面向飞机蒙皮的机器人喷涂轨迹规划

针对飞机蒙皮在线示教编程效率低、轨迹精度差及适用范围有限等问题,基于双目视觉三维扫描及CAD/CAM领域的加工模拟功能,提出一种根据三维模型的加工轨迹生成工业机器人喷涂轨迹的离线编程方法,为解决模型未知的复杂自由曲面喷涂问题提供了新思路。通过三维扫描获取飞机蒙皮表面点云并处理得到其三维模型,结合喷漆工艺,在Unigraphics加工模块中对三维模型加工轨迹进行参数化编程,提取轨迹点并调整喷枪姿态生成机器人喷涂路径;以飞机蒙皮为例进行喷涂仿真。结果表明:该离线编程方法的编程效率、轨迹精度明显优于在线示教编程;该编程方法对其他自由曲面同样具有适用性。     

集成力反馈的虚拟砂带抛光示教系统设计与实现

通过传统的编程方式(在线示教、离线编程)定义复杂曲面的抛光轨迹是一项复杂繁琐的工作,为了给机器人砂带抛光示教过程提供一种更加自然有效的交互方式,应用虚拟现实技术和力觉反馈技术,首先提出砂带抛光的力觉模型;然后,在此基础上,集成Phantom Desktop~力反馈设备开发了一套虚拟示教系统。用户在示教过程中能够更加自然真实地根据实时反馈力动态调整抛光力度、位姿等参数,获得理想的抛光质量。应用该系统进行的力学验证实验和工件加工表面质量评估实验表明:所提出的力觉模型能够准确模拟真实抛光过程中工件的受力情况,机器人在应用该虚拟示教系统进行示教后,所加工出的工件可获得与手工抛光相比拟的抛光质量。     

用于复杂空间曲面加工的机器人磨削系统

开发的用于复杂曲面的磨削机器人磨削系统由六自由度ABB机器人和砂带磨削机组成,其工艺流程包括工具和工件位姿标定、加工路径离线编程、自动磨削加工和检测.弹簧、比例阀构成的力补偿系统保证了磨削过程中接触力的稳定.该系统加工出的汽轮机叶片形面误差和表面质量比传统方法加工出的叶片有大幅度提高.     

用于复杂空间曲面加工的机器人磨削系统

开发的用于复杂曲面的磨削机器人磨削系统由六自由度ABB机器人和砂带磨削机组成,其工艺流程包括工具和工件位姿标定、加工路径离线编程、自动磨削加工和检测。弹簧、比例阀构成的力补偿系统保证了磨削过程中接触力的稳定。该系统加工出的汽轮机叶片形面误差和表面质量比传统方法加工出的叶片有大幅度提高。     

工业机器人复杂曲面抛磨运动轨迹生成算法

针对目前曲面抛磨机器人采用人工示教编程难度大、耗时长、效率低,而且人工示教无法完成复杂曲面编程且生成的抛磨运动轨迹不平滑等问题,提出了一种适合工业机器人复杂曲面抛磨运动轨迹生成的杠杆自适应NURBS曲线拟合方法。该方法融合了非均匀B样条(NURBS)曲线拟合算法和杠杆平衡自适应采样算法,首先应对抛磨轨迹进行离散化处理得到合理的砂带抛磨触点;然后根据杠杆平衡自适应采样方法,各个质点的质量越大越靠近支点,反之亦然,这样计算得到自适应采样的离散点;最后根据自适应采样离散点拟合NURBS曲线,实现了机器人抛磨运动轨迹平顺光滑。仿真结果表明,该方法正确有效,实用可靠,可生成任意复杂曲面无突变、平滑的抛磨运动轨迹,提高了抛磨加工质量、精度及效率要求。     

工业机器人离线编程商业软件系统综述

随着现代工业的发展,机器人在工业生产中的作用越来越重要。由于人们对机器人的工作需求越来越复杂,对机器人的编程也越来越难。传统的示教在线编程只适用于简单路径的工作,已经无法满足人们的需求。离线编程利用成熟的计算机图形图像算法,能够完成机器人复杂路径的编程,符合工业机器人的发展趋势。通过对机器人离线编程中所应用到的关键技术进行概述,来详细介绍国内外主流的机器人离线编程商业软件的主要功能,并对其优缺点进行了评述。     

一种视觉辅助机器人离线编程去毛刺系统

目前铸造工件的自动化去毛刺作业大量使用机器人加工.大部分的解决方案是使用手工示教或者机器人离线编程,但手工示教效率较慢,而离线编程的手工标定精准度比较欠缺.由于工件的误差,使得离线编程在大批量作业中遇到大量问题.本文提出一种利用机器视觉自动检测工件轮廓的方法,解决大批量工件之间的个体误差问题,对每个工件检测轮廓后动态修改机器人运动路径.如此,在机器人自动去毛刺的作业中,使用CCD相机获取的视觉信息和自主开发的离线编程系统(RobSim)生成可执行的机器人运动轨迹.利用此方法,可有效提高去毛刺的加工质量.     

