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面向汽车轮毂喷漆的机器人运动控制研究及其系统开发

作　者: 余智胜
导　师: 赵燕伟; 陈建
学　校: 浙江工业大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 轮毂喷漆 工业机器人 漆膜厚度 轨迹规划 姿态控制
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 38次
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内容摘要


汽车轮毅喷漆作为汽车制造产业的一个关键环节,对轮毂以及汽车整体的质量有着十分重要的作用。随着人们对轮毂质量的要求不断提高,国内外轮毂生产制造企业竞争日益激烈,传统的低效、不稳定的工人手工喷漆和耗能污染的电镀喷漆等方式已经对企业产生了不利的影响,亟需解决。本文围绕这些问题,主要针对喷漆漆膜均匀性不高,工人喷漆健康受影响,和污染能耗等现象展开研究。论文结合轮毂喷漆工艺,提出了采用工业机器人代替上述低效不环保的方法进行轮毂喷漆作业,节约了生产成本,提高了喷漆质量,对促进汽车制造产业链自动化有重要意义。本文主要的研究成果如下：1、首先针对轮毂喷漆的工艺进行了分析,以控制漆膜形态的厚度和均匀性为目标,基于实验数据信息建立了近似喷漆累积模型——二次函数模型,进而推算出更精确的β分布模型。在Matlab软件中进行绘制累积三维分布图,通过分析讨论不同喷漆间距对漆膜分布均匀性的影响,确定合适的喷漆间距范围,为喷漆实验做好准备。2、其次针对机器人自动喷漆中的轨迹获取与姿态规划问题,本文提出了基于UG加工代码生成机器人运动轨迹的方法。通过对轮毂不同曲面进行分析,获得了轨迹各处所对应的姿态转角,同时分析了喷漆高度以及喷漆偏移误差对漆膜覆盖状况的影响。结合机器人运行的轨迹姿态信息后,对轮毂喷漆进行了各个面的仿真验证。3、最后,针对下位机机器人、控制器及上位机软件之间的通信关系,对整个运动控制系统进行了设计。在VC2008上编程开发了针对汽车轮毂的机器人喷漆系统。然后根据前面设计的系统,搭建机器人轮毂喷漆实验平台,并对实验结果进行分析,并提出了调整修正方法。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章 绪论  10-19
  1.1 课题的研究背景及意义  10-11
  1.2 汽车轮毂喷漆的国内外研究现状  11-14
    1.2.1 汽车轮毂常用喷漆方法  12
    1.2.2 汽车轮毂漆膜主要缺陷及影响因素  12-13
    1.2.3 漆膜累积速率模型  13-14
  1.3 汽车轮毂喷漆的轨迹作业研究现状  14-16
    1.3.1 汽车轮毂喷漆轨迹作业研究现状  14-15
    1.3.2 汽车轮毂喷漆姿态控制研究现状  15-16
  1.4 汽车轮毂喷漆机器人姿态控制研究现状  16-17
  1.5 本文的研究意义与主要内容  17-19
第2章 面向汽车轮毂喷漆的工艺分析及漆膜累积模型建立  19-40
  2.1 引言  19
  2.2 汽车轮毂喷漆工艺分析  19-22
    2.2.1 轮毂参数简介  19-20
    2.2.2 轮毂油漆简介  20-22
    2.2.3 轮毂喷漆流程  22
  2.3 经典漆膜厚度累积速率模型  22-27
    2.3.1 有限范围模型  22-25
    2.3.2 B分布模型  25
    2.3.3 椭圆双分B布模型  25-27
  2.4 漆膜厚度的测量方法  27-31
    2.4.1 干膜厚度的测量  28-30
    2.4.2 湿膜厚度测量  30-31
  2.5 轮毂喷漆厚度的实验测量及数据拟合  31-34
  2.6 漆膜累积厚度均匀性分析  34-39
  2.7 本章小结  39-40
第3章 面向汽车轮毂喷漆的机器人运动轨迹的控制方法  40-55
  3.1 引言  40
  3.2 基于UG的汽车轮毂加工信息预处理  40-42
    3.2.1 汽车轮毂的三维建模  40-41
    3.2.2 汽车轮毂喷漆轨迹的模拟加工  41-42
  3.3 汽车轮毂轨迹有效代码信息的提取  42-50
    3.3.1 数控代码有效信息的提取  42-44
    3.3.2 直线插补的数据提取及缺省补全  44
    3.3.3 圆弧插补的数据提取及中间点选择  44-50
  3.4 汽车轮毂机器人喷漆仿真  50-54
    3.4.1 CAM加工信息与机器人语言的对应转换  50-53
    3.4.2 机器人运动仿真分析  53-54
  3.5 本章小结  54-55
第4章 面向汽车轮毂喷漆的机器人运动姿态控制方法  55-72
  4.1 引言  55
  4.2 机器人位姿的描述  55-57
  4.3 汽车轮毂曲面喷漆姿态分析  57-60
    4.3.1 轮毂曲面的成型原理分析  57-58
    4.3.2 曲面在YOZ平面的喷漆姿态分析  58
    4.3.3 曲面在YOX平面的喷漆姿态分析  58-60
  4.4 轮毂垂直竖直方向侧面喷漆角度偏移  60-61
  4.5 轮毂上表面喷漆轨迹姿态分析  61-71
    4.5.1 轮毂上表面喷漆覆盖率和高度的分析  61-66
    4.5.2 轮毂上表面喷漆姿态和路径规划  66-71
  4.6 本章小结  71-72
第5章 面向汽车轮毂喷漆的机器人系统开发及实验  72-91
  5.1 引言  72
  5.2 控制系统总体设计  72-73
  5.3 控制系统软件开发  73-84
    5.3.1 参数设定界面  76-78
    5.3.2 轨迹姿态信息处理界面  78-81
    5.3.3 喷漆运动轨迹信息与机器人控制器的传输  81-83
    5.3.4 系统仿真  83-84
  5.4 汽车轮毂的机器人喷漆实验的实现  84-90
    5.4.1 喷漆实验平台的搭建  84-86
    5.4.2 实验分析  86-90
  5.5 本章小结  90-91
第6章 结论与展望  91-93
  6.1 总结  91-92
  6.2 展望  92-93
参考文献  93-97
攻读学位期间参加的科研项目和成果  97-98
致谢  98

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 机器人技术 > 机器人
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