用于机器人离线编程的作业标定算法

随着机器人焊接离线编程技术的应用与发展 ,机器人标定作为离线编程实用化的关键技术之一 ,得到越来越多的研究人员的重视。从离线编程系统实用化的角度出发 ,针对机器人离线规划时实现实际作业对象与离线仿真环境中的模型对象的调整与匹配问题进行了研究。并根据作业对象模型特征 ,分别通过工件标定和路径标定两种途径实现。详细进行了这两类标定算法的研究 ,提出了正交平面工件标定、圆形基准四点工件标定和辅助特征点三点标定三种工件标定方法和采用最小二乘拟合算法的路径标定算法。从而可以针对工件特点 ,比较全面地解决机器人离线编程系统应用过程中作业标定问题     

机器人三维可视化离线编程和仿真系统

提出了一种基于PC的交互式三维可视化离线编程和动态仿真系统。利用目前流行的PC机和Windows操作系统所支持的OpenGL三维图形功能,在系统中实现了焊接机器人及其工件的三维几何建模和机器人运动学建模,并研究了机器人运动轨迹的自动规划和编程以及它的图形化三维动态仿真。采用交互式三维“虚拟示教”方式实现了机器人单道焊焊接路径的规划和编程,对多层多道焊,则通过采用“宏”技术实现机器人焊接运动轨迹的自动规划和编程,通过图形化三维动态仿真实现了对机器人程序及运动轨迹的可靠性和安全性验证。离线编制的程序在向机器人控制系统传送的过程中实现了向机器人语言的自动转换,从而使机器人离线编程的实用性得到大大提高。     

基于VC＋＋的弧焊机器人离线编程系统设计

针对MOTOMAN-UP系列机器人,在PC机的Windows平台上利用VC++开发了弧焊机器人离线编程系统.介绍了该系统的组成、功能及其设计方法.该系统能对任意马鞍形工件规划出焊枪的运动路径与姿态,且按比例同步显示工件;集成了机器人通信模块和运动学仿真模块,并自动导入工件,不仅能单步生成作业指令,而且可自动生成作业文件;采用OpenGL技术建立三维工件模型,实现工件的显示、旋转、缩放等功能.通过以太网,对PC机中的作业程序和机器人控制器中的作业程序进行相互传输,实现了弧焊机器人的离线编程及远程控制.     

视觉引导下的自由曲面CMM测量

雕塑形体是航空、汽车工业中常见对象,在其设计、制造过程中常涉及CMM测量.当缺乏测量对象CAD模型时,CMM测量多由人工操作,效率低下.介绍了一种基于计算机视觉的自由曲面自动测量方法,先用在待测对象表面标记出曲面特征线,通过视觉技术重构特征线;然后经曲面拟合,得到测量区域初始的数学模型,由此,生成CMM的采样点以及测头半径补偿数据.对一个轿车模型曲面进行了CMM测量,初步验证了本方法的有效性.     

铸件毛坯自动修复机器人设计与实验研究

随着3D打印技术的发展,增材再制造技术也成为各类零件缺陷自动修复的手段之一。针对大型铸件缺陷的修复以人工堆焊为主,存在效率低、对工人伤害大、修复合格率低等缺点。为此,提出了利用3D打印再制造技术对缺陷进行自动修复的工艺方法,即利用视觉系统对工件自动扫描重构工件三维模型,并与标准CAD模型比对,确定缺陷的类型、分布及尺度特征,获取各损伤部位的3D点云数据,根据缺陷模型自动编程并生成机器人程序,驱动执行机构依次完成各缺陷自动焊接修复。实验结果表明:工件缺陷重构模型精度在±0.1 mm以内,扫描速度为1 000 mm/min,自动焊接修复工件无焊接缺陷,各项性能指标满足实际使用要求。     

夹持工件打磨机器人离线编程及仿真系统设计

打磨加工对机器人运动轨迹精度要求很高。针对常规的在线示教编程不能满足打磨加工精度的问题,以Visual C++为开发平台,基于MFC框架以及OpenGL图形库接口搭建机器人离线编程仿真系统,实现机器人离线示教、程序编辑、建立轨迹目标点数据库等功能。通过基于工件模型STL文件分层切片生成机器人运动轨迹的方法,求得交点的姿态并得到机器人加工轨迹位姿的齐次矩阵,最后将获得的机器人打磨轨迹参数导入离线编程系统中,编程实现机器人打磨加工的可视化仿真。     