座舱盖打磨下料机器人离线编程仿真

尝试通过机器人离线编程技术来解决座舱盖复杂曲面机器人打磨下料轨迹难以获取的难题,重点介绍了利用Tecnomatix PS辅助机器人离线编程的方法。首先运用SolidWorks三维建模技术建立机器人工况模型以模拟打磨机器人的工作环境,同时结合Tecnomatix PS的虚拟仿真技术实现了打磨机器人的离线编程和仿真,最终得到离线程序。基于Tecnomatix PS的编程作为整体离线编程方法的一部分,通过验证,其输出结果能够满足后续编程步骤的需求。     

复杂曲面加工工业机器人轨迹生成算法

提出了一种面向复杂曲面加工的工业机器人轨迹生成算法。该算法可用在工业机器人离线编程系统中;通过CAD/CAM技术完成复杂曲面的建模,并提取其STL文件格式数据;根据三角面片各点坐标在切片方向上投影的最大和最小值反求与此三角面片相交的切平面,并对三角面片分组,然后推导出三角面片边上相邻交点的增量公式,最后通过机器人编程得到复杂曲面的加工运动轨迹。仿真结果表明,该算法稳定可靠,而且可以生成任意复杂曲面的加工运动轨迹。     

基于数字孪生的遥操作机器人在线示教系统

为提高遥操作机器人的示教编程效率和在线示教的安全性，提出了面向遥操作机器人在线示教的数字孪生框架，建立了机器人及其工作场景的虚拟模型，实现了物理实体到数字孪生模型的映射；设计并实现了基于RGB-D图像和姿态示教器的遥示教方式，通过鼠标和姿态示教器规划虚拟机器人末端执行器的路径和姿态，并利用增强现实技术，实现了虚实融合示教，提高了遥操作机器人在线示教的人机交互性；构建了机器人及其工作场景的八叉树模型，在机器人按照规划的路径和姿态运动时，可以预测机器人与工作场景之间的碰撞干涉；系统将未发生碰撞干涉的规划路径和姿态指令发送给物理机器人控制器控制物理机器人运动，从而实现基于数字孪生遥操作机器人在线示教功能，提高在线示教系统的安全性。     

Numerical simulation of the system “fixture–workpiece” for lever machining

In this article, the new configuration of fixture was proposed for ensuring the sufficient tool accessibility, which allows carrying out multiaxis machining of levers in one setup. The research based on numerical simulation was confirmed that the proposed fixture corresponds to all the accuracy parameters. Workpieces from steel, cast iron and aluminium alloy were investigated within the simulation. The values of displacements and stresses occurring during machining are less for proposed fixture in comparison with the existing fixtures that was confirmed by the deflected mode analysis. The modal analysis proved that the proposed fixture has much higher value of eigenfrequency than the other fixtures. To optimize the machining, the dependences for displacements and stresses on the cutting depth were determined. Oscillations of the system “fixture–workpiece” during machining were investigated for various manufacturing steps of levers machining of the fixtures from different fixture systems. The results of harmonic analysis showed that the dynamic stiffness of the proposed fixture was higher than that for the dedicated and modular fixtures. The oscillation amplitudes in the places of machined surfaces in the proposed fixture do not exceed the tolerance requirements for lever manufacturing.     

锁芯自动装配系统锁芯夹具的研制

为了能够使锁芯夹具可以用于多种锁芯的装配,提高锁芯自动装配系统的通用性和使用效率,对锁芯自动装配系统的锁芯夹具进行了改造。根据待装配的锁芯的形状和尺寸,设计和制造了统一的锁芯夹具和各锁芯装配时所用的辅助夹头,并对锁芯夹具和辅助夹头的设计和制造过程中需要考虑的问题进行了分析。通过各锁芯所用的辅助夹头的快速更换,实现了在同一锁芯自动装配系统完成不同锁芯的装配。应用表明,所开发的锁芯夹具和辅助夹头能确保给定的多种锁芯的自动装配。     

