五轴数控机床轨迹生成方法研究

提出一种五轴数控机床实时轨迹生成和控制方法,由网格曲面描述五轴机床刀具的空间轨迹,在规定的采样周期内计算和控制刀具的位置、方向及不同的运动参数,通过计算数据建立曲线模型,由逆运动学模型在规定采样时间内执行生成的命令。通过一组加工路径仿真实例,说明了提出方法的优越性和普遍性。     

3维曲面振镜激光加工FPLSCM算法实践

为了高质量地将目标图像标刻在任意曲面上, 需要将计算机中排版的2维数据转换为3维数据从而形成具体振镜加工轨迹数据。在大量激光标刻实验测量与计算的基础上, 采用一种对任意自由曲面进行最小化失真展开的区域重点最小二乘共形展开(FPLSCM)算法, 完成了实用的3维振镜激光加工系统软件设计, 并进行了理论分析和实验验证, 取得了大量标刻测量数据。结果表明, 在z轴上下300mm范围内, 本算法能有效将由于高度与待加工表面形状差异带来的标刻畸变控制在1%左右, 并且在各类3维曲面上都得到了很好的加工效果。此研究成功实现了在自由3维曲面上利用动态聚焦技术完成各种表面加工的工作, 并通过优化算法有效减少了畸变。     

基于激光定位的机器人加工轨迹规划

随着机械化生产的逐渐实现,加工机器人的应用范围越来越广泛。在此背景下,为提高机器人加工精度,针对基于机器视觉、COMS工业相机以及CAM的三种机器人加工轨迹规划方法无法准确跟踪给定轨迹,导致规划轨迹与期望轨迹存在较大误差的问题,提出一种基于激光定位的机器人加工轨迹规划方法。该方法首先利用激光雷达方法测量机器人与待加工目标之间的相关信息,然后利用激光跟踪仪进行误差标定,最后将误差标定结果作为改进蚁群算法迭代条件,通过多次迭代生成机器人加工轨迹。实验测试结果表明:与基于机器视觉的规划方法、基于COMS工业相机的规划方法以及基于CAM的规划方法相比,基于激光定位的机器人加工轨迹规划方法应用下,规划轨迹与期望轨迹拟合优度提高0. 07、0. 05、0. 08,轨迹定位误差较小,基本达到预期目标。     

基于激光测距的三维激光加工示教编程系统

为了提高激光加工中示教录返编程的精度和效率 ,克服原有系统在结构上的限制和操作上的不足 ,采用借机测量系统的概念 ,提出了基于激光测距的三维激光加工示教编程系统 ,通过保证三维曲面上点的精确测量来实现所需加工信息的测量 ,并对三维曲面上自由轨迹的示教编程进行了详细的探讨。     

激光加工六轴机械手离线编程技术

针对激光加工中六轴机械手在线示教编程效率低的问题 ,提出了进行离线编程的方法 ,并介绍了激光加工六轴机械手离线编程技术开发的实现步骤。通过离线编程能极大地提高激光加工效率 ,方便用户的使用。     

面向复杂曲面的激光切割机器人移动速度平滑控制

为了提高复杂曲面下激光切割机器人的移动速度控制精度和适应能力,提出了一种面向复杂曲面的激光切割机器人移动速度平滑控制方法。通过齐次变换矩阵和D-H运动学分析方法,组建激光切割机器人运动学模型,获取机器人对应方程的正反解。采用刀具路径插补和激光入射角调整规划方法控制激光聚焦点在复杂曲面上的切割运动。同时引入加减速滤波方法修正轨迹插补后速度曲线连续性较差的问题,最终实现激光切割机器人移动速度平滑控制。仿真实验结果表明,所提方法可以有效提升激光切割机器人移动速度平滑控制精度。     

