基于型钢切割的机器人离线编程关键技术研究

论文摘要

相比较于传统型钢的加工方式，机器人因其自动化程度和智能程度高的特点正被广泛应用于型钢加工领域，以解决传统加工方式中效率和质量不高，自动化程度低的问题。而传统机器人在线示教的编程方法，难以满足实际工程中处理复杂加工任务的需要。因此，本文结合图形化编程技术和机器人离线编程系统，针对机器人离线编程实用化的关键技术进行研究，以提高型钢加工的效率和质量。本文的主要研究内容如下：1.针对机器人切割程序自动生成的要求，利用型钢三维设计模型所保存的STEP中性文件，通过分析STEP中性文件的结构和实体特征信息，建立三维设计模型的拓扑信息和几何信息的整体架构。从“体-面-环-边-点”的分层结构出发，直接从设计模型中提取所需要的加工参数信息，为后续切割程序的自动生成打下基础。2.为满足机器人离线编程系统的实用化要求，分别对机器人切割目标点的生成技术，工具坐标系和工件坐标系标定技术，切割路径的插补技术进行研究。并对型钢的坡口角进行建模，以解决型钢切割过程中，调整机器人姿态的问题。3.根据对机器人离线编程系统的功能分析，利用Visual Studio2008，ABBPC-SDK和C#编程语言开发离线编程软件。并对两种机器人目标点生成方式进行比较分析，完成切割程序自动生成和驱动机器人运动的任务。并针对H型钢的特点，研究了相关的切割路径。4.以H型钢切割为例，利用RobotStudio仿真模拟软件，验证离线编程系统生成的切割程序的正确性。并提出在仿真过程中出现的机器人位姿不可达的问题的解决方法。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景和意义
• 1.2 机器人离线编程系统的组成及发展现状
• 1.2.1 机器人离线编程系统的组成
• 1.2.2 机器人离线编程技术的国外发展现状
• 1.2.3 机器人离线编程技术的国内发展现状
• 1.3 本文研究的主要内容
• 第二章 基于 STEP 文件的加工参数提取
• 2.1 引言
• 2.2 STEP 文件的体系结构
• 2.3 EXPRESS 语言和 C++语言的映射
• 2.4 STEP 中性数据文件结构
• 2.4.1 头部段部分
• 2.4.2 数据段部分
• 2.4.3 数据段内几何信息表达
• 2.5 STEP 中性文件的参数提取
• 2.6 H 型钢切割目标点参数提取
• 2.7 小结
• 第三章 机器人离线编程关键技术的研究
• 3.1 引言
• 3.2 机器人编程语言说明
• 3.3 机器人加工任务目标点生成
• 3.3.1 机器人加工目标点的确定
• 3.3.2 机器人工具姿态四元数的确定
• 3.3.3 机器人轴配置参数的确定
• 3.4 机器人坐标系标定技术
• 3.4.1 标定机器人的工具坐标系
• 3.4.2 标定机器人的工件坐标系
• 3.4.3 型钢坡口角建模
• 3.5 机器人切割路径的轨迹规划
• 3.5.1 直线轨迹的插补
• 3.5.2 圆弧轨迹的插补
• 3.5.3 机器人姿态的插补
• 3.6 小结
• 第四章 机器人离线编程软件的开发
• 4.1 引言
• 4.2 离线编程软件开发环境
• 4.3 机器人离线编程软件总体设计
• 4.4 机器人离线编程软件功能介绍
• 4.5 程序结构和切割目标点生成方式
• 4.5.1 程序结构
• 4.5.2 切割目标点生成方式
• 4.6 切割工艺路径
• 4.7 小结
• 第五章 机器人离线编程仿真
• 5.1 引言
• 5.2 机器人结构
• 5.3 机器人离线编程仿真
• 5.3.1 RobotStudio 离线仿真软件
• 5.3.2 机器人切割程序的仿真
• 5.4 小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