大型钢结构管件弧焊机器人控制系统的研究

论文摘要

现代建筑行业中,越来越多地应用钢结构作为主体框架,其中涉及大量大型钢管的对接。大型钢结构弧焊机器人主要应用在这一领域的现场焊接,属于特种机器人。本文针对大型钢结构管件弧焊机器人控制系统进行研究,设计了一套基于工控机的开放式机器人控制系统,内容包括硬件配置和软件编制。该焊接机器人由3台同一构架上相关联的4自由度机器人组成。根据工艺要求,3台机器人同时现场焊接,完成管件的对接。控制系统硬件采用基于PC总线的控制体系。运动控制部分采用PC+DMC1840运动控制器的方案。控制软件在Windows平台上以Visual C++作为开发工具,针对弧焊机器人的特点,采用规范化方法设计。首先,提出了软件设计的结构化、模块化和人机接口标准化,并进行了实现。在MFC提供的框架上实现结构化,采用主线程、辅助线程和多媒体定时器任务同时协调工作,满足工业控制实时性要求。模块化则基于C++类的源代码级模块,整个程序依功能划分为类。在人机接口上提出了命令交互、程序的容错性和错误报警提示等功能。其次,针对弧焊机器人的运动控制和逻辑控制抽象出CMotion和CIO两个类,以简化控制操作,实现软件复用。同时这两个类有继承自CCmdTarget,可实现对象的序列化和接收消息。最后,为满足弧焊机器人焊接时的编程控制,提出了一种基于ScriptControl控件的机器人语言实现方法,并对以VBS为基础的机器人语言进行了初步探讨。该方法简单易行,有一定的工程实用性。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 焊接机器人及焊接设备概述
• 1.2 机器人控制系统国内外发展现状
• 1.2.1 目前的研究热点及趋势
• 1.2.2 国外机器人控制系统发展现状
• 1.2.3 国内机器人控制系统发展现状
• 1.3 研究背景和意义
• 1.4 本文的主要内容
• 第二章 钢结构管件弧焊机器人控制系统硬件结构
• 2.1 引言
• 2.2 机器人本体与焊接工艺简介
• 2.3 控制系统硬件组成
• 2.3.1 基于PC总线的控制系统特点
• 2.3.2 控制系统的硬件组成
• 2.4 DMC的使用
• 2.4.1 DMC简介
• 2.4.2 运动控制原理
• 2.4.3 接口支持
• 2.5 I/O接口板卡
• 2.6 本章小结
• 第三章 钢结构管件弧焊机器人控制系统软件总体设计
• 3.1 引言
• 3.2 系统软件SP2 的功能规范
• 3.2.1 规范化简述
• 3.2.2 功能概述
• 3.3 SP2 总体设计
• 3.3.1 Windows平台与开发工具
• 3.3.2 软件的结构化和模块化
• 3.3.3 SP2 模块结构
• 3.3.4 SP2 的结构化
• 3.4 人机交互环境设计
• 3.4.1 设计原则
• 3.4.2 界面设计
• 3.5 焊接机器人具体控制问题的讨论
• 3.5.1 运动控制
• 3.5.2 参数设置
• 3.5.3 多机器人协调
• 3.6 本章小结
• 第四章 运动控制模块与逻辑控制模块
• 4.1 引言
• 4.2 模块的类实现
• 4.2.1 运动控制与逻辑控制的抽象
• 4.2.2 类的可继承性
• 4.2.3 模块类的基类
• 4.3 CMotion类
• 4.3.1 CMotion类概述
• 4.3.2 CMotion类的实现
• 4.3.3 CMotion类的使用
• 4.4 CIO类
• 4.4.1 类概述
• 4.4.2 类的实现
• 4.4.3 类的使用
• 4.5 本章小结
• 第五章 机器人语言的初步探讨
• 5.1 引言
• 5.2 机器人语言的发展
• 5.3 机器人语言的实现方法及选用
• 5.4 基于Script Control的机器人语言实现
• 5.4.1 Script Control及自动化类简介
• 5.4.2 机器人语言的实现
• 5.4.3 基于VBS脚本的机器人语言描述
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