面向大规模定制的计算机辅助夹具设计研究

研究了大规模定制生产下夹具设计的理论支持,提出了夹具的虚拟设计,规划了大规模定制生产环境下夹具设计的总体框架结构及设计流程。以汽车同步器产品的大规模定制生产所用夹具为对象,给出了应用实例。     

摩擦力对工件夹紧误差的影响

夹具依靠与工件的接触来约束工件 ,必须考虑二者之间的摩擦力。摩擦力的非线性是分析中的难点 ,为了解决这个问题 ,本文提出了一个迭代算法 ,该算法充分考虑摩擦力的非线性 ,可用于复杂工件的分析。使用该方法计算了在夹紧力作用下由于夹具元件的变形造成的工件刚体位移。     

自由曲面几何偏差的空间统计分析

为深入分析数控加工自由曲面几何偏差的内在联系,采用空间统计分析方法将这些几何偏差分解为确定性偏差和随机性偏差来确定误差源的影响。采用B样条方法对确定性偏差形成的曲面进行迭代建模,并用莫兰指数在迭代的每一步检验模型残差的空间统计特性,若模型残差具有空间独立性,则模型残差可作为随机性偏差。通过对一个数控加工后的自由曲面进行几何偏差分解,验证了所提方法的有效性。     

曲面修改在逆向工程中的应用研究

针对汽车A—class特征曲线高精度、高光顺性的基本要求,提出了基于控制顶点规范的Bezier曲面迭代微调方法,用曲面反算变换为NURBS曲面,经过基于最小弯曲能曲面修改以后,对进行外形优化。该法核心是控制顶点的微调计算和基于最小弯曲能曲面修改,实现对空间型值点的光顺拟合,实现迭代拟合过程的快速收敛,同时实现了曲面微调和曲面修改的自动化,使基于逆向工程得到的复杂曲面不仅满足精度要求,更可以进行美学设计。结合某汽车的A级曲面的点云数据实例,应用迭代微调有效地提高了生成CAD数据的效率和准确性。     

基于测量的自由曲面造型与虚拟表示系统的研究

基于自由曲面的测量,通过对测量获取的曲面数据,应用NURBS造型方法对自由曲面进行造型.同时研究了应用OpenGL技术对自由曲面造型中的曲面模型进行虚拟图形表示,开发了一个实用的自由曲面造型系统.该系统主要由曲面模拟模块、数据输入模块、交互修改模块、图形仿真模块及曲面点信息分析模块等组成,讨论了应用于该系统的一些图形技术.     

An experimental evaluation of the capabilities of a fluidised-bed fixturing system

A phase-change fixture is a single adaptive device which can hold parts of various shapes and sizes while they are subjected to a wide variety of manufacturing operations. In this paper, a fundamental experimental investigation of adaptable fluidised-bed phase-change fixturing systems is presented. The results of this experimental investigation, which focuses on evaluating the ability of these fixtures to resist complex combinations of axial, bending and torsional loads, have provided estimates of the fixturing capability of this class of fixtures. This work has precipitated the development of a semi-automated hydraulically-operated prototype fixturing system, which is currently being employed to fixture parts of various shapes and sizes for several diverse manufacturing tasks, including metal-cutting operations, on a horizontal-axis LeBlond-Makino MC65-A60 machining centre.     

如何准确表示夹具上倾斜表面的位置关系

在机床夹具设计时,存在某道工序加工表面与定位基准面间有一定的倾斜角度。为了准确表示加工表面位置尺寸及角度,从夹具的设计方面考虑,提出如何表示夹具上倾斜表面的位置尺寸,为设计和确定对刀导向装置的位置提供参考。     

自由曲面模型全局美化技术

利用可微流形的无穷小变形技术,实现紧公差约束下对点云逼近的多张B-样条曲面的全局美化.根据微分流形上的Beltrami-Laplace算子,定义反映曲面整体形状变化的变形能量泛函,并得到泛函的唯一极小解.给出两张单节点B-样条曲面间G1连续的充要条件以及公共边界曲线控制顶点的本征方程,并利用局部格式构造整体收敛的G1光滑拼接的边界表示模型获得变形映射族的特解.特解的构造不可避免地导致模型在缝合区域的形状产生局部瑕疵,影响反求模型的保形性.通过特解来构造能量泛函的极小解,使得这类似应力集中的效应被逐步松弛到曲面的内部,从而改善模型的整体形状.应用实例揭示自由曲面的全局美化技术在反求工程中的意义.