批量数据点CMM自动检测研究

为了使CAD模型中提取的批量数据点能直接用于CMM自动检测,利用Visual C++平台开发出批量数据点处理软件,将批量数据点坐标信息转换成CMM可识别的符合尺寸测量接口标准(DMIS)的程序,实现自动检测,并用实例验证了其有效性。该方法成本低,效率高,具有较强的实用性。     

CNC在线检测路径规划模型及应用研究

现有CNC在线检测路径规划模型以路径为基础,难以满足自动编程系统对于确定点位信息的要求。针对这一问题,在基于特征的传统路径规划的基础上,基于多体理论实现过渡路径自动规划,并建立以参数化的检测信息为输入,以测量节点的位置和遍历顺序为输出的规划模型,可以直接为检测程序自动编写系统所用。根据这一模型生成检测程序,经FANUC 0i系统CNC加工中心验证,这种模型能够用于具有典型特征的规则型面和组合型面工件的路径规划,符合点位控制机床的运动特点,为自动编程的实现奠定了基础。且相对于人工路径规划,应用路径规划模型可以提高规划效率和准确性。     

Pro/E零件模型几何信息的自动提取

基于Pro／TOOLKIT和Visual C＋＋编程实现了PRO／ENGINEER零件模型几何信息的自动提取,从而使CMM与CAD集成。阐述了利用Pro／TOOLKIT提供的相关库函数通过访问Pro／E的单一数据库,以特征为单位对零件各组成特征的体素类型、形体尺寸、基点坐标、方向矢量等信息进行提取的方法。详细说明了实现该方法的编程思想,并通过实例验证了所开发零件模型几何信息自动提取方法的正确性。     

高精度机器人打磨系统标定算法研究与实现

针对自主研发的机器人打磨系统打磨精度差等问题,通过误差源分析,分别在工具、工件标定算法及实现方面进行了研究。针对打磨使用刀具的特点,选择合适的工具标定算法,设计辅助标定工装,完成了打磨工具的位姿标定,提高了打磨工具的标定精度。同时根据打磨工件标定算法及工件的特点,设计标定块,利用辅助特征点三点标定方法及合理的测量方法,完成了工件的高精度匹配。通过离线编程生成打磨程序,从而实现了高质量、高精度的机器人打磨作业。     

Towards a haptic virtual coordinate measuring machine

In this paper, a novel coordinate measuring machine (CMM) inspection path planning environment, named haptic virtual coordinate measuring machine (HVCMM), is proposed, which makes use of haptic modeling technique for CMM off-line programming. HVCMM is an accurate model of real CMM, simulating a CMM’s operation and its measurement process in a virtual environment with haptic perception. It enables CMM off-line programming to take place exactly as if an operator were in front of a real CMM and moving a real CMM probe. To generate the inspection path of a part, teach pendant programming is made by pointing a probe at the 3D computer-aided design (CAD) model of a part using a haptic device. With the HVCMM system, it is much easier to generate collision-free probe path than using other off-line inspection planning methods. Furthermore, when a contact occurs between the CMM and the object, a force is generated based on a proposed mechanics model besides visually showing the contact in the HVCMM environment. Surface voxel is used for quick collision detection. The HVCMM not only facilitates the inspection path planning, but also speeds it up. The proposed HVCMM can also be used for the training of CMM operation.     

