基于弧焊機(jī)器人的典型零件柔性再制造系統(tǒng)研究.pdf

1、再制造工程是以產(chǎn)品全壽命周期管理為指導(dǎo)，以?xún)?yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、節(jié)材、環(huán)保為目標(biāo)，以先進(jìn)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)為手段，來(lái)修復(fù)或改造廢舊產(chǎn)品的一系列技術(shù)措施或工程活動(dòng)的總稱(chēng)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化、智能化是再制造工程發(fā)展的方向。為了適應(yīng)再制造工程的發(fā)展趨勢(shì)，必需提高再制造系統(tǒng)自主適應(yīng)加工對(duì)象的能力，從而提高再制造系統(tǒng)的智能化水平。為此，本文針對(duì)弧焊機(jī)器人，對(duì)廢舊產(chǎn)品柔性再制造加工系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。
　　本文采用線(xiàn)結(jié)構(gòu)

2、光三維視覺(jué)傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)零件缺損部分的測(cè)量和定位。激光視覺(jué)傳感器固定在機(jī)器人手臂末端，機(jī)器人手臂帶動(dòng)激光傳感器沿零件表面掃描，獲取零件的三維信息。傳感器的標(biāo)定是實(shí)現(xiàn)零件測(cè)量與定位的核心內(nèi)容。本文提出了一種線(xiàn)結(jié)構(gòu)光視覺(jué)傳感器的視覺(jué)模型，該模型簡(jiǎn)單，參數(shù)物理意義明確。并提出一種參數(shù)分離的方法對(duì)傳感器進(jìn)行了標(biāo)定，采用消隱線(xiàn)法標(biāo)定激光平面的法矢量，利用交比不變?cè)順?biāo)定激光平面的基線(xiàn)長(zhǎng)度。這種參數(shù)分離法避免了標(biāo)定過(guò)程中對(duì)空間點(diǎn)坐標(biāo)的測(cè)量過(guò)程，不需要

3、復(fù)雜精密的測(cè)量設(shè)備，計(jì)算速度快，試驗(yàn)表明傳感器的精度達(dá)到0.15mm。文中結(jié)合標(biāo)定要求設(shè)計(jì)了標(biāo)定靶。本文采用改進(jìn)的三點(diǎn)法對(duì)機(jī)器人手眼關(guān)系進(jìn)行了標(biāo)定，采用Tsai兩步法對(duì)攝像機(jī)參數(shù)進(jìn)行了標(biāo)定。
　　本文以線(xiàn)結(jié)構(gòu)光視覺(jué)傳感器獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)為對(duì)象，對(duì)掃描數(shù)據(jù)的預(yù)處理和斷層掃描數(shù)據(jù)的曲面擬合進(jìn)行了研究。在數(shù)據(jù)的預(yù)處理上對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的噪聲點(diǎn)處理、數(shù)據(jù)壓縮處理和數(shù)據(jù)的區(qū)域分割進(jìn)行了研究，給出了相應(yīng)的算法。對(duì)斷層掃描數(shù)據(jù)的曲面擬合，給出了一種采用

4、統(tǒng)一節(jié)點(diǎn)矢量進(jìn)行插值，在對(duì)曲線(xiàn)形狀沒(méi)有限制的插值區(qū)間插入型值點(diǎn)，對(duì)不符合擬合誤差的點(diǎn)，插入節(jié)點(diǎn)區(qū)間的中點(diǎn)，最后獲得統(tǒng)一的節(jié)點(diǎn)矢量，然后對(duì)各條B樣條曲線(xiàn)進(jìn)行蒙面。按照這種方法構(gòu)造的B樣條曲面具有較少的控制點(diǎn)，很好的光順性，并且計(jì)算速度比普通蒙面算法提高了很多。
　　本文應(yīng)用ANSYS軟件，利用生死單元技術(shù)，對(duì)低碳鋼中厚度板堆焊再制造進(jìn)行了溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的三維數(shù)值模擬。焊接溫度場(chǎng)和殘余應(yīng)力仿真結(jié)果和試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果相吻合。對(duì)中厚度板多層堆

5、焊再制造的規(guī)律進(jìn)行了研究，得出了主要結(jié)論如下：對(duì)裂紋傾向低的材料進(jìn)行堆焊再制造，采取較少的焊道數(shù)，適當(dāng)減小焊道間隔時(shí)間，采用從兩側(cè)向中間的方式進(jìn)行，不但可以有效降低表面的殘余應(yīng)力，而且提高了再制造的效率。
　　本文建立了一個(gè)基于弧焊機(jī)器人的柔性再制造系統(tǒng)，系統(tǒng)由測(cè)量、建模和離線(xiàn)編程三個(gè)子系統(tǒng)組成。對(duì)不同缺損程度的零件，采用研制的弧焊機(jī)器人的柔性再制造加工單元能夠完成自動(dòng)辨識(shí)、測(cè)量和定位，建立零件的再制造模型，通過(guò)對(duì)模型進(jìn)行處理，生