機(jī)器人數(shù)字化成形加工信息集成原型系統(tǒng)研究.pdf

1、等離子熔射快速制造技術(shù)是一種具有良好的材料適應(yīng)性和生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性的先進(jìn)制造技術(shù)。由于等離子熔射的物理工藝過程非常復(fù)雜，因此通過模擬方法獲得合理的工藝參數(shù)和制造軌跡是一種重要手段。同時(shí)，應(yīng)用熔射機(jī)器人可以精確地執(zhí)行通過模擬結(jié)果制定的制造方案，得到性能優(yōu)越的熔射產(chǎn)品。另外，數(shù)值模擬方法還具有大幅降低試制周期和試制材料成本等優(yōu)勢(shì)。本研究將等離子熔射過程數(shù)值模擬、熔射參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)和機(jī)器人直接控制等軟件功能單元集成到統(tǒng)一平臺(tái)RDM（Robotic D

2、igital Manufacturing），實(shí)現(xiàn)制造過程的集成設(shè)計(jì)、控制和數(shù)據(jù)管理，提高生產(chǎn)效率。 本集成軟件采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)，在Visual C++平臺(tái)上進(jìn)行機(jī)器人等離子熔射加工軟件RDM的研究開發(fā)。將已經(jīng)建立的等離子熔射過程數(shù)值模擬軟件、基于STL切片機(jī)器人加工軌跡規(guī)劃程序和機(jī)器人熔射路徑優(yōu)化程序等作為基本功能模塊，開發(fā)一個(gè)集成平臺(tái)將各功能單元程序集成起來，通過數(shù)據(jù)接口設(shè)計(jì)來消除各功能程序輸入輸出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的異構(gòu)性，實(shí)現(xiàn)各單元

3、之間的數(shù)據(jù)的透明訪問，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人等離子熔射加工平臺(tái)集成化。制定友好的人機(jī)交互策略，使平臺(tái)操作路線清晰，簡(jiǎn)潔高效。應(yīng)用OOP技術(shù)實(shí)現(xiàn)的RDM軟件具有良好的可移植性和系統(tǒng)可擴(kuò)展性。 本文的RDM設(shè)計(jì)方案包含等離子熔射離線工藝設(shè)計(jì)模塊和等離子熔射在線制造控制模塊兩部分。其中離線模塊包括：等離子熔射過程數(shù)值模擬、熔射各項(xiàng)參數(shù)設(shè)計(jì)、機(jī)器人加工軌跡的規(guī)劃、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)仿真四個(gè)子模塊；在線模塊有：機(jī)器人工作過程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、參數(shù)采樣功能及機(jī)器人工

4、作狀態(tài)信息變化的實(shí)時(shí)響應(yīng)及控制功能，實(shí)現(xiàn)集加工路徑規(guī)劃、機(jī)器人代碼生成、機(jī)器人路徑仿真、噴涂過程模擬、加工控制和加工實(shí)時(shí)檢測(cè)于一體，以期最終與實(shí)際加工工藝相結(jié)合，改善機(jī)器人等離子熔射制模的加工工藝。其中完成的具體研究工作如：集成研究室早期的機(jī)器人加工路徑規(guī)劃、等離子熔射數(shù)值模擬程序；添加機(jī)器人路徑自適應(yīng)規(guī)劃功能；對(duì)生成的海量模擬結(jié)果數(shù)據(jù)提供數(shù)據(jù)處理功能，并對(duì)應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行校核、顯示模擬結(jié)果；設(shè)計(jì)在線控制模塊；實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)中各子模塊的參數(shù)及人機(jī)