基于SKIP宏程序编程CNC无线测头在线智能检测系统设计

针对数控铣削加工精密零件尺寸精度测量时,因离线测量易产生测量误差、效率低、成本高等问题,通过赋值相关检测路径及补偿的参数,编写零件在线检测及误差补偿宏程序,开发了基于三菱M70数控系统跳过指令SKIP在线检测与误差补偿宏程序控制系统。应用结果表明：该系统在线检测重复定位精度能达到0.001~0.003 mm,能适用于精密零件数控铣削加工,具有一定的推广使用价值。     

基于3D打印的CMM辅助测量技术

针对现阶段复杂零件在CMM上测量的不足,提出了采用基于3D打印的CMM辅助测量技术。为了能使产品在CMM探针精度最高的A0B0度方向测量,经常需要借助治具辅助。文中首先使用光学扫描技术获取产品表面数据,然后在Geomagic Studio软件进行数据处理,并将网格面导入到Rapidform软件对该产品的治具进行建模和设计,再将设计模型导入到3D打印机中得到治具模型,最后将测量的产品放置在治具中测量。通过试验证明,该方法可以很好地提升复杂零件在CMM下的测量效率。     

基于CMES编程实现汽车零部件自动测量的探讨

介绍数控三坐标测量机系统的组成以及测量软件CMES的特点;以汽车零部件为测量对象,探讨了运用CMES编程实现汽车零部件自动测量的方法,指出三坐标测量技术在产品开发和质量控制中的意义和发展前景。     

On-line error compensation of coordinate measuring machines

An on-line error compensation system for coordinate measuring machines (CMMs) is described, which is based on three laser optical Multi-Degree-of-Freedom Measurement Systems (MDFM systems), each for one axis of CMMs. Twelve of the twenty-one error components associated with a CMM are measured on-line by these MDFM systems. The remaining error components are measured by off-line methods which use commercially available measurement systems, such as a laser interferometer. Two mathematical error models have been developed to synthesize the error components and to predict the errors at the probe stylus tip. One model corresponds to the conventional off-line error compensation and the other to the on-line error compensation. The errors predicted by these models are then subtracted from the nominal coordinates of the CMM, thus improving its measurement accuracy. Diagonal tests using a laser interferometer system were designed to check the error compensation effect. Test results showed that the use of the on-line compensation system can further improve the compensation effect as compared with the conventional off-line compensation system.     

基于三坐标测量机的精密叶轮测量路径规划研究

研究了精密叶轮的三坐标测量机(CMM)测量路径规划,首先进行了精密叶轮的顶层测量规划:被测零件的定位、CMM测头的空间姿态优化和坐标系的匹配。然后实现了精密叶轮的底层测量路径规划:测量点的选择、分组、排序。采用参数线法生成了理论测量路径,分析了CMM各种扫描测量方式,构造了边界曲面,并对精密叶轮表面采用UV曲面划分测量,从而实现了对精密叶轮的CMM测量。     

基于灰度预测的三坐标测量机动态测量误差分析与研究

三坐标测量机在进行高速扫描测量时,由于机体的振动会产生较大的动态测量误差。对MC850三坐标测量机在高速测量中的动态特性进行分析,找出其动态误差产生的根源,并根据GM(1,1)灰度预测理论,将三坐标测量机看作线性动力系统,建立其灰度预测模型,运用该模型对坐标测量机进行动态误差预测。实验结果表明该模型可有效减少测量机的动态测量误差,表明灰色建模理论可用于动态误差预测。     

弧焊机器人柔性再制造系统

建立了一个弧焊机器人柔性再制造系统,该系统由测量、建模和离线编程三个子系统组成,可以自动获取废旧零件的表面信息,建立再制造模型,并生成焊接再制造程序,完成废旧零件的再制造过程.介绍了系统的硬件结构和各个子系统的工作原理.系统适用于缺损表面为二次曲面的工件,对不同缺损程度的工件的再制造可以自动进行.对某车辆的扭力轴进行了试验验证,结果表明该系统是可行的.     

外差式多频相移技术的三维光学点云测量研究

随着中国制造业的快速发展,产品工件大量采用复杂曲面.对于大型复杂曲面工件,如汽车大型覆盖件、水轮机叶轮、大型抛物面天线等,现有的测量设备很难实现全尺寸检测和反求设计.本文针对大型复杂曲面工件的三维全尺寸快速检测和反求需求,分析了三维光学测量的原理,分析了格雷码加相移技术与外差式多频相移技术的优缺点,采用目前最新的外差式多频相移技术,研制了XJTUOM型三维光学密集点云测量系统,对大型工件的测量试验表明,该系统便捷实用.