自由曲面等搭接率算法及激光熔覆工艺实现

曲面激光熔覆由于搭接率变化,易导致熔覆层厚薄不均。提出了一种自由曲面激光熔覆等搭接率熔道的轨迹生成算法。采用深度相机采集曲面的点云数据,确定一条点云束,对其拟合后作为初始熔道轨迹并根据等距离步长法得到加工点集。采用求交切片法获得垂直熔覆方向的曲面轮廓,在轮廓上搜寻加工点集的等距点。由等距点集拟合出后一道熔覆轨迹,从而保证搭接率相等。重复上述步骤直到轨迹遍历曲面。按加工点的法矢量方向确定熔覆喷头的运动姿态,使喷头轴线始终垂直加工表面。对半球形封头表面进行熔覆实验,结果表明:等间距轨迹规划算法结合喷头的变姿态适配,可获得搭接率一致的曲面熔道;得到的自由曲面激光熔覆层厚度均匀,硬度较高,无明显的道间隆起或凹陷等缺陷。     

多轴激光加工系统促进汽车车身制造技术的发展

在汽车力身零件成型过程中，需要对铸铁制造的覆盖件模具进行三维曲面强化处理。此外，对金属板材制造的其他汽车零件也经常须要在工件曲面上进行加工（如切割或打孔等）。本文介绍一种多轴激光加工系统，它充分利用激光光束的高能量密度，优异的光束变换特性和高可控性等特点，可以快速有效地实现工件曲面的加工处理。     

基于激光跟踪仪的五轴机床旋转轴误差测量

为了提高大型复杂型体件加工用龙门式双摆头五轴机床的加工精度,用激光跟踪仪对五轴机床两个旋转轴准静态误差以及旋转轴中心轴线与三个直线轴间垂直度误差进行了辨识测量。基于刚体运动学原理和齐次变换矩阵方法建立了包含旋转轴准静态误差和旋转轴中心轴线与三个直线轴间垂直度误差的误差模型;用激光跟踪仪测出旋转轴循圆运动到不同角度位置时其端面上点的空间坐标,由此建立旋转轴误差方程组,求出旋转轴各项误差值。对循圆轨迹进行拟合得到圆心坐标,进而得到旋转轴中心轴线方程,求出旋转轴中心轴线与直线轴间的垂直度误差值。将旋转轴各项误差值代入误差补偿模型中,通过圆锥台误差补偿前后加工实验结果对比,表明所采用的旋转轴误差测量方法可以有效提高五轴机床的加工精度。     

自由曲面光学的超精密加工技术及其应用

突破传统光学成像系统设计理论和方法,将自由曲面引入光学成像系统中,极大地提高了系统的成像质量和能量的传输效率;采用先进数控超精密制造技术加工自由曲面光学元件,解决了自由曲面光学元件加工的技术瓶颈.开发了自由曲面控制网格的节点矢量的精确计算方法,以及多轴超精密数控加工光学自由曲面的自动编程及其刀具轨迹仿真系统,建立了自由曲面三维拓扑预测模型与优化系统,研发了多个自由曲面测量及评估方法,并搭建了自由曲面光学设计、加工、测试一体化的集成平台.上述核心技术有助解决国际上对复杂自由曲面光学元件在超精密加工及纳米级表面测量中的关键技术难题.研究成果推动了超精密加工及纳米测量领域内的技术进步.     

激光经纬仪精确交会的实现方法研究

由于受经纬仪空间角 度分辨率的限制,随着测量空间、尺寸的增大,很难保证经纬仪“视准轴”精确瞄准目标点 ,从而会带来较大测量误差。为 了减小误差,基于激光经纬仪“视准轴”可视化条件,提出了一种激光经纬仪精确交会的实 现方法。首先,引导经纬仪围 绕目标点以最小步进角为间隔进行阵列扫描,通过图像采集和图像处理得到扫描点和目标点 的坐标位置关系;然后,通 过直线拟合、坐标计算,使经纬仪“视准轴”精确瞄准目标点;最后,实验验证了方法的可 行性。实验结果表明,本文方法 能够实现激光经纬仪的精确交会,可大幅减小系统的测量误差,同时可降低经纬仪的制造成 本。     

