遥控焊接虚拟示教技术研究

论文摘要

在空间站装配、海洋工程建设和核设施维修等过程中都大量应用到焊接。由于施工环境十分恶劣,必须采用遥控焊接技术。本文对遥控弧焊机器人的虚拟示教技术进行了研究。本文简要回顾了国内外示教技术的发展现状后,提出了遥控弧焊机器人虚拟示教的方案,选择SolidWorks作为遥控弧焊机器人的虚拟示教系统的运行平台,讨论了完全程序化参数建模和参数修改法建模两种建模方法,并针对SolidWorks的二次开发的关键技术与步骤进行了研究。针对示教与仿真的基本功能需要,利用SolidWorks对遥控焊接机器人实体建模,将系统的功能模块分为设备建模、路径、运动仿真等基本模块,建立了遥控弧焊机器人和焊件接头的特征模型。在此基础上,对遥控弧焊机器人模型进行了运动学规划,应用Visual C++开发了弧焊机器人虚拟示教系统的主要模块和基本框架,用户可以在友好的人机界面下,对遥控弧焊机器人和待焊工件的位姿参数以及运动路径进行设置和调整。根据遥控弧焊机器人虚拟示教系统的需要,本文自行设计开发了一套虚拟设备的引导装置,完成了键码识别和显示、参量的输入输出、上位机与下位机之间通信等模块的程序设计。作为引导弧焊机器人运动的外部输入设备,可以使用户方便的对弧焊机器人进行操作。利用虚拟示教系统输出的弧焊机器人运动规律曲线,用户可以直观的分析各运动参量,并根据实际情况进行调整,得到最优示教结果。由于该系统使用SolidWorks平台,能够为用户提供具有良好临场感的三维虚拟环境,有利于弧焊机器人在生产实际中的应用和推广。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题意义
• 1.2 示教技术的研究现状及发展趋势
• 1.2.1 直接示教
• 1.2.2 离线示教
• 1.2.3 虚拟示教
• 1.3 本文主要研究内容
• 第2章 SolidWorks 二次开发技术
• 2.1 三维设计软件SolidWorks
• 2.1.1 SolidWorks 的特点
• 2.1.2 SolidWorks 基本功能
• 2.2 SolidWorks 的二次开发
• 2.2.1 SolidWorks 二次开发关键技术
• 2.2.2 SolidWorks 二次开发的步骤
• 2.3 本章小结
• 第3章 弧焊机器人特征建模与焊接规划
• 3.1 焊接结构特征建模技术的研究
• 3.1.1 完全程序化参数建模
• 3.1.2 参数修改法建模
• 3.2 弧焊机器人特征建模
• 3.2.1 坐标系与位姿矩阵的变换
• 3.2.2 向装配体中添加实体零件
• 3.2.3 设置零件位姿
• 3.2.4 弧焊机器人装配总成
• 3.3 弧焊机器人的运动学规划
• 3.3.1 弧焊机器人路径规划
• 3.3.2 弧焊机器人轨迹规划
• 3.3.3 弧焊机器人在SolidWorks 中的运动控制
• 3.4 焊件接头的特征建模
• 3.5 本章小结
• 第4章 遥控焊接虚拟示教系统的开发
• 4.1 系统软件设计开发
• 4.1.1 系统软件的主要功能
• 4.1.2 系统软件的开发过程
• 4.2 虚拟机构引导装置的设计开发
• 4.2.1 引导装置的硬件电路
• 4.2.2 引导装置软件的编写
• 4.3 通信软件的编制
• 4.3.1 下位机程序设计
• 4.3.2 上位机程序设计
• 4.4 动态仿真与结果输出
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