机器人离线编程系统的研究与开发

论文摘要

现代科学技术的迅猛发展,使得人类对于先进生产工具有了更高的要求和期望。人们期待着诞生一种通用、高效、灵活的自动机械,它与单能的传统机器不同,它能模仿人的器官的功能,从事那些只有人才能很好完成的工作。于是,这种美好的愿望给科学技术的研究提出了一个深入的课题——用工程的方法实现人体所特有的动作机能或器官功能,以及完成这些动作所必要的智能。在热喷涂的工业过程中,往往会伴随生产过程产生大量的有害气体,以及高温,高压,强光等可能对人体健康带来不利的负面因素,对于精度要求较高的工业任务,也是人体所无法较好完成的,而工业机器人应用于热喷涂行业,则刚好解决了这一系列的问题,使得人们能够更加有效的组织工业生产活动。本课题来源于法国UTBM（Universite de Technologie de Belfort-Monbeliard）大学下属的LERMPS（Laboratoire d’Etudes et de Recherches sur les Materiaux, les Procedes et les Surfaces）热喷涂实验室。通过基于图形核心软件Open Cascade的三维造型平台来实现RobotStudioTM中的几何造型功能,并针对热喷涂行业的特点,增加了适合在热喷涂工件生成机器人喷涂路径的一些功能,从而使得新的几何造型系统能够满足对于热喷涂工件的表面分析,机器人喷涂的路径规划等任务。该几何造型系统以法国达索公司推出的Open Cascade图形图像处理软件为核心,Open Cascade是一个面向对象的图形图像开发平台,能够提供二维和三维几何体的创建,显示和分析等功能,它由一系列C++类组成并以库的形式提供给用户使用,可根据实际功能需求单独链接这些库。结合微软公司的VC++6.0开发环境,可以在几何造型系统中进行以下操作：（1）创建立方体,锥体,圆柱体,棱柱,球,环等基本几何体。（2）对几何体进行布尔运算,倒角,镂空,偏移等操作。（3）空间关系计算和几何体分析,空间变换等操作。（4）分析实体表面截线形状,以决定机器人喷涂路径。通过开发这个几何造型系统,基本解决了机器人离线编程系统中主要的造型部分的功能,同时增加了实体的布尔运算,加入了分析工件表面的截线形状的工具,使得分析工件表面形状,生成机器人喷涂路径的工作更加方便,本系统为以后的进一步开发工作提供了解决方案。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 机器人技术
• 1.1.1 机器人技术概述
• 1.1.2 机器人的分类
• 1.1.3 机器人的结构
• 1.1.4 机器人的性能指标
• 1.1.5 机器人的编程方式
• 1.2 热喷涂技术概述
• 1.3 本文研究的对象及改进方法
• 1.4 几何造型系统的图形软件包选用
• 第2章 三维造型核心OPEN CASCADE概述
• 2.1 几种基本的三维造型技术
• 2.1.1 曲面造型技术
• 2.1.2 扫掠
• 2.1.3 混合
• 2.1.4 布尔运算
• 2.2 三维造型核心Open Cascade概述
• 2.3 Open Cascade的模型算法
• 2.3.1 Open Cascade的几何模块
• 2.3.2 Open Cascade的拓扑模块
• 2.3.3 Open Cascade的基本几何体构造
• 2.3.4 Open Cascade的布尔运算函数
• 第3章 几何造型系统的环境设置
• 3.1 用vc++6.0和occ的结合
• 3.2 几何造型系统的环境配置
• 3.2.1 坐标系
• 3.2.2 自适应屏幕函数
• 3.2.3 交互场景设置
• 3.2.4 取得本地场景函数
• 3.2.5 对象显示函数
• 第4章 几何造型系统应用
• 4.1 3D基本几何体
• 4.1.1 球及部分球
• 4.1.2 圆锥及部分圆锥
• 4.1.3 圆柱及部分圆柱
• 4.1.4 立方体
• 4.1.5 利用3D基本几何体生成工件
• 4.2 二维基本几何体
• 4.2.1 点
• 4.2.2 线
• 4.2.3 曲线
• 4.2.4 曲面
• 4.3 几何体进行布尔运算
• 4.4 几何体的属性
• 4.4.1 曲线的属性
• 4.4.2 曲面和立方体的属性
• 4.5 实体的选取操作
• 4.6 用改进方法切割工件的实例
• 4.7 几何模型系统中存在的问题
• 第5章 总结与展望
• 参考文献
• 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