机器人YAG激光加工系统在车身开发中的应用

介绍了机器人YAG激光加工系统,论述了其在汽车车身制作中的应用,分析表明,在车身制造中采用激光加工技术,将显著提高汽车车身制造和开发的质量水平和竞争力。     

工业机器人技术专业人才的内涵及需求分析——以厦门市为例

智能制造是我国未来制造业的发展方向,工业机器人技术作为智能制造的关键环节发展迅猛,但目前工业机器人应用型技能人才供给是否符合产业岗位的要求、高职院校如何按照工业机器人技术的核心岗位能力构建专业课程体系,培养符合工作岗位的工业机器人应用型技能人才,需要深入调查产业企业需求,进一步归纳研究,指导职业院校培养市场需要的人才。文章以深入调研厦门市及周边区域智能制造背景下工业机器人才需求、岗位需求,为工业机器人人才培养提供方向和思路。     

基于5G边云协同的柔性智能制造技术方案

柔性智能制造作为工业智能的代表,已成为精密电子制造业向智能化演进的趋势,同时5G、F5G(Fixed-5G)、边缘计算以及人工智能等ICT技术与OT技术的不断融合,为柔性智能制造提供了良好的使能环境.基于5G+F5G工业PON固移融合网络,构建工业端边云协同架构;面向SMT产线柔性智能生产需求,开展基于端边云协同的柔性...     

基于PC的开放式多功能激光加工数控系统

目前国内外在激光加工中普遍应用的数控系统是一种专用型、封闭式的系统 ,无法适应现代高柔性、低成本的加工要求。因此 ,本文研制了一种基于工业PC的开放式多功能激光加工数控系统 ,以通用的Windows操作系统作为开发平台 ,同时具有硬件和软件的开放性。该系统具有如下特色 :设计了编程专家系统 ,使用者无需学习G代码和PMAC卡宏指令即可编程 ;通过自动编程系统可将激光切割的CAD图形自动转换为加工代码 ,并可自动选择最佳切割顺序 ,保证最短空程路径 ;提出了一种PID全离线检测方案 ,大大加速了激光加工机多轴控制参数的调节和优化进程。该数控系统已成功地应用于激光切割、焊接、表面处理、快速直接制造等多种激光加工。     

激光烧结快速成型系统中激光电源开关的设计和激光动态响应时间的测试

根据激光烧结快速成型系统的要求,提出一种封离式ＣＯ２ 激光器的激光电源开关设计,并通过激光管内预燃电流,使激光动态响应时间达到激光烧结快速成型系统扫描精度的要求。     

自由曲面激光强化的轨迹优化研究

根据激光强化的工艺特性,从优化的角度出发,提出了一种基于平行截面法的改进算法.首先通过分析光斑的平均离焦量与光斑覆盖域曲率的关系,得到用自由曲面最大主曲率表示的工艺所允许的最大光斑尺寸公式;进而通过轨迹样本点分析的方式,得到统计平均的相邻平行截面间距.该方法综合考虑光斑大小、光斑间距、轨迹排距等多种因素,相较于一般的轨迹规划算法,能在保证加工效果的基础上有效提高加工效率.最后给出了一个算例,这一方法被用于汽车门板局部的激光强化加工轨迹规划,取得了良好的效果.     

激光制导武器角度欺骗干扰半实物仿真系统设计的探讨

激光制导武器角度欺骗干扰半实物仿真系统是检验激光角度欺骗干扰设备干扰效果的重要手段.详细分析了该系统的结构组成、实现原理和设计过程中的一些关键问题,给出了半实物仿真系统的完整模型,建立了内外场等效弹目视线计算模型和二维转镜控制角度求解模型.对系统在工程实现中的关键技术进行了阐述,为如何开展激光制导武器角度欺骗干扰半实物仿真试验提供有效支持.     

用于X光激光实验的离轴球面反射镜线聚焦系统的研究

本文对用于X光激光实验的离轴式线聚焦光学系统作了详细的理论与实验研究。该系统已成功地用于“星光Ⅱ”激光装置的X光激光实验研究,取得了良好的结果。