研究

提出了基于梯形速度控制的变插补周期实时插补算法.在固定插补步长条件下,依据直线加减速算法,确定出加速段、恒速段和减速段的插补次数,进而生成变化的进给速度和相应的插补周期;同时,形成各坐标轴的运动增量.仿真实例结果表明,该算法可有效地控制加工精度,充分发挥联动各轴的加速能力,有效缩短加减速过程时间,且易于在CNC系统中实现.     

直接函数计算法在数控雕刻机中的应用

直接函数计算法是数字增量插补的一种算法,与脉冲增量插补相比,具有单个插补周期内位移增量大(多于一个行程脉冲增量)的特点,能够达到较高的进给速度.在数控雕刻机控制软件中用直接函数计算法取代脉冲增量插补,能够满足高速高精度的要求,并用C语言编程实现.同时,文章还提出了基于"拐点"判断准则的速度预处理技术,以及一种具有"前瞻"功能的速度自动控制技术.在以ARM7为CPU的S3C44BOX单片机中运行,改善了运动平稳性,平均加工速度和精度也明显提高.     

三维重建中投影视图的分解

模型引导法是一种重要的由投影三视图重构实体的方法，它一般分为三步进行：视图分解；子体重构；子体组合。本文将子体间位置关系和不同子体投影特征线之间的关系引入到视图分解过程中，针对现有的视图分解算法，提出了一种新的改进算法：源子体特征线法。该算法先由主视图的外轮廓线确定一个子体的主特征线，根据投影关系搜索识别到子体的从特征线，组成子体特征线组。将该组投影特征线所对应的子体作为特征线搜索的源子体，识别出与之关联的子体主从特征线。并从所有被识别出的子体特征线出发，搜索识别出与之相关的子体的主从特征线。从而完成对视图的分解。     

椭球压力容器开孔切割机器人运动控制算法

针对椭球压力容器开孔和坡口切割问题,研制了一种专用的四自由度开孔切割机器人.介绍了切割机器人的机械结构及工作原理;利用空间解析几何原理建立了极坐标系下椭球壳体上开孔的相贯线数学模型;推导了坡口角度计算公式和变角度切割时四轴联动的控制算法;通过直线插补算法获得了机器人的理想运动轨迹;为克服切割机器人安装定位及壳体变形等误...     

数控加工小线段高速平滑衔接插补算法

文章导出了连续小线段高速平滑衔接的拐点速度及加速度约束条件,建立了S型曲线加减速算法模型。根据小线段的轨迹特征,对小线段速度进行插补预处理,获得加工过程中的最优进给速度。仿真验证,该算法可以满足CNC加工中连续小线段高速衔接的平滑过渡,提高了加工效率和精度。     

基于人工约束模式切换的5R机械臂圆弧轨迹控制研究

为了控制5R机械臂跟踪圆弧轨迹或有效避开障碍物,及避免关节空间关节角的不连续,对笛卡尔空间的圆弧运动轨迹采用位置插补,基于两种人工约束模式把笛卡尔空间的位置值逆解到关节空间,利用最小二乘法从获得的所有逆解中选取关节角偏差平方和最小的解,并对末端轨迹和各关节的轨迹进行了仿真。结果表明:机械臂末端圆弧轨迹平滑,各关节角连续变化,运动平稳。