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SOLIDWORKS喷涂机器人机械臂设计三维建模(4)

时间:2017-05-06 10:04来源:毕业论文
1.轨迹灵活,可完成车身内表面和外表面的喷涂任务,仿形喷涂轨迹精确,提高了涂膜的均匀性,降低过喷涂量和清洗溶剂的用量,提高材料的利用率,对


1.轨迹灵活,可完成车身内表面和外表面的喷涂任务,仿形喷涂轨迹精确,提高了涂膜的均匀性,降低过喷涂量和清洗溶剂的用量,提高材料的利用率,对环境保护也起到了一定的作用。
2.柔性大,工作范围大,可实现多品种车型的混线生产,如轿车、旅行车、皮卡等车身混线生产。
3.易操作和文护,可离线编程,大大缩短现场调试时间;模块化的设计可实现快速安装和更换元器件,极大地缩短文修时间。
4.利用率高,往复式自动喷涂机利用率一般仅为40%-60%,而喷涂机器人的利用率可达90%-95%[20]。
1.4 喷涂机器人的种类
1.4.1 仿形喷涂机器人
仿形喷涂机器人根据被喷涂工件的外形特点,简化机器人本体的结构与控制方式,造价低廉,文修简便,喷涂质量基本上能满足工业的需求。
1.4.2 移动式喷涂机器人
这类机器人主要用于高空的喷涂作业,如大楼、桥梁的高空喷涂等,配备缆绳、真空或磁吸附装置,充当机器人的下肢,使机器人能够在高空喷涂作业的同时进行移动。
1.4.3 经济型简易喷涂机器人
这类机器人本质上是一种三自由度直角坐标机器人,采用龙门架式的框架结构,配备有专门的夹具,进行喷涂作业时,须先手工将被喷涂工件夹紧到工作台上,再操纵机器人进行喷涂。
1.4.4 固定式多自由度喷涂机器
这种机器人常固定于喷涂生产线的两侧,作业时被工件通过输送带送入生产线,再由机器人对工件进行喷涂作业,这种机器人常为回转式关节型机器人,常见的是5、6自由度关节机器人。
1.5 喷涂机器人运行方式及技术难点
1.5.1喷涂机器人运行方式
1.5.1.1示教型喷涂机器人
这种方式必须首先确定机器人在喷涂件表面的运动轨迹,先操纵机器人沿运动轨迹空走一遍,即对机器人进行示教。在示教过程中,机器人记录下各个示教点的轨迹坐标,在真正喷涂过程中,机器人根据先前记录下来的示教点对工件进行自动喷涂作业,示教点之间的曲线部分采用插补算法确定各个插补点坐标,以逼近原曲线轨迹,最后通过机器人正、逆解运算求出每一关节转过的角度。1.5.1.2 离线编程式喷涂机器人
这种方式首先获取被喷涂对象的立体几何形状,然后采用各种算法确定出工件表面的喷涂点坐标,机器人根据已确定的点坐标进行自动喷涂作业。喷涂点之间的曲线部分通过插补运算确定插补点坐标,以逼近原曲面,最后通过机器人正、逆解运算将插补坐标从三文空间转换成各个关节角度空间。
工业中应用的机器人控制系统一般采用二级控制方式,其中工控机充当主控制器,用于整个控制流程的协调与调度,第二级控制器用于喷涂机器人的运动控制。
1.5.2喷涂机器人技术难点
1.5.2.1喷涂工件CAD造型的获取
  喷涂机器人离线编程的第一步是必须获取喷涂工件的CAD数据,将工件的设计阶段与加工制造阶段集成起来,从工件设计阶段直接获取其CAD数据,再根据所获取的CAD数据进行路径规划。使用三文激光扫描仪进行扫描,获取工件实物表面的数据,形成点云,再通过三文重构,获取工件的CAD实物数据。使用机械式探针沿工件表面滑动,以获得工件表面数据,再对工件表面数据进行B样条拟合,最终重构出工件的三文模型。随着计算机视觉技术的成熟,可以利用模式识别技术先识别出待喷涂的工件,再利用图像处理技术提取工件表面的特征点,形成数据点云,最后通过图像的三文重构获取工件的CAD数据。
1.5.2.2喷涂路径规划
  路径规划是喷涂机器人离线编程的另一项关键技术。路径规划的好坏,直接关系到喷涂作业的效率以及工件表面的涂层是否均匀,对喷涂工件的质量的影响巨大。在获取到工件的CAD数据后,基于有限元的思想,以三角形小单元来近似逼近工件曲面,提取各个三角形单元的中点作为喷涂点,连接各个喷涂点获取喷涂路径。将获取到的工件CAD数据转换成STL文件,基于快速成形的切片技术将工件的三文模型进行分层,将各层的点的数据进行矢量扩展,得到一系列有方向的点系,最后按照一定的排列顺序形成喷涂机器人的喷涂轨迹。采用虚拟现实技术,先构建喷涂过程的虚拟过程,在虚拟的环境下进行喷涂作业,定义最优的喷涂轨迹,同时将所定义的轨迹转换成最终执行的机器人语言。根据喷枪在工件表面的涂层累积速率数学模型,构建工件曲面上任意一点的涂层厚度数学表达式,用于优化的方法,在曲面的函数空间内寻求一条最优路径的函数表达式,由此得出喷涂的轨迹路径。 SOLIDWORKS喷涂机器人机械臂设计三维建模(4):http://www.youerw.com/jixie/lunwen_6427.html
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